武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸
式中：
，—工况点1、3时出气风压，Pa； ，—工况点1、3时风机转速，r/min；
，—工况点1、3时变频器输出电压频率，HZ； ，—工况点1、3时变频器输入模拟电压，V。
(4-2)
其中，工况点3为风机工频运行是的工况点，=10V，并且
=
，=，
=
，
=2900r/min，=50HZ，
是由压力传感器测得的。
代入，可求得此压
。
根据风机工频的P-Q特性曲线方程把由式(4-2)求得的力对应的风量
到设定的1.60
/s时，需要给变频器的模拟输入电压
最后，把由(4-2)式求得的模拟输入电压值输出给变频器的模拟量控制端，便可使风机的转速调节到
，使风机的风量达到设定的1.60m3/s。同理，当风机的
管网阻力再变化时，根据采集的风压大小，依据此算法即可及时地调节风机的转速，控制风机的风量。 4.6.2 U-P和Q-P曲线的拟合
在PLC程序中，变频器模拟输入电压值是根据其与采集出气风压(U一P)的拟合函数方程求得的。该拟合方程是根据以上所述算法，理论计算出不同出气风压对应的变频器模拟输入电压值，然后对这些理论数据进行拟合求得的。工频风量的求解则是由工频风量与采集压力(Q一P)的拟合方程求得的。其拟合方程是把采集的不同出气风压转换到工频风压，然后根据风机工频的压力流量特性曲线方程求出所对应的风量值，对理论计算数据进行拟合求得的。
18
武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸
5主通风机监控系统的软件设计
主通风机监控系统的软件设计包括PLC软件设计和组态软件设计两部分。 5.1 PLC软件设计
PLC软件部分用STEP7-Micro/WIN编程。
程序包括主控制程序、参数初始化子程序0、模拟量模块检查子程序1、电机轴承，定子温度采样求平均值子程序2、振动传感器采样求平均值子程序3、风压采样及模拟输入电压和风量计算子程序4、变频器模拟输入电压中断程序0以及报警中断程序。
主控制程序用来控制风机的自动变频、手动变频和工频运行、子程序的调用和中断时间的设置，以及实现电机温度超限报警、变频器和风机故障报警、变频器故障复位等功能。主控制程序的程序流程如图12所示。PLC主控制程序在执行时，先判断风机是否自动变频运行。若是，则调用参数初始化子程序0和模块连接检查子程序1，如果EM235和EM231模块连接有错误，则程序结束；如果检查EM235和EM231模块连接无错误，则调用子程序2、3、4采集电机定子轴承温度，振动参数和风机的管网压力大小。然后根据设置的定时中断时间，定时连接变频器的模拟输入电压中断程序0，再判断变频器是否有故障，电机温度是否超限以及电机是否振动异常。若都不，则把根据采集风压计算的模拟电压值输出给变频器，进行风机的变频调速控制；当风机不进行自动变频运行时，判断其是否手动变频运行。若是，则程序开始执行判断频器是否有故障；若不是，则风机进行工频运行。
19
武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸
5.1.1主控制程序流程
开始N风机自动变频运行？YSM0.1调用子程序0初始化SM0.0调用子程序1，检查EM235和EM231YEM235有错？NYEM231有错？N调用子程序2,3,4Y风机手动变频运行？N风机工频运行设定中断时间连接中断子程序Y变频器有故障？NY风机电机过热？NY电机振动异常？N风机运行输出控制结束
图5.1 主程序流程图
5.1.2子程序0和1程序流程
子程序0的作用是寄存器中有关参数的初始化，包括温度采样平均值初始化、风压采样平均值初始化、模拟电压及风量计算系数初始化、振动参数采样初始化等。当主控制程序在开始执行时，若风机处于自动变频运行状态，该程序即被调用一次。在调用子程序进行信号采集前，要调用子程序1检查该扩展模块EM235和EM231模块是否存在，用户电源是否有错。若有错，则控制系统的主程序立即结束；若无错，则进行子程序2、3和4的调用。子程序0和子程序1的程序流程如图5.2所示。
20
武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸
子程序0开始子程序1开始温度采样平均值初始化SMB8检查EM235，EM231连接Y SMB8检查EM235，EM231电源YN风压采样平均值初始化N振动参数采样平均值初始化模拟输出电压及工频风量计算系数初始化子程序1结束子程序0结束
图5.2 子程序0与子程序1流程图
5.1.3子程序2和3程序流程
子程序2和3的程序流程如图5.3所示。 子程序2用于采集电机定子和轴承温度，然后把采集的数值进行累加求平均值，作为一次采集值。本流程图中以1#电机定子温度采集为例，其它温度采集与之类似。而子程序3则是用来采集轴承的振动参数，然后把采集的数值累加求平均值，作为一次采集值。最后由PLC对数据进行分析，包括定子和轴承的温度是否超标，轴承振动是否异常，进而判断是否报警或进行断电处理。
21
武昌工学院本科毕业论文（设计）专用稿纸
开始开始从AIW6中采集1#电机定子温度并存入VW10中NVW10>=0?Y采样值转换成双整数并存入VD20中从AIW0中采集轴承振动参数并存入VW40中NVW40>=0?Y采样值转换成双整数并存入VD50中采样值累加同时采样次数加1N采样次数VW12>=1000?Y求温度采样平均值采样值累加同时采样次数加1采样次数VW42>=1000?Y求采样平均值结束结束
图5.3 子程序2与子程序3流程图
5.1.4子程序4程序流程
子程序4用来从压力传感器中采集风压信号，并把每次采集的数值进行累加，次数达到1000次时，求其平均数值，作为一次采集的出气压力值。由于PLC采集的电压值为0-32000之间的数字量，需要根据传感器采集的压力值与输出电压的线性关系，把PLC采集的数值转换成实际的风压值。然后，根据风量达到1.6/s时变频器需要的模拟输入电压值与出气风压的拟合方程，求出此风压对应的模拟输入电压值。同时，根据采集风压转换到工频风压所对应的风量与采集风压的拟合方程，求出此风压对应的风量。其程序的流程如图5.4所示。
22