淺談空壓站控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的論文
1 項(xiàng)目介紹
目前我司空壓站有9 臺壓縮機(jī)組，8 臺冷干機(jī)，空壓機(jī)作為氣動控制系統(tǒng)的氣源設(shè)備，其在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定程度和可靠性直接關(guān)系到生產(chǎn)安全性，壓縮機(jī)組自投產(chǎn)以來，機(jī)組啟�？刂坪瓦\(yùn)行狀況一直是通過現(xiàn)場操作和定時巡檢記錄來完成。隨著公司產(chǎn)能擴(kuò)大，用氣需求量增加使在線運(yùn)行機(jī)組數(shù)量也隨之增加，各機(jī)組檢測信號量大，完全靠單一現(xiàn)場控制和點(diǎn)巡檢不能有效保障機(jī)組穩(wěn)定安全運(yùn)行，所以需對空壓站進(jìn)行自動化改造，空壓站控制系統(tǒng)設(shè)計過程中通訊方式廣泛應(yīng)用，提高了系統(tǒng)的自動化水平、穩(wěn)定性和可靠性，系統(tǒng)改造后既可以保障機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，又可以減少人力、設(shè)備投入，從而節(jié)約生產(chǎn)成本和人工成本。空壓站控制系統(tǒng)改造中采用西門子S7-400 和S7-200 相結(jié)合控制，機(jī)組的運(yùn)行以LCD 為監(jiān)視和控制中心，實(shí)現(xiàn)空壓站內(nèi)相關(guān)設(shè)備的集中控制。
2 控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
2.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
此控制系統(tǒng)主控PLC 柜設(shè)置在電氣室內(nèi);4 臺英格索蘭空壓機(jī)組和2 臺阿特拉斯壓縮機(jī)組分別配置一套西門子200PLC 控制器，設(shè)置在其機(jī)組柜內(nèi);3 臺優(yōu)耐特斯壓縮機(jī)組原自帶西門子200PLC 控制器;另外新增4 個I/O 遠(yuǎn)程站，I/O 遠(yuǎn)程站內(nèi)設(shè)置ET200 從站，相鄰2 臺冷干機(jī)共用一個I/O 遠(yuǎn)程站，8 臺冷干機(jī)壓力、溫度等信號通過儀表電纜采集至I/O 遠(yuǎn)程站，所有的200PLC 控制站及ET200 從站通過Profibus-DP 與400PLC 通信。
2.2 控制系統(tǒng)的功能與設(shè)計
整套系統(tǒng)設(shè)備主要分成三大塊：一是空壓機(jī)機(jī)組內(nèi)部設(shè)備，主要是空壓機(jī)啟停、加卸載控制及檢測信號的采集、連鎖控制;二是冷干機(jī)，其控制比較簡單，主要是壓力、溫度檢測點(diǎn)的采集;三是冷卻塔及循環(huán)水泵，其所有信號直接采集至3#I/O 從站，由主PLC 直接控制�？諌赫究刂葡到y(tǒng)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是空壓機(jī)的控制，所以下面主要介紹空壓機(jī)控制系統(tǒng)，此控制系統(tǒng)選用西門子S7-400 控制器作為控制核心，與上位機(jī)通訊則采用工業(yè)以太網(wǎng)。
2.2.1 控制系統(tǒng)主要功能特點(diǎn)
(1)能夠自動采集、顯示空壓機(jī)的各種運(yùn)行參數(shù)，控制壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行。
(2)能夠根據(jù)檢測到的信號判斷壓風(fēng)機(jī)的工作情況，故障時能及時發(fā)出報警信號，并根據(jù)故障類型停止壓風(fēng)機(jī)。
(3)具有啟動、停止、正常停車、故障停車、緊急停車、保護(hù)及故障報警等功能
(4)具有多種控制方式自動集控方式：PLC 根據(jù)設(shè)定的工作時間和工作壓力值、對運(yùn)行中的空壓機(jī)進(jìn)行加載、卸荷就地控制方式：通過現(xiàn)場空壓機(jī)組上的觸摸屏按鈕控制每臺空壓機(jī)的啟動、停機(jī)、加載、卸載。
(5)實(shí)現(xiàn)自動恒壓供風(fēng)
在自動集控工作方式時，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的'供氣壓力值，自動控制卸荷或加載。當(dāng)壓力值當(dāng)風(fēng)壓達(dá)到設(shè)定值時，自動停機(jī)(卸荷);風(fēng)壓降到低值時，自動啟動或關(guān)閉卸荷閥。
(6)安全可靠的報警保護(hù)
每臺空壓機(jī)均需具有：排氣壓力超限、排氣超溫、潤滑油超溫、主電機(jī)超載、冷卻風(fēng)機(jī)超載、電機(jī)繞組超溫、空濾壓差報警等保護(hù)功能
2.2.2200PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計
空壓機(jī)系統(tǒng)中涉及3 種不同空壓機(jī)， 所以其控制方式也有不同，這里主要介紹英格索蘭空壓機(jī)，因其均配置獨(dú)立的200PLC, 所以其主要的控制功能和信號采集、轉(zhuǎn)換均通過200PLC 實(shí)現(xiàn)，下面主要介紹200PLC 的程序設(shè)計。
2.2.3 英格索蘭空壓機(jī)啟動控制設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
其中，V98.6：空壓機(jī)停機(jī)與再次啟動需滿足一定的間隔時間;M5.0：;T37：系統(tǒng)上電初始化延時3S 后才能啟動空壓機(jī);M10.3：現(xiàn)場觸摸屏畫面啟動信號;V99.3：遠(yuǎn)程人機(jī)界面啟動信號;系統(tǒng)上電初始化3S 在沒有故障并壓力條件符合且滿足再次啟動所需間隔時間的情況下由觸摸屏畫面或者人機(jī)界面點(diǎn)擊啟動按鈕即可啟動空壓機(jī)。
3 人機(jī)界面的設(shè)計
使用Wincc6.2 版本，采用了基于MicrosoftSQLServer2005的歸檔系統(tǒng)，組態(tài)的運(yùn)行時腳本VBScript，具有較強(qiáng)數(shù)據(jù)壓縮，集成輸出(備份)功能的長期數(shù)據(jù)歸檔和友好的用戶二次開發(fā)。整齊美觀的人性化界面，為操作人員提供數(shù)據(jù)參考、操作，同時減輕視覺疲勞。
清晰顯示英格索蘭空壓機(jī)系統(tǒng)的流程圖及其壓力、溫度等信號，點(diǎn)擊圖3 中的1# 空壓機(jī)，彈出圖4 所示的畫面，這個小畫面主要是控制控制空壓機(jī)的啟動、停止、加載、卸載、急停。
3.1 空壓機(jī)的啟動
(1)接通電源，電源正常信號，按下啟動按鈕，電機(jī)在“Y”型連接狀態(tài)下啟動運(yùn)行，經(jīng)延時10 - 20 秒后，由“Y”型轉(zhuǎn)“△”正常運(yùn)行。
(2)電機(jī)在“△”正常運(yùn)行時，電磁閥才滯后得電，從而關(guān)閉放空，進(jìn)入負(fù)載運(yùn)行工作狀態(tài)，壓縮空氣才在油氣分離器中進(jìn)一步地建立起壓力。
3.2 空壓機(jī)的停止
(1)正常停機(jī)時，按下停機(jī)按鈕，壓縮機(jī)將自動卸載，延時20 - 30 秒鐘后，即壓力降至0.1MPa 左右時機(jī)組停機(jī)。
(2)當(dāng)運(yùn)行中出現(xiàn)異常情況, 方可人工按下“緊急停機(jī)”按鈕, 實(shí)行緊急停機(jī)。
4 結(jié)語
本次改造后，在空壓機(jī)在運(yùn)行過程中，減少了操作人員到現(xiàn)場的巡回次數(shù)，可以通過在中控室直接了解空壓機(jī)的工作狀況，對現(xiàn)場出現(xiàn)的異常情況發(fā)出的報警信號，可做出快速反應(yīng)，另外采用可編程控制器對空壓機(jī)進(jìn)行控制，使其操作簡便，并能充分發(fā)揮出各臺空壓機(jī)的性能，使系統(tǒng)在保證供氣質(zhì)量的前提下，實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能運(yùn)行，同時設(shè)備有完善的故障判斷、顯示、記憶功能，可為操作人員迅速排除故障提供方便，系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)完整、精確，極大的方便了日常的數(shù)據(jù)管理，而且在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性也進(jìn)一步得到提高。
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