基于PLC的无接触式风机自动控制系统研究.pdf

l 数 字 技 术 。l与 应 用 数控技术 基于P L C的无接触式风机 自动控制系统研究 郭 玉茂 唐山微 尔 自 动化有限公 司 河北唐山 0 6 3 0 0 0 摘要 与传统的风机 自动控制 系统相比较，基于P L C 的无接触式风机 自动控制 系统具有可靠性高、 成本低等优点而广泛的应用到生产中； 本文对基 于P L C的无接 触式风 机 自动控制 系统进行 了详 细的设计 。 首先， 介绍 了基 于P L C的无接 触式风机 自动控 制 系统 的组成 和工作原理 ； 然后 ， 对其进行硬 件 设计和软件设计 最后对控制 系统进行调试， 得到结果 该控制 系统可以有效地 自 动控制风机的启动、 加速、 减速和停止等动作， 可以使风机在运转的 过程 中实现 自动 化控 制功 能， 提 供安 全 保 障。 关键 词 P L C 风机自动控制 系统 中图分类号 T P 2 7 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 7 9 4 1 6 2 0 1 6 0 3 0 0 1 3 - 0 1 由于冶金生产环境复杂 ， 如果风机操作不当， 很容易导致喘振 ， 造成严重后果 ， 给经济 带来 很大损失 ， 严重时还会造成机组损害 。 从 经济性和安全性考虑， 本文对基于P L C 的无接触式风机 自动控制系 统进行研究， 来提高风机的工作安全性， 为了实现风机的智能化程 度， 对基于P L C 的无接触式风机自动控制系统进行了详细的研究， 使 风机在运转的过程中实现了自动化控制功能。 1自动控制系统的结构和工作原理 1 ． 1 自动控 制 系统 的 结构 组成 基于P L C 的无接触 式风机 自动控制系统 的结构主要 由以下几 部分组成， 安装在风机导轨上的射频卡、 安装在风机头上的基于P L C 的读卡器、 提供风机控制信息的主处理器和安装在风机轮轴上的轮 轴脉冲转 速传感器⋯。 1 ． 2自动控制 系统的工作原理 基于P L C 的无接触式风机 自动控制系统的工作原理如下 安装 在风机导轨上的射频卡会感应安装在风机头上的基于P L C 的读卡 器， 当射频卡有感应时， 射频卡会把风机前方的环境信息以无接触的 形式传递给基于P L C 的读卡器， 这时， 基于P L C 的读卡器就获得了风 机的位置信息， 并且及时的把该信息传送给主处理器， 主处理器对该 信息进行处理， 根据信息的不同， 会向安装在风机轮轴上的轮轴脉冲 转速传感器发送不 同的控制指令 ， 转速传感器根据不同的位置指令 来控制轮轴的转速， 当轮轴的转速与预定转速相同时， 风机就会匀速 运动下去。 如此， 循环工作下去， 实现了风机自动运转功能[2 ] 。 2自动控制系统 的硬件设计 2 ． 1自 动控制 系统射频卡和读卡器的设计 读卡器会对射频卡传递过来的信号进行解调处理， 这就需要在 读卡器内部安装调解器， 通常选用与射频卡信号相适应的解调器芯 片 6 5 0 0 ， 而射频卡通常采用无源射频卡， 并且该无源射频卡与读卡 器之间的信息传递协议采用I S O1 5 6 7 3 标准。 无源射频卡通常安装在 风机的运行导轨上， 这样可以更为准确的确定风机的位置。 由于读 卡器与射频卡之间是通过无接触式进行信号传递的， 并且它们之间 的传递距离有一定的限制， 不能太远， 太远会影响信号的传递， 为了 信号传递精确 ， 通常在 风机头的底部安装读卡器 。 射频卡通常采用 无源射频卡 ， 需要通过天线传递能量信 号保 证其准确工作 ， 射频 卡 会将将有用位置 数据 信号传递给天 线， 进而传递给读卡器 ， 读卡器 中的MC U有接收模块和发射模块， 接收模块接收由射频卡传递给 来的信号 ， 发射模块将读 卡器 的信号传递 给主处理器 。 2 ． 2 自动控 制 系统 主 处理 器的 设计 主处理器通 常选用S TM6 4 加强版系列 的S T M3 2 芯片 ， 该芯 片 的内核系列是A RM C o r e - M4 ， 闪屏频率为1 MB， 主频率为6 5 MHz ， 额定电流为3 2 mA， 为了保证主处理器和读卡器之间连接顺畅， 在主 处理器的内部安装US ART 版本的控制器。 2 ． 3自动控制 系统轮轴脉冲转速传感器的设计 通过测定轮轴的转速， 由于风机的直径一定就可以确定风机的 运行速度。 轮轴脉冲转速传感器安装在风机的轮轴上， 轮轴每转动 一 周， 轮轴脉冲转速传感器会记下一确定的脉冲数目， 并且脉冲数 目和脉冲频率与轮轴的转速成正比， 这种比例关系由具体的轮轴脉 冲转速传感器来确定， 当轮轴脉冲转速传感器确定之后， 这种比列 关系也就会随之确定。 通过测定轮轴脉冲转速传感器所记下的脉冲 频率就可以确定轮轴的转速， 轮轴的转速乘以轮轴的直径就可以得 到风机的运行速度， 最后将风机的运行速度通过接 口输送给主处理 器 。 3自动控制系统 的软件设计 自动控制系统的实用性很高， 通常采用的控制系统为u c ／ o s 操 作系统， 由于该控制系统有诸多优点， 像操作速度快、 可运行多项任 务和移槽陛很强等特点； 并且该操作系统是通过C 语言进行编写的， 可以运用汇编语言对程序代码进行编写和修改。 u c ／ o s 操作系统可 以对风机 自动控制系统控制行为的重要性进行优先级调度， 对最为 重要的控制行为实现最先调度。 通常， 风机 自动控制系统控制行为 的重要性的优先级顺序为 首先是系统操作任务， 第二是P L C 有用信 号的采集任务， 第三是传感器测速和调速任务， 最后是风机的负荷 调节任务。 并且各个任务之间的执行和停止是通过信号量来完成 的。 读卡器是用来接收射频卡传输过来的信号的 ， 如果读卡器接收 到射频卡传输过来的有用信号时， 就会将有用信号传递给应用程 序， 由应用程序来处理信息。 4结语 基于P L C的无接触式风机 自动控制系统主要由射频卡、 基于 P L C 的读卡器、 主处理器和轮轴脉冲转速传感器四部分组成。 射频卡 通常采用无源射频卡， 读卡器中的MC U有接收模块和发射模块， 接 收模块接收由射频卡传递给来的信号， 发射模块将读卡器的信号传 递 给住处理器 ， 主处理器通 常选用S T M6 4 J J I 强 版系列的S T M3 2 芯 片， 轮轴脉冲转速传感器脉冲频率与轮轴的转速成正比， 控制系统 为u c ／ o s 作系统 该控制系统可以有效地 自动控制风机的启动、 加 速、 减速和停止等动作 ， 可 以使风机在运转过程 中实现 自动 化控 制 功能 。 参考文献 [ 1 ] 李小燕， 王喜军． 冶金电力系统智能控制单元的分析及设计[ J ] ． 冶 金技术， 2 0 1 1 0 5 3 3 3 4 ． [ 2 ] 魏巍． 工业 中 P L C 控制 系统 的综合设计研 究[ J ] ． 自动化技术， 2 0 1 0 0 4 3 5 -3 8． 收 稿 日期 2 0 1 6 0 1 -1 5 作者 简介 郭 玉茂 1 9 8 1 一 ， 男， 河北文安人 ， 本科， 工程 师， 研究方 向 汽轮 机 、锅 炉、电拖方 面的西 门子 P L C。 ③