基于PLC的压风机风包温度监控系统的研制.pdf

第 O 5 期 S h a n d o n g I n d u s t r ia l T e c h n o l o g y 山东工业技术 2 0 1 4 正 基于P L C的压风机风包温度监控系统的研制 代业滨 肥城矿业集团 梁宝寺能源有限责任公司， 山东 济宁 2 7 2 4 0 4 【 摘要】 本文采用P L C对矿山空气压缩机风包 进行温度监控， 取代传统的电器控制手段， 获取更高的经济效益和安全性能。 【 关键词】 可编程控制器； 空气压缩机 ； 温度采集； 数据传输 空气压缩机是矿山生产重要的四大固定设备之一． 空压机的风包 是受压容器， 煤矿安全规程规定 “ 风包内的温度应保持在 1 2 0 E 以 下 ． 并装有超 温保护装置 ． 在超温时可 自动切断电源和报警 。” 我矿原 来使用 的超温报警装置 为 WM Z K 一 0 2型温度指示控制仪 ． 经常性发生 误报及无温度指示的情况 为提高风包温度监控的可靠性及职能化水 平． 对风包温度监控系统进行重新改造设计 1 系统 结构 系统由三菱 F x 一 2 N系列 P L C 、 三菱模拟量模块 F X 2 N 一 4 D A 、 温度 采集模块 R 一 8 0 3 4 、 开关电源、 数字显示电路、 指示及显示设定电路、 温 度传感器热电阻等构成 系统以 P L C作为 主控器 ． 通过 R S 4 8 5与温度采集模块 R一 8 0 3 3进 行通信， 把采集到的各风包温度传输到主控器。在P L C内部通过与设 定好的上限温度进行比较， 进而作出是否超温的判断． 以作出是否发 出停机的命令 同时设定显示电路把指定的温度显示在数字显示屏 上 。 每天进行实验 时可 以通过 ， 实验按钮进行风包超温实验。 同时本系 统留有数据上传接口可通过 P L C的R S 4 2 2 接 口把温度及报警信息上 传上位机 2 硬件电路设计 2 ． 1 可编程控制器 P L C 的优点 1 编程方法简单易用 2 功能强． 性能价格比高。 3 硬件配套齐全 ． 用户使用方便 。 4 无触点免配线 ． 抗干扰能力强 5 系统 的设计 、 安装 、 调试量少 。 6 维修工作量少 ， 维修方便 。 7 体积小． 能耗低。 2 ． 2 温度采集模块的应用 R 一 8 0 3 3 是 3 8 路模拟量热电阻输入模块 分辨率为 2 4 位 ， 热电阻 类型可设 定为 P T 1 0 0、 C u 5 0 、 C u 1 0 0， 本设计选用 P T1 0 0 。 由于 R 一 8 0 3 3温度 采集模 块采 用 R S 一 4 8 5通讯方 式 ．可远距 离通 讯， 系统所有模块只需要用一条通讯线进行连接． 具有高通讯速率， 高 采样分辨率， 智能化、 光电隔离、 强抗干扰和双看门狗设计， 使系统的 可靠性增强， 数据高速 Y O成为可能． 软件开发也较为容易。 系统可根据测量的温度点数任意增减模块数量。 配置灵活， 端子可 插拔， 采用导轨式安装，施工维护及其方便 2 _ 3 可编程控制器模拟模块 F X 2 N 一 4 D A 模拟量 输出模块 D ／ A模块 是将 P L C处 理后的数字信 号转换成 相应的模拟信号输出， 以满足生产过程现场连续控制信号的需求。模 拟信号输出接口一般由光电隔离、 D ／ A转换 、信号驱动等环节组成。 F X 2 N 一 4 D A是一种 4 通道模拟量输出模块 在本设计中通过 P L C控 制 F X 2 N 一 4 D A输出相应的模拟量输出到数字显示电路 ．以显示相应 的温度 。 2 ． 4 数字显示电路的设 计 基于I C L 7 1 0 7 数字电压表的设计的设计 ． I C L 7 1 0 7 是 目前广泛应 用于数字测量系统是一种集三位半转换器段驱动器位驱动器于一体 的大规模集成电路． I C L 7 1 0 7是目前广泛应用于数字测量系统的一种 3 1 ， 2 位 A ／ D转换器． 能够直接驱动共阳极数字显示器． 够成数字电压 表． 此电路简洁完整． I C L 7 1 0 7 是目前广泛应用于数字测量系统是一 种集三位半转换器段驱动器、位驱动器于一体的大规模集成电路 ． 主 要用 于对不同电压 的测量 和许多工程上 的应 用 ． 调频接 13电路 ， 它 采 用的是 双积分 原理完成 A ， D转换 ． 全 部转换 电路用 C MOS大规模集 成 电路设计。 应用了 I C L 7 1 0 7 芯片数码管显示器等． 芯片第一脚是供电． 正确电压时 D C 5 V． 连接好电源把所需要测量的物品连接在表的两个 端 13， 可在显示器看到所需要结果 。 主要有 I C L 7 1 0 7 和共阳极半导体数码管 L E D组成。 特点是 能够 直接驱动共阳极的 LED显示器 ， 不需要外加驱动原件， 使整机线路简 化 ； 采用 5 V和一 5 V两组 电源供 电； LE D属于电池控制原件 ， 芯 片本 身 功耗较 小； 显示亮度较高 。 3 传感器的选择及安装 3 ． 1 温度传感 器选择 铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成 的温度传感器 ， 由于其测量准确度高． 测量范围大。 复现性和稳定性 好 ， 被广泛 应用 于中温 一 2 0 0 o C 一 6 5 0 C 范围 的温度测 量中 。P T1 0 0是 一 种广泛应用的测温元件．在一 5 O o C 一 6 0 0 ℃范围内具有其他任何传感 器无可比拟的优势， 包括高精度， 稳定性好 ． 抗干扰能力强等。 3 ．2 温度传感器安装及其位置选择 插入管的内半径是根据所选择的温度传感元件而定的。 一般可直 接选购一 2 0 0 - - - 6 0 0 ℃的P T I O 0 传感器 温度传感器和温度传感器套管 通过螺纹连接． 接触面通过耐温密封圈密封 ． 安装在风包上预留的压 力表位置， 从而避免了一切伤害风包的因素。插入管的壁厚与风包的 厚壁之比直接影响到可靠性 当插入管厚壁大于或等于容器壁时． 在 开孔直径相同的情况下． 开孔边缘的最大应力与壳体的基本应力之比 最小， 亦应力集中系数最小。所以． 应尽可能选用厚壁较厚的钢管。 4 系统程序设计 4 ． 1 系统控制程序 的设计 设计 P L C控制系统的一般步骤 1 根据 生产的工艺过程分析控制要求 2 根据控制要求确定所需的用户输入、 输出设备。据此确定 P L C 的I ／ O点数 3 选择 P L C； 4 分配 P L C的 帅 点， 设计 帕 连接图。这一步可结合第 2步进行； 5 进行 P L C程序设计 ． 同时可进行控制台的设计和现场施工。 4 _2 系统通信程序设计 P L C通过其 R S 一 4 8 5接E l 与温度采集模块 R 一 8 0 3 3 相连 ．当 R 一 8 0 3 3 接收到 P L C 命令后． 将其转化为采集模块的操作命令． 并将执行 的结果打包回传给 P L C ，作为 P L C控制的依据。要实现 P L C对 R 一 8 0 3 3的通讯控制 ． 必须对 P L C进行编程 通过程序实现 P L C对采集模 块数据的采集。 P L C 程序首先应完成 F X 2 N - - 4 8 5 B D通讯适配器的初始 化、 控制命令字的组合、 代码转换和R 一 8 0 3 3 应答数据的处理工作。 R 一 8 0 3 3 通讯命令结构 命令格式 L e a d i n g A d d r e s s C o o mm a n d C HK c r 响应格式 L e a d i n g A d d r e s s D a t a C HK c r f C H K I 2 字符检验 [ c r l命令结束符 ， 字符返 回 O x O D 通过在 P L C内编制格式的命令程序以实现数据的写入与读出。 5 结语 本设计主要用应用 P L C 来监控空气压缩机风包温度．实时观测 系统的运行状况． 以便用户随时了解系统信息。整个系统 自动化水平 比较高采用 P L C控制 和数据通 讯技术 监控大大减 少 了人 力物力 ． 对 于 温 度 的 变 化 能 很 快 的 做 出 反 应 ， 输 出 报 警 ， 停 止 空 压 机 运 行 。 e 【 参考文献】 [ 1 ] 曹辉可编程序控制器系统原理及应用【 M 1 ．北京 电子工业出版社，2 0 o 3 4 9 - 8 7 作者简介 代业滨 1 9 6 8 ～ ， 男， 毕业于山东科技大学， 肥城矿业集团梁宝寺能源有限责任公司， 从事矿山机电技工作。 4 6 1 山东工业技术 l S h a n d o n g I n d u s tr ia l T e c h n o l o g y 【 责任编辑 程龙]