空氣壓縮機(jī)PLC控制系統(tǒng)的研究與實(shí)踐

趙睿 許群松

摘要：隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，許多領(lǐng)域中都運(yùn)用了自動(dòng)化技術(shù)，PLC系統(tǒng)是近些年發(fā)展最火的空氣壓縮機(jī)控制系統(tǒng)。空氣壓縮機(jī)幾乎遍及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技、國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域，所以說空氣壓縮機(jī)的性能對(duì)于生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。本文旨在對(duì)PLC控制系統(tǒng)在空氣壓縮機(jī)中的運(yùn)用展開研究，并提出有效的建議。

關(guān)鍵詞：空氣壓縮機(jī)；PLC控制系統(tǒng)；研究實(shí)踐；

一、空氣壓縮機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與知識(shí)背景

空氣壓縮機(jī)是制造業(yè)動(dòng)力設(shè)備之一，被廣泛運(yùn)用在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造上?？諝鈮嚎s機(jī)的原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對(duì)腔內(nèi)的氣體進(jìn)行物理壓縮，在腔內(nèi)產(chǎn)生一定的壓力，從而產(chǎn)生動(dòng)力。國(guó)內(nèi)之前采用的空氣壓縮機(jī)都是繼電器式壓縮機(jī)，這種壓縮機(jī)技術(shù)低下，不能滿足一些高標(biāo)準(zhǔn)的制造生產(chǎn)，也不能達(dá)到國(guó)家的一些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，從而在逐漸被棄用?，F(xiàn)階段在產(chǎn)品制造上，離心式壓縮機(jī)被廣泛應(yīng)用，離心式壓縮機(jī)不僅體積小、運(yùn)行平穩(wěn)而且容量大耗能低。隨著技術(shù)的改善，空氣壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)出現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)，PLC作為新時(shí)代的產(chǎn)物具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如：功能齊全、調(diào)試便捷、工作穩(wěn)定。這樣的系統(tǒng)解決了很多壓縮機(jī)的控制難題，能夠?qū)﹄x心式壓縮機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)?；赑LC系統(tǒng)下的空氣壓縮機(jī)，極大的簡(jiǎn)化了設(shè)備的操作流程，節(jié)省了大量的人力物力，加強(qiáng)了機(jī)器工作的穩(wěn)定性和安全性，PLC和空氣壓縮機(jī)讓員工們?cè)谟?jì)算機(jī)控制下完成各種操作，使生產(chǎn)活動(dòng)高效便捷。

二、空氣壓縮機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成

空氣壓縮機(jī)機(jī)組主要是由控制器、過濾器、電源裝置、傳感器、壓力變送器等組成，在進(jìn)行工作的時(shí)候，由CPU進(jìn)行處理，PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，通過傳感設(shè)備進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)督，時(shí)刻掌握設(shè)備工作狀態(tài)。主要功能有以下幾個(gè)方面。（1）壓力檢測(cè)。PLC在操作的過程中通過傳感器設(shè)備可以對(duì)壓縮機(jī)的內(nèi)壓強(qiáng)進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)排氣、油壓等進(jìn)行監(jiān)測(cè)一旦出現(xiàn)異常情況系統(tǒng)會(huì)在第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警，及時(shí)采取防范措施。（2）溫度監(jiān)測(cè)。PLC系統(tǒng)靠溫度傳感器對(duì)機(jī)內(nèi)的排氣溫度、油溫、水溫等進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦溫度出現(xiàn)異常情況立即報(bào)警，將損失減少到最低。（3）電力參數(shù)監(jiān)測(cè)。在空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，PLC系統(tǒng)會(huì)對(duì)電流、電壓、功率等各個(gè)電力參數(shù)進(jìn)行時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)異常情況，立即停止工作，并將異常信息發(fā)送至電腦端，作為修復(fù)依據(jù)。（4）水量監(jiān)測(cè)。空氣壓縮機(jī)在進(jìn)行工作的時(shí)候，一旦出現(xiàn)水量減少或者是斷水的情況，會(huì)立即報(bào)警，并采取安全模式，對(duì)設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)。要值得關(guān)注的是，新一代的空氣壓縮機(jī)，主機(jī)全部是采用可編程的控制器，機(jī)器運(yùn)行抗干擾能力強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單有利于設(shè)備維護(hù)。壓力變送器和傳感器采用的是高精度模塊，對(duì)微妙的特征的變化都會(huì)準(zhǔn)確的記錄下來。PLC系統(tǒng)具有集中控制，自動(dòng)操作的特點(diǎn)，整個(gè)機(jī)器軟硬件配置合理，性能高價(jià)格適中，而且在外觀上也做了較大的改善。而且對(duì)于設(shè)備運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)包括歷史數(shù)據(jù)都可以準(zhǔn)確無誤的記錄打印出來。在設(shè)備的裝置上，五臺(tái)壓縮機(jī)只需要使用一套PLC控制系統(tǒng)，而且運(yùn)行相互不受影響，每臺(tái)壓縮機(jī)配置一個(gè)報(bào)警裝置，可以準(zhǔn)確無誤的做出反饋。

三、在各個(gè)子系統(tǒng)中的應(yīng)用

（1）在潤(rùn)滑油控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。潤(rùn)滑油系統(tǒng)是離心式壓縮機(jī)的重要組成部分，因此，潤(rùn)滑油系統(tǒng)的控制至關(guān)重要。潤(rùn)滑油系統(tǒng)的良好控制是保證離心式壓縮機(jī)正常運(yùn)作的必要條件。潤(rùn)滑油系統(tǒng)包括油箱、油泵、加熱器、傳感器、冷卻器和連接管路等部分。潤(rùn)滑油系統(tǒng)的檢測(cè)參數(shù)包括以下幾項(xiàng)：油壓檢測(cè)；軸承溫度檢測(cè)；油箱溫度檢測(cè)等?；瑒?dòng)軸承位置的油溫需要嚴(yán)格控制，壓力油膜的形成需要控制此處的溫度。如果油溫低于標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)，潤(rùn)滑油系統(tǒng)中的電加熱器就自動(dòng)開始加熱，直到溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍為止；如果溫度高于標(biāo)準(zhǔn)范圍，設(shè)備會(huì)自動(dòng)停止加熱，溫度高于五十度時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，當(dāng)溫度高于七十二度時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自行開始跳級(jí)。

（2）在電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。主電機(jī)的控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)電機(jī)電流、電機(jī)軸溫度和電機(jī)軸位移這些模擬量的輸入進(jìn)行處理。需要在離心式壓縮機(jī)中設(shè)置啟動(dòng)條件和停止條件，這樣可以保證離心式壓縮機(jī)的正常啟動(dòng)和停止。為什么講是正常啟動(dòng)呢？因?yàn)橐幌盗幸蛩刂T如油溫、油壓等因素有可能對(duì)壓縮機(jī)有影響，在極端情況下還會(huì)有緊急停機(jī)的可能，因此我們認(rèn)為只能是在正常的情況下才能啟動(dòng)主電機(jī)。當(dāng)主電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速之后，才可以對(duì)所需工況的壓力和壓縮機(jī)的流量條件進(jìn)行調(diào)整，只有這樣才能保證主電機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（3）控制子系統(tǒng)的保護(hù)。 離心式壓縮機(jī)的子系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍廣，包括出口氣體量、出口氣體壓力、電機(jī)軸瓦溫度、軸承溫度、軸位移、各段振動(dòng)等。這些子系統(tǒng)都在受保護(hù)的范圍之內(nèi)。為了使得PLC對(duì)系統(tǒng)的異常狀況準(zhǔn)確判斷，在設(shè)置上述參數(shù)之前，我們需要把相關(guān)傳感器采集到的模擬量信號(hào)輸入到PLC的模擬單元量中。當(dāng)聲光訊號(hào)發(fā)出報(bào)警信號(hào)或出現(xiàn)跳級(jí)等情況的時(shí)候，離心式壓縮機(jī)就可以在規(guī)定的限值范圍內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（4）應(yīng)用在壓力流量系統(tǒng)中。上位機(jī)和PLC之間多數(shù)情況下會(huì)利用串行的傳輸模式進(jìn)行通訊，因?yàn)閭鬏斁嚯x比較元，所以在平衡方式的傳輸條件下，接口標(biāo)準(zhǔn)采用RS-485，利用這種接口進(jìn)行通信。簡(jiǎn)言之就是，兩條傳輸線路之間的電位差決定邏輯狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)雙端接受和雙端發(fā)送。由于MCGS工作組態(tài)軟件便于學(xué)習(xí)，容易上手，方便使用，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性和延續(xù)性，擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，可以和PLC進(jìn)行廣泛的結(jié)合和應(yīng)用，因此我們利用MCGS工作組態(tài)軟件的環(huán)境下對(duì)離心式壓縮機(jī)實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)和實(shí)時(shí)的在線控制。

近幾年隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，空壓機(jī)的更新?lián)Q代也在不斷的加快，PLC控制系統(tǒng)在空氣壓縮機(jī)上的應(yīng)用對(duì)生產(chǎn)效率和安全性有了很大的提高，而且還減少了能源消耗，起到了節(jié)能減排的效果，積極迎合了國(guó)家綠色發(fā)展的戰(zhàn)略計(jì)劃。本文詳細(xì)介紹了PLC控制系統(tǒng)在空氣壓縮機(jī)中的應(yīng)用情況，希望這種技術(shù)可以為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和改善居民生活做出有效貢獻(xiàn)。

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（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）