王如燁 張多俊 王朕 邢宏宇

摘要：原料氣壓縮機在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中有著較為廣泛的運用，將PLC應用于原料氣壓縮機控制系統(tǒng)中能夠極大的提升壓縮機的自動化控制水平，保障其安全、可靠運行。基于此，本文對原料氣壓縮機控制系統(tǒng)的應用展開了分析和研究，希望能夠給相關工作人員提供一些參考。

關鍵詞：原料氣壓縮機;PLC控制系統(tǒng)

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展迅速，壓縮機作為重要的工業(yè)生產(chǎn)設備，對其控制系統(tǒng)進行研究是非常必要的，在目前商用的壓縮機中，通常將多臺壓縮機并聯(lián)，構成一個集中的壓縮機組。而可編程邏輯控制器（PLC）由于具有優(yōu)良的可靠性與穩(wěn)定性，能適應較為嚴厲的工業(yè)環(huán)境，且易于與工業(yè)控制元件連接并控制。因此，設計了基于PLC的壓縮機控制系統(tǒng)，對設備進行自動控制，使之達到最佳工作狀態(tài)。

1 PLC在工業(yè)機電控制系統(tǒng)中應用

本文針對某工業(yè)機電控制系統(tǒng)中PLC技術應用實踐視角針對工業(yè)生產(chǎn)的原料氣壓縮機控制單元進行了實踐分析。目前工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，PLC 在工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的應用相對較為全面。由于采用梯形圖形式，進行邏輯循環(huán)進行計算的方式，可快速對各項機電設備裝置運行參數(shù)及數(shù)據(jù)進行分析、預警和響應，且較為容易操作，易于維護，能夠靈活對不同子系統(tǒng)之間進行指令控制或監(jiān)測中心運行界面實時切換。極大的降低了壓縮機組系統(tǒng)事故的發(fā)生率，另外，能對監(jiān)控的不正常事故信息和歷史事故進行備份。從而為工業(yè)系統(tǒng)在壓縮機方面的維護和及時進行故障排除提供了有力的依據(jù)。

1.1 PLC 技術

PLC 是Programmable Logic Controller 的縮寫，PLC 技術控制系統(tǒng)通過邏輯計算系統(tǒng)實現(xiàn)在線監(jiān)測和計算系統(tǒng)外接收的數(shù)據(jù)信號，再將執(zhí)行指令通過存儲器和傳輸設備進行輸出。

1.2 PLC 技術作用于工業(yè)機電控制系統(tǒng)中的概述

隨著不同領域計算機技術的應用與發(fā)展，工業(yè)體系也成功地采用了計算機技術。PLC 技術應用于工業(yè)生產(chǎn)的各子系統(tǒng)中，有效應用編程軟件對各運行系統(tǒng)實現(xiàn)了實時分析監(jiān)測和控制。由于PLC 是一種在數(shù)字模型運算下實現(xiàn)的實時分析系統(tǒng)，可以經(jīng)過計算分析和實時存儲收集數(shù)據(jù)，進而有效的保證工業(yè)機電系統(tǒng)各控制單元運行安全及穩(wěn)定。

綜上，由于PLC 技術進行機電控制采取梯形圖式，因而，工業(yè)生產(chǎn)的實際部署中，要確定統(tǒng)一的控制系統(tǒng)結構，通常采用PLC 輸入端來收集開關裝置和傳感裝置的信號發(fā)送到控制系統(tǒng)去，然后通過 CPU 調(diào)整收集的信號，最后通過計算運行的數(shù)據(jù)得到分析的結果，從而通過PLC 對漏電保護、控制開關、繼電保護器等實時數(shù)據(jù)反饋將調(diào)整后裝置運行數(shù)據(jù)進行輸出從而有效實現(xiàn)控制管理。

1.2 壓縮機組

壓縮機組的關鍵控制參數(shù)為吸氣壓力，因此在吸氣集管處安裝吸氣壓力傳感器，通過實時檢測到的壓力信號與PLC控制系統(tǒng)內(nèi)壓力設定值進行比較，來控制壓縮機組內(nèi)各設備的啟停（及啟停設備的數(shù)量）。此外，為避免壓縮機頻繁啟動對其造成損壞并節(jié)約能源，在壓縮機組的使用過程中，每次啟動壓縮機時，首先啟動運行時間累積最少的設備;同理，關閉壓縮機時，首先關閉運行時間累積最長的設備。

2 PLC控制系統(tǒng)

壓縮機控制系統(tǒng)采用西門子公司的S7-200 作為其控制器。該控制器擁有豐富的輸入輸出端口，并有良好的拓展功能，能滿足一般要求的模擬量與數(shù)字量信號的數(shù)據(jù)傳輸。此外，由于S7-200 內(nèi)置PID 控制器，可以較為方便的實現(xiàn)壓縮機的反饋控制。

2.1 PLC 控制器模塊選擇

中央處理單元：該壓縮機控制系統(tǒng)中，選用CPU226作為其中央處理單元，包括有24 點輸入及16 點輸出，可以滿足一般壓縮機控制系統(tǒng)中各壓縮機以及風扇等開關與繼電器的數(shù)字量信號輸入與輸出要求。

模擬量輸入模塊：在此控制系統(tǒng)中，需要對其溫度及吸氣、排氣壓力進行實時監(jiān)測，上述測定值皆為模擬量輸入，因此，選擇使用模擬量輸入模塊EM231，將所得到的電壓或電流信號轉化為數(shù)字量信號輸入PLC。

通信模塊：為方便于監(jiān)測數(shù)據(jù)的集中管理以及系統(tǒng)的遠程控制，可利用上位機組態(tài)軟件來實現(xiàn)整個系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與控制的作用。西門子S7-200PLC 與上位機之間利用TCP/IP 通信協(xié)議進行傳輸。所利用的PLC 通信模塊為CP243-1，傳輸介質(zhì)為以太網(wǎng)，通過網(wǎng)線與上位機進行數(shù)據(jù)交換。

2.2 壓縮機控制系統(tǒng)程序設計流程

根據(jù)實際使用要求，壓縮機程序運行流程為：（1）啟動設備，初始化完成后，設定其溫度以及吸氣壓力所需控制范圍。（2）對系統(tǒng)的吸氣、排氣壓力以及溫度進行實時數(shù)據(jù)采集。（3）系統(tǒng)進行自檢，判斷是否滿足運行條件，若不滿足，立即報警并停機檢修;若各設備狀態(tài)正常，進如下一步。（4）判斷吸氣壓力是否處于設定范圍內(nèi)，啟停一定數(shù)量的壓縮機。（5）判斷排氣壓力是否處于設定范圍內(nèi)，啟停一定數(shù)量的風扇?？刂葡到y(tǒng)依照上述控制流程不斷進行信號采集與處理，控制壓縮機的動作，使得冷庫能保持在合適的溫度范圍內(nèi)，滿足物品儲存條件。

2.3 上位機組態(tài)軟件

上位機組態(tài)軟件是控制系統(tǒng)中十分重要的一部分，可以通過軟件編寫及接口定義實現(xiàn)系統(tǒng)的狀態(tài)顯示、報警以及控制的作用，其優(yōu)良的人機交互界面為操作者提供了良好的控制環(huán)境。本系統(tǒng)利用組態(tài)王軟件作為上位機操作平臺，對壓縮機運行過程中溫度、吸氣壓力、排氣壓力等監(jiān)測信號進行實時顯示，并能利用與PLC 的通信，完成如上節(jié)所述的控制流程。

3 小結

綜上所述，壓縮機應用中如何保持其安全、穩(wěn)定、可靠運行一直是相關工作人員研究的一個熱點，可編程邏輯控制器（PLC）在壓縮機控制系統(tǒng)中的應用，能夠極大的提高壓縮機組的自動化水平，配合以上位機軟件，PLC 技術及控制系統(tǒng)能夠對生產(chǎn)中各個子系統(tǒng)實現(xiàn)實時監(jiān)測，對存在的安全隱患及故障能夠及早發(fā)現(xiàn)、及早預警、及早處理，從而有效減少了壓縮機組生產(chǎn)事故的發(fā)生概率，成為安全生產(chǎn)的重要技術保障，具有一定的推廣意義。

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