**大学毕业设计任务书

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任务下达日期：年   月  日

毕业设计日期：  年  月   日   至   年   月  日

毕业设计题目：煤矿空压机控制系统设计——硬件部分

毕业设计专题题目：

毕业设计主要内容和要求：

l 设备列表及说明

l 通讯网络选择及分析

l 系统构成框图

l 输入输出点计算

l PLC选型

l 系统控制功能

l 控制器原理图

l 控制器软件、软件流程图、上位机组态画面生成

院长签字：                   指导教师签字：

**大学毕业设计指导教师评阅书

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成 绩：                        指导教师签字：

                                  年      月      日

**大学毕业设计评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；③工作量的大小；④取得的主要成果及创新点；⑤写作的规范程度；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成 绩：                        评阅教师签字：

                                  年      月      日

**大学毕业设计答辩及综合成绩

摘  要

空气压缩机是一种气体动力供给设备。它通过压缩空气来为其他设备提供动力。空压机用途很广，种类也很多。其中螺杆式空气压缩机以其结构简单，工作效率高等特点，广泛应用于工业生产领域。在其应用规模不断扩大的同时，同时其控制方式落后、自动化程度不高、维修量大等问题也日渐突出。随着计算机监控技术和计算机网络技术的发展，为

人们改变空压机的控制方式、提高自动化程度提供了便利。本论文所设计的煤矿空压机控制系统正是这两种技术结合的产物。

本文在了解国内外监测控制技术发展及应用概况的前提下，论文中比较了用于空压机控制的几种方法，并结合课题要求，设计和开发了一种以PLC为核心的煤矿空压机控制系统，解决了原先的手工操作和分散控制方式中控制效率低下等缺点，提高了系统的自动化程度。

论文给出了空压机控制系统的总体设计方案，并进行了硬件配置、软件设计及人机界面的设计。针对课题要求，本系统选用德国西门子生产的S7-300系列PLC，作为主控制器。使用SIEMENS S7工业通讯网络中的工业以太网、MPI和MODBUS现场总线进行设备间的通信。同时采用集中式控制结构，上层采用工业以太网(TCP/IP)，用于控制计算机和PLC之间的通讯，实现办公室的控制计算机网络监控; 底层采用MODBUS现场总线，用于PLC与空压机自带的控制器之间的通讯；同时，采用MPI通信，用于触摸屏与PLC之间的通讯，实现主控室的触摸屏集中控制。系统程序设计使用西门子PLC的编程软件STEP7 V5.4，采用结构化编程方式，该方式易于修改和调试，设计程序，依据排气总管压力的变化，实现了空压机完全自动控制。

触摸屏界面使用WinCC flexible 来进行设计，上位机组态画面的设计使用组态王来完成。

关键词：空压机；PLC；集中控制；自动控制

ABSTRACT

The air compressor is one kind of equipments that can transform mechanical energy into gaseous energy for increasing the air pressure or transporting the gaseous energy. With the characteristic of simple structure and high efficiency, screw air compressor is widely used in industry. But the problems such as lag control mode, low automatic level and the maintenance are more and more obvious. The development of computer monitoring technique and computer network technique provides advantages for changing control mode of air compressor and improving automatic level. So an intelligent monitoring system of air compressor is studied and designed in this paper.

This understanding of domestic and international monitoring and control technology in the development and application profile case, combined with requirements of the subject, design and development of a mine air compressor control system to solve the original manual and dispersion control inefficient way of control weaknesses, improve the system's automation.
    Paper compares several methods for controlling air compressor. Finally， An air compressor control system by PLC ,used in core of mine , is designed ,and giving the hardware configuration, software design and human-computer interface design.
    Requirements for the issue, the system adopts Siemens S7-300 series production of PLC, using SIEMENS S7 Industrial Ethernet communication network, MPI, and Modbus for communication between devices, while a centralized control structure, the upper use Industrial Ethernet (TCP / IP), used to control communication between computer and PLC to achieve the office of control computer network monitoring; bottom using Modbus for PLC controller that comes with the compressor between communications; At the same time, using MPI

communication, touch screen and PLC for communication between the main control room of the touch screen to achieve centralized control. System programming using Siemens PLC's program software called STEP7 V5.4, using structured programming methods, the method is easy to modify and debug the design process. According to the pressure changed of the total exhaust, in order to complete the control of air compressor in fully automated. 
    WinCC flexible be used to design touch screen interface, and the host computer configuration designed use the Kingview.  
  

Keywords: air compressor; PLC; centralized control; Automatic control

目    录

1 绪论

1.1课题来源及背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1可编程序控制器的发展概况

1.2.2现代工业控制系统的现状

1.3空压机控制的现状

1.4本课题研究的主要内容

1.5本章小结

2 空压机及PLC的介绍

2.1 空压机概述

2.1.1 空压机的分类

2.1.2 空压机及其工作原理

2.1.3 空压机的性能参数

2.2 PLC及其软件介绍

2.2.1 PLC简介

2.2.2 西门子PLC编程软件介绍

2.3  PLC的通讯网络

2.3.1 MODBUS现场总线通讯介绍

2.3.2 工业以太网

2.3.3 MPI总线通信

2.4本章小结

3 煤矿空压机控制系统的功能及总体结构

3.1煤矿空压机控制系统的功能要求及特点

3.2 系统设备列表结构框图设计

3.3  本章小结

4 控制系统硬件设计

4.1 控制柜面板设计

4.2传感器选型

4.2.1温度传感器选型

4.2,2压力器的介绍及其选型

4.3 PLC的选型

4.3.1 I/O点数的计算

4.3.2 PLC硬件选型及其连接图

4.4 触摸屏选型

4.4.1 触摸屏的种类

4.4.2触摸屏选择

4.5其它器件选型

4.6抗干扰措施

4.7 本章小结

5 煤矿空压机控制系统软件设计

5.1 主程序流程图设计

5.2 空压机轮值机制及自动控制逻辑设计

5.3触摸屏人机界面设计

5.4系统上位机组态软件设计

5.4.1 组态王简介及其与PLC通信

5.4.2 系统监控主界面的设计

5.5 本章小结

总  结

参考文献

翻译部分

英文原文

中文翻译

致  谢

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