奧越信PLC在空壓機組改造項目上的應用
1 引言
空氣(qi)壓(ya)縮機(ji)作(zuo)為氣(qi)動(dong)控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)的氣(qi)源設備(bei),其在運(yun)行過程中的穩定程度(du)和可(ke)(ke)靠性直接(jie)關系(xi)到生(sheng)(sheng)產安(an)全(quan)(quan)性。由(you)于早期的電(dian)(dian)氣(qi)控(kong)制(zhi)多為繼電(dian)(dian)器(qi)(qi)線路(lu),長期運(yun)行容易老化,從而(er)使靈敏度(du)降低,在運(yun)行過程中會(hui)經常出現停機(ji)故障,給正常生(sheng)(sheng)產造成影響。采用可(ke)(ke)編程控(kong)制(zhi)器(qi)(qi)技術(shu)改造空氣(qi)壓(ya)縮機(ji)的控(kong)制(zhi),克服了傳統(tong)(tong)的純繼電(dian)(dian)器(qi)(qi)控(kong)制(zhi)電(dian)(dian)路(lu)的不(bu)(bu)足(zu),不(bu)(bu)僅(jin)可(ke)(ke)以完成對開(kai)關量(liang)控(kong)制(zhi),還能(neng)實現對模擬量(liang)進行控(kong)制(zhi)。滿(man)足(zu)了系(xi)統(tong)(tong)對控(kong)制(zhi)準確性和安(an)全(quan)(quan)性的要求。
2 系統工作過程
2.1 空氣壓縮機組(zu)的(de)工作(zuo)過程(cheng)
在(zai)設備上電開機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)后,系統(tong)首先對空縮機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)的運行(xing)(xing)條件進(jin)行(xing)(xing)檢查,當(dang)冷卻水壓(ya)(ya)力(li)(li)、空壓(ya)(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)曲(qu)軸箱油(you)壓(ya)(ya)滿足要(yao)求(qiu)時(shi)(shi),1#機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)啟動(dong)(dong),2#機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)作為(wei)備用,其啟動(dong)(dong)方式均(jun)采(cai)用y-δ起動(dong)(dong)方式,y-δ起動(dong)(dong)延時(shi)(shi)為(wei)6秒。起動(dong)(dong)后,儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐開始充(chong)氣(qi)(qi)(qi)(qi),在(zai)儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐壓(ya)(ya)力(li)(li)達到(dao)(dao)(dao)設定(ding)值0.7mpa時(shi)(shi)空縮機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)進(jin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥關閉,機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器空運轉(zhuan)。當(dang)儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐壓(ya)(ya)力(li)(li)下降(jiang)到(dao)(dao)(dao)0.65mpa時(shi)(shi),進(jin)氣(qi)(qi)(qi)(qi)閥打開,再次(ci)進(jin)行(xing)(xing)充(chong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)。由于故障等(deng)原(yuan)因使儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)到(dao)(dao)(dao)設定(ding)值0.55mpa時(shi)(shi),且1#機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)處于停(ting)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)狀態,則(ze)2#機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)起動(dong)(dong)并(bing)正常(chang)運行(xing)(xing),其運行(xing)(xing)原(yuan)理同1#機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)相同,繼(ji)續對儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐充(chong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)。在(zai)儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐壓(ya)(ya)力(li)(li)降(jiang)到(dao)(dao)(dao)0.55mpa時(shi)(shi),且2#機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)處于停(ting)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)狀態,1#機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)起動(dong)(dong)并(bing)正常(chang)運行(xing)(xing)。與此同時(shi)(shi),兩臺(tai)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器的正常(chang)運行(xing)(xing)時(shi)(shi)間均(jun)為(wei)12小(xiao)時(shi)(shi),也就(jiu)是說(shuo),一臺(tai)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器運行(xing)(xing)到(dao)(dao)(dao)12小(xiao)時(shi)(shi)時(shi)(shi),無(wu)論(lun)其有無(wu)故障,或是儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)(qi)罐壓(ya)(ya)力(li)(li)是否低于0.55mpa,均(jun)要(yao)停(ting)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)并(bing)啟動(dong)(dong)另一臺(tai)機(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)器。
2.2 氣體干燥設備的工作原理
兩臺壓(ya)(ya)縮機共用(yong)(yong)一臺氣(qi)(qi)(qi)體干燥設(she)備(bei)。無熱氣(qi)(qi)(qi)體干燥器(qi),開(kai)(kai)機后(hou),a塔(ta)先做吸附(fu)運(yun)行(xing),b塔(ta)做再生(sheng)運(yun)行(xing)。在(zai)(zai)設(she)定的(de)(de)時(shi)(shi)(shi)序(xu)控(kong)制下(xia),進(jin)氣(qi)(qi)(qi)電磁閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)a2打(da)(da)開(kai)(kai)a1、b1、b2均關閉(bi)(bi),壓(ya)(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)(jing)a2閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa),從(cong)底部進(jin)入a塔(ta),在(zai)(zai)向上運(yun)輸過程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),氣(qi)(qi)(qi)體中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)水(shui)分(fen)(fen)(fen)被(bei)塔(ta)內(nei)吸附(fu)劑吸掉,干燥的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)體通過梭閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)c進(jin)入儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)缺罐,與此(ci)同(tong)時(shi)(shi)(shi),在(zai)(zai)a2打(da)(da)開(kai)(kai)后(hou),經(jing)(jing)延時(shi)(shi)(shi)10秒b1打(da)(da)開(kai)(kai),用(yong)(yong)b塔(ta)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)殘余氣(qi)(qi)(qi)體從(cong)上到下(xia)運(yun)動,將(jiang)吸附(fu)劑中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)小分(fen)(fen)(fen)從(cong)b1閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)帶出(chu)(chu),經(jing)(jing)消聲器(qi)排(pai)空(kong)。其開(kai)(kai)啟(qi)的(de)(de)10秒時(shi)(shi)(shi)間是進(jin)行(xing)b塔(ta)脫(tuo)附(fu)工作。在(zai)(zai)a2打(da)(da)開(kai)(kai)后(hou)延時(shi)(shi)(shi)十分(fen)(fen)(fen)鐘后(hou)b2電磁閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)打(da)(da)開(kai)(kai),同(tong)時(shi)(shi)(shi)a2閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)關閉(bi)(bi),b塔(ta)進(jin)行(xing)充(chong)氣(qi)(qi)(qi),十秒后(hou),a1閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)打(da)(da)開(kai)(kai),a塔(ta)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)剩余氣(qi)(qi)(qi)體從(cong)上至下(xia)經(jing)(jing)a1閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa),從(cong)d消聲器(qi)排(pai)出(chu)(chu),并(bing)將(jiang)a塔(ta)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)水(shui)分(fen)(fen)(fen)帶出(chu)(chu),使(shi)a塔(ta)脫(tuo)附(fu),經(jing)(jing)延時(shi)(shi)(shi)十秒a1閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)關閉(bi)(bi)。此(ci)時(shi)(shi)(shi),由于a塔(ta)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)壓(ya)(ya)力下(xia)降,b塔(ta)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)壓(ya)(ya)力上長,梭閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)c將(jiang)a排(pai)氣(qi)(qi)(qi)口關閉(bi)(bi),將(jiang)b排(pai)氣(qi)(qi)(qi)口打(da)(da)開(kai)(kai)。同(tong)理,在(zai)(zai)b2閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)開(kai)(kai)啟(qi)十分(fen)(fen)(fen)鐘后(hou),a2閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)打(da)(da)開(kai)(kai),b2閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)關閉(bi)(bi),延時(shi)(shi)(shi)十秒,b1閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)打(da)(da)開(kai)(kai),使(shi)b塔(ta)進(jin)行(xing)脫(tuo)附(fu)運(yun)行(xing)。就這樣兩塔(ta)交替運(yun)行(xing),進(jin)行(xing)對氣(qi)(qi)(qi)體的(de)(de)干燥。
圖1 空氣壓縮機組工作原理
3 系統的控制要求
3.1 空(kong)氣壓縮機的控制(zhi)要求
(1) 開機前(qian)按通電源,所有(you)安裝在中控室和現場的狀態指(zhi)示燈點亮,顯示當前(qian)狀態。
(2) 按下(xia)起動按鈕,空壓機按y-δ方式起動,進氣口電磁閥打開,開始給儲氣罐(guan)充氣。另外,在起動時,不要求兩臺機器同時運(yun)行(xing),但可選任(ren)意一臺先運(yun)行(xing)。
(3) 正在運行(xing)的(de)機器,運行(xing)時間超過12小時或故障,備用機起動,并運行(xing)。
(4) 在運行過(guo)程(cheng)中(zhong),如果發生水壓、油壓不(bu)足,立刻停機,并發出指示(shi)。
(5) 按下停止按鈕,停機。
3.2 氣體干燥器的控制要(yao)
氣體干燥器的控(kong)制與(yu)空壓(ya)機(ji)的運行同步(bu),與(yu)空壓(ya)機(ji)的電源一并(bing)打(da)開,其起(qi)動受空壓(ya)機(ji)的主接觸(chu)器的控(kong)制。
4 系統硬件設計
4.1 系統配(pei)置
本(ben)設計(ji)所選用的是奧越信PLC300CPU,I/O口(kou)(kou)選用OYES-SM321和OYES-SM322數(shu)字量(liang)輸入/輸出(chu)模塊(kuai)及OYES-SM331模擬(ni)量(liang)輸入模塊(kuai)在(zai)其三號擴展槽(cao)的第二個SM口(kou)(kou)上依次進行擴展。
4.2 擴展(zhan)單(dan)元I/O分配及(ji)接線
對奧越信300PLC的擴(kuo)展口(kou)進行分配,其接I/O口(kou)定(ding)義如附表所示。
開關(guan)量(liang)(liang)(liang)信(xin)號的(de)采集(ji),空(kong)壓(ya)機(ji)在高速運行(xing)時,必須有(you)很(hen)好的(de)冷卻系(xi)統(tong)和(he)潤(run)滑系(xi)統(tong),以避(bi)免運行(xing)過程中產生的(de)熱量(liang)(liang)(liang)對機(ji)器造成損壞。所以水壓(ya)、油壓(ya)是首(shou)先要考慮(lv)的(de),采用(yong)(yong)壓(ya)力(li)開關(guan)進(jin)行(xing)這(zhe)些(xie)量(liang)(liang)(liang)的(de)采集(ji),并連接到(dao)(dao)其數字(zi)量(liang)(liang)(liang)輸(shu)入(ru)模(mo)(mo)塊sm321上(shang),起始地址為100.0-100.3。模(mo)(mo)擬(ni)量(liang)(liang)(liang)的(de)采集(ji)主要是用(yong)(yong)于測試儲氣罐的(de)壓(ya)力(li),以控制(zhi)空(kong)壓(ya)機(ji)運行(xing)。這(zhe)些(xie)量(liang)(liang)(liang)需要用(yong)(yong)壓(ya)力(li)變(bian)送(song)器進(jin)行(xing)采集(ji),并將0-1mpa的(de)壓(ya)力(li)轉換成4-20ma的(de)電流信(xin)號送(song)到(dao)(dao)模(mo)(mo)擬(ni)量(liang)(liang)(liang)輸(shu)入(ru)模(mo)(mo)塊SM331上(shang),其起始地址為672-687。其硬件接線如(ru)圖(tu)2所示。
對于空壓機(ji)的(de)(de)y-δ起(qi)動,雖然在(zai)軟件程序設計(ji)中已經對其(qi)(qi)進行(xing)(xing)(xing)km2和(he)km3、km5和(he)km6的(de)(de)互鎖,但為了其(qi)(qi)運行(xing)(xing)(xing)的(de)(de)安(an)全性,所以在(zai)硬件連接(jie)中再一(yi)次對其(qi)(qi)進行(xing)(xing)(xing)互鎖,確(que)保起(qi)動時由于觸點燒蝕或(huo)其(qi)(qi)它故障造成不能斷(duan)開而產生短路情況。氣體(ti)干(gan)(gan)燥器(qi)部(bu)分有四(si)個電磁(ci)閥(fa),這四(si)個閥(fa)的(de)(de)在(zai)電源接(jie)通后,由km1和(he)km4進行(xing)(xing)(xing)控(kong)制(zhi),無論是(shi)1#機(ji)還是(shi)2#一(yi)旦起(qi)動,氣體(ti)干(gan)(gan)燥器(qi)就開始工(gong)(gong)作,其(qi)(qi)a塔下面(mian)的(de)(de)a2閥(fa)打開,a塔先行(xing)(xing)(xing)工(gong)(gong)作。然后按前(qian)述的(de)(de)工(gong)(gong)作原理進行(xing)(xing)(xing)工(gong)(gong)作。用(yong)km1和(he)km2控(kong)制(zhi)這一(yi)部(bu)分能保證氣體(ti)干(gan)(gan)燥器(qi)與空壓機(ji)的(de)(de)同步(bu)工(gong)(gong)作。
5 軟件設計
5.1 空壓(ya)機控制
依據(ju)空壓(ya)機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)工作原(yuan)理設計其(qi)運(yun)(yun)行(xing)(xing)程(cheng)序。開機(ji)(ji)(ji)(ji),檢查其(qi)水壓(ya)、油壓(ya),在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)些條件(jian)滿足時(shi)1#機(ji)(ji)(ji)(ji)起(qi)(qi)(qi)動,并開始(shi)正常運(yun)(yun)轉。在(zai)(zai)此要注意的(de)(de)(de)是(shi),在(zai)(zai)運(yun)(yun)動中2#機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)起(qi)(qi)(qi)動,由于(yu)它(ta)一(yi)方面要受到定時(shi)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)控(kong)制,還要受到儲(chu)氣(qi)罐(guan)的(de)(de)(de)壓(ya)力(li)(li)(li)控(kong)制,當(dang)儲(chu)氣(qi)罐(guan)的(de)(de)(de)壓(ya)力(li)(li)(li)低于(yu)0.55mpa時(shi),這(zhe)(zhe)說明1#機(ji)(ji)(ji)(ji)故障(zhang),所以(yi)2#機(ji)(ji)(ji)(ji)起(qi)(qi)(qi)動,但是(shi)這(zhe)(zhe)與1#機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)初(chu)始(shi)條件(jian)相同(tong),在(zai)(zai)開機(ji)(ji)(ji)(ji)時(shi),儲(chu)氣(qi)罐(guan)的(de)(de)(de)壓(ya)力(li)(li)(li)為(wei)0,兩(liang)臺(tai)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)都可以(yi)運(yun)(yun)行(xing)(xing),因(yin)此在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)里要求通(tong)過壓(ya)力(li)(li)(li)變送器(qi)(qi)(qi)和(he)km1、km4共(gong)同(tong)對開機(ji)(ji)(ji)(ji)進行(xing)(xing)控(kong)制。km1、km4分別與壓(ya)力(li)(li)(li)變送器(qi)(qi)(qi)串接進行(xing)(xing)對兩(liang)臺(tai)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)互鎖運(yun)(yun)行(xing)(xing)控(kong)制。其(qi)主機(ji)(ji)(ji)(ji)和(he)備用機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行(xing)(xing)梯形圖如(ru)圖3所示,通(tong)過i672與q108.3控(kong)制1#機(ji)(ji)(ji)(ji)起(qi)(qi)(qi)動,i672與q108.0控(kong)制2#機(ji)(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)起(qi)(qi)(qi)動。這(zhe)(zhe)樣就(jiu)使得,當(dang)壓(ya)力(li)(li)(li)低于(yu)設定值0.55mpa時(shi),兩(liang)臺(tai)機(ji)(ji)(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)不至于(yu)同(tong)時(shi)起(qi)(qi)(qi)動。
圖(tu)3 空壓機梯形圖(tu)
5.2 氣體(ti)干燥器系統控制
空壓(ya)機(ji)氣體(ti)干燥器系統的梯形圖(tu)對氣體(ti)干燥器的控(kong)制(zhi)(zhi),主要依(yi)據兩臺(tai)空壓(ya)機(ji)的起動情況而(er)定。作為共用部(bu)分(fen),無論那一臺(tai)機(ji)器起動都要求氣體(ti)干燥運行,因此(ci),在氣體(ti)干燥的梯形圖(tu)中不(bu)必設計(ji)起、停按鈕,而(er)是通過q108.0和q108.3即1#、2#機(ji)的km1、km4來完成其控(kong)制(zhi)(zhi)。
6 結束語
本次改造后,在(zai)空(kong)(kong)壓(ya)(ya)機(ji)在(zai)運(yun)(yun)行過(guo)(guo)程中(zhong),減少(shao)了操作(zuo)人(ren)員(yuan)到現(xian)場的(de)(de)(de)巡回次數,可以(yi)通(tong)過(guo)(guo)在(zai)中(zhong)控(kong)(kong)室直(zhi)接觀察(cha)空(kong)(kong)壓(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)工作(zuo)狀(zhuang)況,對(dui)現(xian)場出(chu)(chu)(chu)現(xian)的(de)(de)(de)異常情況發出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)報警信號,可做出(chu)(chu)(chu)快速反(fan)應,而不(bu)是(shi)像以(yi)前那(nei)樣,等到其它(ta)氣動控(kong)(kong)制的(de)(de)(de)設備(bei)出(chu)(chu)(chu)現(xian)氣壓(ya)(ya)不(bu)足報警時(shi)才發現(xian)空(kong)(kong)壓(ya)(ya)機(ji)系統有(you)問題。經過(guo)(guo)這一(yi)(yi)年多(duo)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行,除(chu)了設備(bei)的(de)(de)(de)機(ji)械(xie)故障外(wai),基(ji)本上沒有(you)出(chu)(chu)(chu)現(xian)控(kong)(kong)制上面的(de)(de)(de)問題,完全符合設計要求。采用(yong)奧越信PLC其性價(jia)比(bi)高并且(qie)對(dui)空(kong)(kong)壓(ya)(ya)機(ji)的(de)(de)(de)控(kong)(kong)制,使其操作(zuo)簡便,而且(qie)在(zai)運(yun)(yun)行過(guo)(guo)程中(zhong)的(de)(de)(de)安全性和穩定性也(ye)進一(yi)(yi)步得到提高。