耿慶鵬 陳玉玲

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)通風(fēng)機(jī)的不穩(wěn)定性造成的浪費(fèi)設(shè)計(jì)一款基于PLC控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅提高機(jī)械化水平，還可以減少能量損耗。系統(tǒng)采用可編輯控制器、通風(fēng)機(jī)和變頻器組成，系統(tǒng)可以有效的實(shí)現(xiàn)通風(fēng)效果，更能實(shí)現(xiàn)便捷的實(shí)際化應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：可編輯控制器;變頻調(diào)速;通風(fēng)機(jī)

中圖分類號(hào)：TD635 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2019.06.016

作者簡(jiǎn)介：耿慶鵬（1997-），男，山東濱州人，沈陽(yáng)工學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化本科在讀，E-mail：94758292@qq.com。

通訊作者：陳玉玲（1981-），女，遼寧凌源人，講師，碩士，研究方向：圖像處理，E-mail：7450935@qq.com。

0 引言

系統(tǒng)將PLC與變頻器結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)有效的控制，使通風(fēng)機(jī)可以進(jìn)行高效安全的運(yùn)行，達(dá)到更合理的工作效果。PLC可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)保護(hù)，故障報(bào)警等一系列的功能，為通風(fēng)系統(tǒng)提供新的特性。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 變頻調(diào)速的作用

近年來(lái)，變頻器已廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。此外，變頻器價(jià)格下降，并且在速度控制系統(tǒng)的應(yīng)用中品質(zhì)逐漸提升。一方面，變頻調(diào)速系統(tǒng)可以通過(guò)降低能耗有效節(jié)省機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行成本，另一方面，它可以提供更好的節(jié)能效果。具體來(lái)說(shuō)，風(fēng)機(jī)變頻率調(diào)節(jié)的作用主要包括以下幾個(gè)方面：第一，調(diào)頻率可以實(shí)現(xiàn)減少浪涌電流的目的，從而有效防止一系列不良影響;其次，變速控制輸入具有正負(fù)點(diǎn)，大大減少了有關(guān)人員的人工切換和較大工作量帶來(lái)的問(wèn)題;第三，當(dāng)通過(guò)變頻調(diào)節(jié)風(fēng)扇和電動(dòng)機(jī)設(shè)備時(shí)，可以根據(jù)負(fù)載的實(shí)際情況靈活地調(diào)整速度，顯著減少了相關(guān)設(shè)備的磨損，延長(zhǎng)了維護(hù)周期和設(shè)備壽命，同時(shí)可以保證生產(chǎn)的不間斷和正常運(yùn)行，減少維修成本。

1.2 技術(shù)要求

該系統(tǒng)主要采用PLC作為核心部分，通過(guò)PLC與觸摸屏、變頻器連接，系統(tǒng)將溫度、氣壓、瓦斯?jié)舛刃畔鬏數(shù)絇LC中，通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的控制。系統(tǒng)中的溫度參數(shù)是通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)得到的，將檢測(cè)的模擬量信息，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量傳送到PLC中，數(shù)字量與設(shè)定值進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算得到控制信號(hào)，輸出調(diào)整信號(hào)到D/A模塊，產(chǎn)生一個(gè)模擬量信號(hào)，通過(guò)控制變頻器來(lái)控制風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，使參數(shù)到達(dá)穩(wěn)定值。系統(tǒng)通過(guò)溫度、氣壓、瓦斯?jié)舛鹊刃畔鬏數(shù)絇LC中，通過(guò)變頻器控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.3 元件選擇

系統(tǒng)選擇了三菱的FX2N系列可編輯控制器，其優(yōu)點(diǎn)是體型小、速度快、性能高、編程簡(jiǎn)易，滿足該設(shè)計(jì)要求。

系統(tǒng)中的人機(jī)界面與PLC、調(diào)速器、變頻器等連接。觸摸屏與24 V電源連接，該類型的觸摸屏抗干擾能力更強(qiáng)，使用壽命更長(zhǎng)。

A/D轉(zhuǎn)換器模塊采用FX2N-4A/D模擬量輸入模塊。系統(tǒng)中選用的變頻器是RF-700-740-1.5k變頻器，該類型的變頻器具有高效準(zhǔn)確等特點(diǎn)，可以有效的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

1.4 設(shè)計(jì)方案

系統(tǒng)的變頻器速度控制是以PLC為主控制單元，以變頻風(fēng)扇為控制元件，濃度基于有害氣體作為主要控制參數(shù)。PLC可以利用傳感器記錄存儲(chǔ)器中有害氣體的濃度，并使用模糊控制調(diào)整逆變器的輸出，以便完全控制風(fēng)扇的速度，從而獲得空氣清潔、環(huán)保和節(jié)能效果。在正常情況下，通風(fēng)系統(tǒng)包括基本設(shè)施和技術(shù)，如觸摸屏、氣體傳感器、PLC、變頻器和呼吸機(jī)。工作模式為自動(dòng)、手動(dòng)和工頻三種。其中，手動(dòng)調(diào)頻模式和自動(dòng)調(diào)頻模式均采用的是反饋控制系統(tǒng)。在諸如故障的異常情況下，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)操作模式，這有利于維持生產(chǎn)操作的穩(wěn)定性和安全性。

2 系統(tǒng)的通信連接

系統(tǒng)的軟件連接同樣重要，是整個(gè)系統(tǒng)的重要組成部分。通信編程是通信和通風(fēng)系統(tǒng)的組成部分，對(duì)系統(tǒng)的整體性能有深遠(yuǎn)的影響。通信系統(tǒng)不僅可以保持通風(fēng)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和高吞吐量，還可以在發(fā)生故障時(shí)提供一定的解決方案，有利于維護(hù)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行?？傮w來(lái)說(shuō)，建立溝通的原則包括開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、可行性和成本效益。

當(dāng)發(fā)生異常情況或相關(guān)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，發(fā)出警報(bào)并提供相應(yīng)的解決方案，為了充分保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。執(zhí)行控制程序后，當(dāng)風(fēng)扇在自動(dòng)變頻模式下運(yùn)行時(shí)，將應(yīng)用子程序0。當(dāng)有害氣體濃度的在適當(dāng)范圍之外時(shí)，在調(diào)用子程序和檢查電源的實(shí)際狀態(tài)之前，應(yīng)仔細(xì)檢查是否存在擴(kuò)展模塊。關(guān)閉主程序，當(dāng)一切都井然有序時(shí)，子程序2就會(huì)被調(diào)用。子程序2的主要功能是收集有害氣體濃度并計(jì)算相應(yīng)值的平均值。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種機(jī)器設(shè)備不斷得到完善，變頻調(diào)速設(shè)備的不斷拓寬和日益成熟，其在工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越多，本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)應(yīng)用于通風(fēng)系統(tǒng)中，將實(shí)現(xiàn)在工作中更有效的排除危險(xiǎn)因素，在日后應(yīng)用中保障人身財(cái)產(chǎn)安全的高質(zhì)量要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李勇，吳建平，劉海峰.變頻技術(shù)在煤礦通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].信息技術(shù)，2009，33（8）：149-151.

[2] 曲素榮，賈燕茹.礦井主通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)改造[J].工礦自動(dòng)化，2009，35（8）：86-88.