西门子PLC在空压机控制上的应用

2023-02-24

我国第一台螺杆空压机在试制获得成功至今,其技术经历了多年的改造,获得了非常大的进步,可是这样的一种情况和国外先进螺杆空压机对比起来仍然存在很大的差距。智能微机控制系统在国外也获得了普遍的应用,具备非常高的可靠性。计算机控制螺杆空压机在我们国家的研究应用从上个世纪90年代初发展开来经过了单片机和工业计算机以及PLC(可编程控制器)的一种结构过程。控制形式也从顺序逻辑和PID闭环以及智能控制等方向发展。运用PLC控制不但能够有效的处置其在实际运行过程中存在的可靠性问题,并且还能够十分灵活的达成机组其单点控制以及现场总线网络的有效运行。属于当前工业控制过程中非常理想的一种设备。基于此本文主要针对西门子S7-200系列PLC控制的螺杆式空气压缩机进行分析与介绍。

1.西门子PLC系统

(1)西门子PLC系统概述

当前市场上经常能够看到的西门子PLC系统主要有S7-200(微型PLC系统)和S7-300(小型高性能)以及S7-400(高性能)。西门子其进行开发的PLC系统结构十分的紧凑,并且自身的运行速度也相对较快。它本身具备快速响应以及网络通信等基础功能。在其被使用在机械设备控制系统中的时候,还能够运用网络通讯和视频远程监控等相关功能去对其完成扩展,从而使得机械设备自身的运行效率得到提升。

(2)工作原理

一个完善的PLC系统其主要是通过CPU和输入模块、输出模块、接触器、传输装置、按钮开关、电路以及内部的膨胀装置所构成。最先,程序员需要运用PLC软件在计算机上完成程序的编程,然后去完成控制方案的设定。CPU其属于PLC系统的重点。系统CPU则参照程序指令去针对机械设备进行手动操作。如电机、传感器、输送装置等都能够应用PLC对其进行控制。这一系统建立改变了以往手动控制的缺陷。除了这些之外,西门子系统还能够与远程监控设备通讯相链接,从而建立一个远程的监控,运用现场收集到的系统去完成运行所需要参数的采集,然后经过运行参数去对出现故障的具体原因进行分析,并且在手动控制的基础之上运用功能拓展的方式完成故障的找出和改进通过这样的方式使得系统应用的安全性得到保障。

2.基于西门子PLC系统的空压机控制

(1)螺杆空压机的基本工作原理

螺杆压缩机属于一种容积式的气体压缩机,其工作的容积进行旋转运动。气体压缩主要是运用体积变化去完成构建的,体积产生的变化主要是通过压缩机中的一对转子于机匣之内进行旋转运动去完成构建的。在压缩机本体里,一对互相啮合的螺旋转子同时联布局,在螺距圆外有凸齿的转子通常我们将其称之为马达或者是将其称之为外螺纹。其被安装在压缩机本体的两侧,分别开启固定形状和尺寸的开口。一个主要是做吸气用,因此叫做主翼;另一个用作排气,因此也被称作排气口。当主旋翼和从旋翼其沟槽空间降低进气端壁的开口的时候,空间就会变小,内部的空气则会洋溢在其中。但是如果转子的进气口侧端面自机匣的进气口在转出的时候,其与主转子和从转子彼此之间的沟道间的空气则会被关闭,完工传输过程。传输进行完成之后,伴随着转子角度产生的变化和运动情况其自身会呈现出螺旋状,改通过主转子和从转子峰值以及机匣出现的闭合体积不断的提升,因此也将其称之为“传输过程”。在实际进行传输的过程里,体积会持续不断的提高,气体也会快速的完成传输,其产生的压力不断降低的同时温度也会随之提升,其外,其使用的润滑油因为流到了压缩室的压差,从而能够完成所需要的传输,同时还能够降低容器中润滑剂的温度。在其关闭的时候其转子转动套管的排气口和传输空气起电弧,直到匹配齿轮其表面的峰值和槽排气端表面行进,并且沟槽的空间处于零,全部完成后也就完成了整体的气体传输过程。除了这些之外还需要将主从转子的另一对齿旋转到进气端使其空间逐步的降低,最终完成进气过程,从而使其能够再次的开始一个新的压缩循环。

(2)空压机主要功能

①启动和运行,以及停机与紧急停止功能;②安全保护功能(过载保护和排气温度过高保护,以及超压保护和供油电磁阀故障保护与油过滤器堵塞报警);③参数设定的相关功能;④状态的显示功能;⑤历史事件的记录和查询功能。

(3)PLC控制系统的设计

其控制系统主要是改为使用PLC系统和侦测元件以及输出设备等去组成。硬件设计则需要按照针对控制设备和实际的控制要求去完成所需要的分析,系统当前所需要的模拟量和开关量的输入/输入API点数主要为:

模拟量输入:①排气压力;②排气温度;③润滑油温度。

开关量输入:①启动按钮;②暂停按钮;③加载;④电机过载;⑤过滤器堵;⑥陡停;⑦相序错;⑧远程开启;⑨远程暂停;⑩进气过滤器堵。

开关量输出:①KM1;②KM2;③KM3;④过滤器堵信号;⑤远程容许信号;⑥故障信号。

按照上述提到的内容去进行统计,系统PLC主要选择的是西门子S7-200系列CPU224AC/DC/继电器式主机,同时其还额外的配备了两套EM231模拟模块和一套EM235模拟模块。主单元其中还包含了14个I/O输入以及10个继电器的输出。EM231和EM235模块其全部包含了三个模拟输入,其中ME235模块其中也包含了一个模拟输出。模拟输入信号其本身是0～5V以及10～20mA信号的一种标准输出,模拟信号其输入主要是按照4～20mA的标准信号去完成的。系统温度传感器主要是选择PT100系列测量螺杆压缩机排气温度和润滑油温度。压力传感器主要选择的是国产气体相当正压传感器去完成排气口以及油压的测定。输入则是4～20mA的一种标准信号。主电机的相序侦测使用相序保护继电器,由于螺杆空压机运行时螺杆头绝不容许输出,只要输出那么弹簧头就会存在损毁的可能。在继电器通电的时候,假如相序准确,同时全部的3相都通电的话,那么指示灯会亮起。在其工作状态保持稳定的情况下,继电器则会一直处于一种关闭的状态。但是假如主电机爆发相序故障以及出现损耗的时候,那么则需要将电机的三个电源截断,将故障信号与PLC链接完成接受要求。开关信号其中的一部分主要是通过手动的方式去完成控制信号的操作。系统的控制信号全部都改为使用数字信号去完成传输构建。在系统里还需要将手动控制按钮给予保留,这样的一种情况下能够让系统在进行检修和出现控制系统故障的过程中仍然可以正常保持使用,除此之外人机界面则选择S7-200系列专用操作员文本显示器TD200去满足显示要求。

(4)功能

要深入的认识到空压机整体的控制系统,还需要对于空压机综合控制系统其实际的功能给予有效的分析和了解。并且从当前的发展阶段进行分析能够得出,空压机整体控制系统其自身具备的功能主要体现在以下的几点内容。

①控制功能

实际的控制功能主要体现在以下的几点:A.空压机控制功能。其对于空压机的控制功能进行实际的分析之后能够看出其控制功能的实现需要运用的主要是数据采集分站上设置的PLC控制器。在PLC合理运用的基础上使其能够对于空压机内部实际的运行情况完成所需要的采集,同时还能够完成对于空压机组有效的控制以及数据采集的任务,这样能够构成远程手动和远程自动以及本地手动三种不同的控制形式从而使得空压机启停的控制要求能够得到实现;B.阀门控制功能。为了能够使得空压机控制效果得到优化,当前需要把空压机出口阀门更换成电动阀门,并且还需要对风包底部的排水阀门进行适当的改变,运用并接电动球阀的方式能够完成自动排风包积水。

②上位机监控功能

空压机系统对于空压机设备进行监控其对于设备利用有着不可忽视的意义,而就当前的研究能够看出,监控的实现其运用的主要是IFIX监控软件。实际的监控主要包含了以下的几点内容:A.画面监控。系统属于当前整体站房的监控以及数据处置中心,因此要求对于当前整体系统的数据处置状态和状态显示以及启停控制进行负责,因此运用监控软件能够完成对相关画面的监控,这样的一种情况下能够使得问题的获取变得更为直接;B.数据的显示功能。针对监控画面能够完成有效的显示压力和温度、湿度和设备运行相关的工艺参数等信息。并且,运用颜色和文字去对现场运行设备实际的情况去进行监控的要求给予实现,这样,操作员能够较为直观的在上位机上去对整体站的工作情况有一定的了解与掌握;C.数据报警。当现场设备发出警报的过程中,工艺参数图画面上能够对于与其相对应设备的报警参数和状态等给予完整的显示,报警设备和报警类型与报警的时间等都会被显示在其中;D.自动倒机功能。在对位机进行简单的设置之后,随便是在实际运行过程中空压机出现了故障,那么也能够自动的完成空压机的预启动。在预先对空压机设置预启动的同时,针对其出现的相关故障则会提示报警,这个时候不但能够有效的完成安全供风要求,作为工作人员还能够对其完成相关故障的处置。

3.结束语

综上所述,空压机在当前实际的生产实践过程中有着不可忽视的利用价值,其自身对于生产稳定与持续发展有非常重要的影响,因此需要对空压机给予有效的控制。在以往空压机使用过程中,控制系统所具备的单一性相对较强,自动化也并不是十分明显,因此控制稳定与安全效果相对较弱,但是综合自动化控制系统可以很好的缓解这一局面,因此本文针对西门子PLC在空压机控制上的应用进行了分析与介绍。

摘要：空压机在目前的生产实践过程中起到了不可忽视的重要应用,注重空压机的科学和有效使用,对空压机自身的价值实现与生产综合效益上的提升起到了至关重要的作用。从当前的实际情况分析,空压机自身的工作效果与综合自动控制系统实际的运行之间有着非常明显的联系,因此本文针对西门子PLC在空压机控制上的应用进行相关分析与总结。

关键词：螺杆空压机,西门子PLC