安徽工程大学毕业设计（论文）
第4章 系统软件设计
软件设计可包括以下几部分：初始化，风机的启动/停止，信号显示 ，模拟量输入，测量值与设定值的比较，模拟量输出等。 4.1 PLC程序设计
风机控制系统可以实现的主要功能有自动变频恒温运行、自动工频运行、远程手动控制和现场手动控制。全自动变频恒温运行方式是系统中最主要的运行方式，也是系统的主要功能，是指利用PLC控制，通过变频调
速自动调节车间内的温度，其核心是根据恒温条件下风机系统中电机运行的状态及转换过程中设计的PLC控制程序；自动工频运行是指在变频器故障状态下，为维持温度的相对恒定，系统根据温度高低自动调节工频运行的电机台数，这种运行方式只是在特殊情况下的一种备用方案，目的是提高系统可靠性的冗余度；远程手动控制是指在控制室，通过计算机和PLC通信远程操控风机电机的运行，是一种辅助方案；现场手动控制运行是指通过现场按钮，人工控制电机工频、变频运行，这一方式完全通过电气控制线路来实现，PLC不参与，主要用于检修、调试及PLC故障时的运行。PLC控制程序设计的主要任务是接收来自温度传感器的信号，判断当前的温度状态，通过程序处理，输出信号去控制变频器、继电器、接触器、信号灯等电器的动作，进而调整风机的运行，从而达到控制车间内温度的目的。主电路端子及功能表如表4-1所示, 控制电路端子及功能表如表4-2所示。变频器接线图如图4-2所示。
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黄炜：基于PLC的风机控制系统设计
图4-1 变频器连接端子图
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表4-1 主电路端子及功能表 端子符号 R， S， T U，V， W P1，P+ P+，DB P+，N PE 端子名称 交流电源输入端子 变频器输出端子 直流电抗器连接端子 外部制动电阻器连接端子 制动单元连接端子 变频器接地端子
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功能说明 连接三相交流电源 连接三相电动机 改善功率因数和抗干扰 连接外部制动电阻 连接外部制动单元 变频器机壳接地 安徽工程大学毕业设计（论文）
表4-2 控制电路端子及功能表
端子符号 5V VRF IRF GND FWD REV THR 端子名称 电位器电源 电压输入 电流输入 接地 正转运行设定 反转运行设定 外部故障报警设定 功能说明 DC稳压电源（最大输出电流：10mA） DC0~5V或DC0~10V，输入电阻10KΩ DC4~20mA输入电阻240Ω 端子5V，VRF，IRF，与FMA的公共端 FWD-CM接通，正转；断开，减速停止 REV-CM接通，反转；断开，减速停止 THR-CM断开，产生外部报警信号，变频器立即关断输出 RESET-CM接通，变频器复位 模拟信号输出（0~20mA, 0~10V） 变频器故障输出，常开30A，30B闭合，常闭30B，30C断开 X1，X2，X3的ON/OFF组合能选择不同频率 X4，X5的ON/OFF组合能选择不同的加减速时间 控制输入端及运行状态输出端的公共端 RESET FMA 30A，30B，30C 复位 模拟量输出 故障输出 X1， X2， X3 X4，X5 CM 多极转速选择 加减速时间选择 公共端 图4-2 变频器接线图
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黄炜：基于PLC的风机控制系统设计
4.1.1 离心风机转换过程分析
启动自动变频运行方式时，首先启动1#风机变频运行，当温度达到要求时，保持该频率，如果达到上限频率温度仍达不到设定要求，则延时10s后，PLC给出控制信号，切换1#风机工频运行，2#风机变频运行。在2#风机 变频运行过程中，变频器根据温度的变化通过PID调节器调整1#风机电动机的转速来控制风量，使温度达到设定值。若温度仍然达不到设定值，则由PLC给出控制信号，将2#风机与变频器断开，转为工频恒速运行，同时3#风机变频运行。系统工作于1#风机工频运行、2#风机工频运行、3#风机变频运行的状态。若温度仍高于设定值，3台风机同时工频运行也不能满足要求时，将启动备用系统，直到满足温度要求。整个转换过程中，总是保证原来工作于变频运行状态的风机转入工频恒速运行，新开风机运行在变频状态，保证只有一台风机运行在变频状态。 当外界温度降低时，变频器通过PID调节器降低风机电机转速来调节风量。并按“先起先停”的原则，由PLC给出控制信号，将当前最先工作在工频方式的风机关闭，同时PID调节器将根据调整值自动升高变频器输出频率，加大风量，维持温度的恒定。当温度继续降低时，系统继续按“先起先停“原则逐台关闭处于工频运行的风机。
当系统处于单台风机变频运行状态时，如变频器输出频率达到下限频率，温度低于设定值时，则关闭变频器运行，此时三台风机都已关停，系统通过温度传感器时时检测车间内温度值，一旦温度高于设定值，则启 动风机进行温度调节。 4.1.2 系统工作状态
工作状态之间的转换条件是依据变频器输出频率是否到达极限频率及温度是否达到设定值。设变频器输出频率达到极限频率时的信号为X1，实际温度高于设定温度值的信号为X2，实际温度达到设定温度值的信号为X 3实际温度低于设定温度值的信号为X4。从停机到开启1#风机的条件为：满足X2；保持现有工作状态的条件为：满足X3；增开风机条件：同时满足X1，X2；减开风机条件：同时满足X1，X4；系统工作状态如表4-3所示：
表4-3 系统工作状态表
状态符号 S0 S20 S21 S22 S23 S24 S25 S26 S27 S28 工作状态 停机状态，传感器检测。 1#风机变频运行，2#，3#风机停机。 1#风机工频运行，2#风机变频运行，3#风机停机。 1#风机工频运行，2#风机工频运行，3#风机变频运行。 3台风机全部工频运行，备用系统启动。 关闭备用系统，3#风机变频运行。 关闭1#风机，2#风机工频运行，3#风机变频运行。 关闭2#风机，3#风机变频运行。 关闭3#风机，传感器检测。 系统异常，出现故障。 - 18 -
