PLC在原料氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中的運(yùn)用探討

詹曉婷　許群松

摘要：PLC控制系統(tǒng)有效結(jié)合了綜合繼電器控制技術(shù)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中能夠依據(jù)不同系統(tǒng)的特征來(lái)選擇靈活使用，適應(yīng)性較強(qiáng)。本文主要分析PLC在原料氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，旨在提升壓縮機(jī)運(yùn)行的安全性。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)；控制系統(tǒng)；PLC；防喘振控制

與傳統(tǒng)的壓縮機(jī)控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此，PLC控制系統(tǒng)得到了非常廣泛的運(yùn)用。本文對(duì)原料氣壓縮WPLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并對(duì)其實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。

一、PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成

對(duì)于原料氣壓縮機(jī)設(shè)備，其監(jiān)控系統(tǒng)主要是由系統(tǒng)主機(jī)可編程控制器和線(xiàn)性電源等構(gòu)成，此外，還包括各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度傳感器等。

（1）主要功能

①溫度檢測(cè)和保護(hù)部分。這一部分的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中主要是對(duì)原料氣壓縮機(jī)內(nèi)部的一二級(jí)排氣溫度一級(jí)分包溫度等溫度參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制，然后通過(guò)對(duì)應(yīng)的超限聲、光的報(bào)警裝置對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行反應(yīng)。

②壓力的監(jiān)測(cè)保護(hù)功能。對(duì)于PLC控制系統(tǒng)，其能夠?qū)υ蠚鈮嚎s機(jī)內(nèi)部的氣壓進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后將其反饋到控制系統(tǒng)核心，然后通過(guò)對(duì)應(yīng)的處理系統(tǒng)來(lái)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。然后是斷水保護(hù)，原料氣壓縮機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，往往需要水來(lái)對(duì)其進(jìn)行溫度的控制，當(dāng)出現(xiàn)斷水問(wèn)題后，設(shè)備的溫度會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生急劇的變化，而通過(guò)PLC控制系統(tǒng)能夠?qū)υ蠚鈮嚎s機(jī)的斷水情況進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后及時(shí)對(duì)其進(jìn)行報(bào)警操作，提高相關(guān)工作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行加水操作，保護(hù)原料氣壓縮機(jī)的安全運(yùn)行。

③電壓和電流的檢測(cè)。這一功能主要針對(duì)的是電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的原料氣壓縮機(jī)，其能夠?qū)﹄妱?dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的電壓和功率進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)原料氣壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的電壓和功率變化進(jìn)行幾率，為相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)提供對(duì)應(yīng)的管理依據(jù)，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。

（2）PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

首先是PLC控制系統(tǒng)的主機(jī)，其采用的是進(jìn)口設(shè)備，機(jī)器的整體穩(wěn)定性較強(qiáng)，在使用的過(guò)程中不會(huì)受到其他設(shè)備的干擾，此外，該控制系統(tǒng)主要采用的是模塊化結(jié)構(gòu)，在管理時(shí)更加方便，加上變成語(yǔ)言的簡(jiǎn)單易懂，使PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用較為簡(jiǎn)單。然后是一對(duì)一顯示模式，在PLC控制系統(tǒng)中，每一個(gè)模塊采用單一的儀表對(duì)其進(jìn)行顯示，這樣避免了一個(gè)儀表顯示多項(xiàng)數(shù)據(jù)可能造成的電磁干擾問(wèn)題。此外，還有設(shè)備的性?xún)r(jià)比高，控制面板設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單易懂等特點(diǎn)。

二、實(shí)際案例分析

本案例選擇的是某化工企業(yè)研制的PLC控制系統(tǒng)在原料氣壓縮機(jī)中的應(yīng)用，該系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，且使用性能較強(qiáng)，能夠滿(mǎn)足當(dāng)前我國(guó)大多數(shù)原料氣壓縮生產(chǎn)。在本次研究中，共使用了4臺(tái)原料氣壓縮機(jī)，其中每?jī)膳_(tái)設(shè)備的型號(hào)相同。在使用過(guò)程中，為了防止屏蔽線(xiàn)使用數(shù)量過(guò)多，提高設(shè)備的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性，在使用的過(guò)程中將PLC監(jiān)控系統(tǒng)安裝在了原料氣壓縮機(jī)的隔音操作室內(nèi)，然后通過(guò)傳輸線(xiàn)路將其和總線(xiàn)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)原料氣壓縮機(jī)的監(jiān)控，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。下面是具體的應(yīng)用分析：

（1）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析

在本次所使用的監(jiān)控系統(tǒng)中，核心部分采用的是S7-300系列的PLC，該型號(hào)的PLC系統(tǒng)增加了6個(gè)模擬輸入模塊以及1個(gè)32點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸入模塊等，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)原料氣壓縮機(jī)室內(nèi)的4臺(tái)設(shè)備的同時(shí)監(jiān)控，在使用的過(guò)程中，PLC系統(tǒng)能夠?qū)?太設(shè)備的運(yùn)行溫度和電壓等進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，然后根據(jù)環(huán)境的需求風(fēng)量以及放空運(yùn)行時(shí)間等來(lái)對(duì)原料氣壓縮機(jī)的運(yùn)行模式進(jìn)行控制，通過(guò)不同的模塊控制能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)不同原料氣壓縮機(jī)的運(yùn)行與否控制，從而保證環(huán)境內(nèi)的風(fēng)量較為穩(wěn)定，降低了風(fēng)量供應(yīng)不穩(wěn)定情況的出現(xiàn)，同時(shí)又能對(duì)原料氣壓縮機(jī)設(shè)備的空載狀態(tài)進(jìn)行控制。

（2）系統(tǒng)功能

①數(shù)據(jù)的采集和處理。現(xiàn)場(chǎng)的各種傳感器設(shè)備，其能夠?qū)⑹占降脑O(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥K中，然后實(shí)現(xiàn)PLC設(shè)備對(duì)原料氣壓縮機(jī)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)監(jiān)控。

②程序的控制功能。PLC控制系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，各種控制信號(hào)能夠通過(guò)監(jiān)控設(shè)備的控制繼電器到達(dá)設(shè)備的操作開(kāi)關(guān)處，并對(duì)原料氣壓縮機(jī)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操作處理。

③超限報(bào)警功能。監(jiān)控系統(tǒng)中的每一個(gè)模塊中都有對(duì)應(yīng)的警報(bào)功能，當(dāng)設(shè)備的運(yùn)行情況和傳輸?shù)膮?shù)值達(dá)到了模塊中設(shè)定的參數(shù)值時(shí)，往往會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警功能等。

（3）防喘振控制

喘振這一特點(diǎn)出現(xiàn)在壓縮機(jī)中是一定的，因?yàn)檫@是作為透平機(jī)械類(lèi)特有的，流量的速度緩慢（較低），氣流脫離的現(xiàn)象就會(huì)出現(xiàn)在葉片中，促使振蕩因出口管氣和氣流脈動(dòng)兩者之間的交替造成，這也就是喘振產(chǎn)生的主要原因。存在于壓縮機(jī)中的軸承盒葉片會(huì)因?yàn)槭艿綒饬髅}動(dòng)、機(jī)內(nèi)過(guò)高的溫度等影響而難以難以正常運(yùn)行，同時(shí)增幅震蕩也隨時(shí)有可能受到管網(wǎng)附屬壓力、機(jī)內(nèi)氣流以及流量脈動(dòng)等外界因素的影響而出現(xiàn)，導(dǎo)致忽高忽低、倒流等現(xiàn)象形成，噪音也會(huì)隨之產(chǎn)生，溫度也會(huì)隨之增高。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效的解決壓縮機(jī)的喘振問(wèn)題。PLC控制系統(tǒng)應(yīng)用到壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中能夠極大的將壓縮機(jī)能耗降低，盡可能的減少不必要的能量損失。大多數(shù)情況下，在壓縮機(jī)剛開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，壓縮機(jī)的負(fù)荷是最大的，經(jīng)過(guò)檢測(cè)設(shè)備儀器將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳到PLC，通過(guò)PLC的計(jì)算來(lái)對(duì)變頻器加以控制，就可以使變頻器的輸出頻率得以提升，這樣就會(huì)使壓縮機(jī)的負(fù)荷增加，讓設(shè)備在高負(fù)荷下工作。PLC將在壓縮機(jī)工作的過(guò)程中開(kāi)始掃描，結(jié)果會(huì)是運(yùn)行前后壓力差出現(xiàn)降低、壓縮機(jī)流量會(huì)減少，變頻器會(huì)發(fā)出控制信號(hào)，使電源降低頻率，從而降低壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到降低壓縮機(jī)運(yùn)行負(fù)荷的目的。使壓縮機(jī)不發(fā)生喘振，節(jié)約壓縮機(jī)運(yùn)行能耗。

近些年來(lái)，原料氣壓縮應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，與此同時(shí)，行業(yè)企業(yè)壓縮機(jī)控制系統(tǒng)問(wèn)題不斷發(fā)生，嚴(yán)重影響了企業(yè)的效益以及發(fā)展前景，因此，為了更好的提高壓縮機(jī)控制系統(tǒng)使用的穩(wěn)定性和安全性，本文作者對(duì)PLC在原料氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析，并對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)證論證。

（作者單位：沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)自動(dòng)控制系統(tǒng)工程有限公司）