控制器在压缩机控制中的适用性

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由PLC控制盘和控制元件器具盘组成的控制操作系统对3台空压机进行控制，操作人员可以现地及远方(上位机操作站)控制单台空压机的启停、查看运行状况、设置运行参数等、故障警报监视及复归。另外，通过MB+(140NOM21100)模块，经SA85网卡，支持ModbusRTU协议，与安装于3期及老厂中控室内的厂用系统操作员站相连，作为空压机控制系统的上位机远程监控站。从而为实现空压机远方上位机集中监控提供了

PLC配置设计系统选用施耐德公司的Quantum系列可编程控制器PLC实现集中监控。Quantum系列PLC为模块化结构，具有模块齐全、扩充方便、通信能力强、运行稳定可靠等优点，特别适合用于工业环境及电气干扰环境。根据系统控制要求并考虑留有一定的裕量，PLC的硬件配置如下。(1)电源模块140CPS12420(冗余电源)。输入交流电压为220V，输出直流电压为5．1V，输出电流为11A，向其他PLC模块供电。(2)CPU模块140CPU65150。系统中信息的运算和处理的核心，内有48KB随机存储器和80KB装载存储器，每执行1000条指令约需0．3ms，最大可扩展1024点数字量或128个模拟量通道。它有一个Mod-busPlus端口，一个modbus端口(RS－232/RS－485通讯口)，及一个USB端口，modbus端口(RS－232/RS－485)用于连接触摸屏，USB端口用作调试程序时监视PLC程序的运行以及下载程序;并留作将来系统扩展时使用。CPU模块布置图如图2所示。(3)开关量输入模块(32点)。配置型号为140DDI35300模块，采集由高压空压机本体及高压储气罐上安装的压力开关及压力传感器获得的状态信号(如:储气罐压力过高、过低报警，空压机本体油压、温度过高故障报警等)、及3台空压机相对应的5个手自动转换开关和故障报警信号灯的状态信号。(4)开关量输出模块(16点)。配置型号为140DRA84000模块，输出PLC的控制信号如启动、停止、加载、卸荷、急停等，控制空压机运行。(5)主站、从站通信模快。主、从站通信由主站适配器模快(140CRP93200)和从站适配器模快(140CRA93200)两种模块实现主、从站之间的通信，主站适配器模快(140CRP93200)和从站适配器模快(140CRA93200)功能:远程I/O头双通道模块与系统控制CPU模块安装在同一背板中。RIO头用于在CPU与RIO子站模块(安装在单独的背板中)之间双向传输数据，同轴电缆网络用于在RIO头模块与一个或多个RIO子站模块之间进行互连。在此项目中用于采集空压机PLC主站与3个子站的空压机运行状态信息。(6)通信模快(以太网模块140NOE77101)。140NOE77101是用于连接工业以太网的通讯处理器模块，将PLC系统接入以太网，负责PLC和上位机之间的通讯。

触摸屏配置设计系统采用施耐德TE/XBTGT4330型触摸屏作为空压机现地控制监控站。它是基于标准操作系统Mi-crosoftWindowsCE的多功能人机交互界面，具有强大的数据采集和管理功能，运行稳定可靠，操作界面友好，图形显示直观，操作管理方便。操作人员可以通过图形和菜单的方式查看空压机的运行状态及实时数据，查看系统的历史数据、故障报警信息，并可设置是否允许上位机远程控制空压机。触摸屏直观显示了空压机组的运行状况，操作方便快捷，避免了定时巡检记录的烦琐工作，大大提高了工作效率和管理水平。

上位机配置设计系统安装于水电厂中控室内的厂用系统操作员站作为空压机控制系统的上位机远程监控站。通过MB+网络在线监视空压机的运行状况，查看压力、温度、运行时间、电机电压、电机电流、等实时数据，记录并存储历史数据，提供数据的查询和打印功能。当现场设备有动作或者出现故障时能够弹出提示消息并记录存储下来;在远程控制允许的情况下，值班人员还可以远程控制空压机。远程监控方便了调度，提高了管理自动化水平，是实现智能化水电厂发展的需要。其他元件包括控制盘上手自动转换开关、现地/远方切换开关、安装于空压机本体及高压储气罐上的压力开关、压力传感器、测温电阻、复归按钮、故障指示灯等。

系统工作过程

空气压缩机组的工作过程空压机自动控制系统正常备用工况时，应满足如下条件:①现地及远方控制1、2、3号空压机自动泵切换把手1QK、2QK、3QK均放置“投入”位置，先上电的泵为工作泵，另2台空压机自动成为备用泵;②控制方式选择QK4把手放置“现地”或“远方”位置，以实现现地、远方控制切换;③压力监视选择QK5把手放置“1号”或“2号”储气罐位置用于PLC控制器判断由哪个储气罐上压力传感器监视压力。(1)自动启停过程。①自动启泵。当设置与储气罐上压力传感器检测压力低于5．5MPa(空压机启动定值)时，软启动器动作启动空压机，同时卸载阀电磁阀在失磁状态，排污减荷2min后，电磁线圈励磁关闭卸载阀带载运行15min，每隔15min排污2min，循环往复。自动泵故障未能正常启动时，当压力降低至5．3MPa时，PLC控制器将分厂备用泵启动命令，2台备用泵同时启动，以便保障气系统压力维持在正常范围内。②自动停泵。当压力传感器检测压力达到6．05MPa(空压机停止定值)时，瞬间使电磁线圈失磁即减荷排污直到下一次启泵，同时延时2min停软启动器(排空压机体内水汽)。(2)手动控制泵的启停操作只靠操作把手本身实现，使软启动器ATS和卸载阀同时失电，没有延时停泵功能。无论自动/手动运行状态，当到达过高警报定值6．09MPa，立即事故停泵，没有正常的延时停泵过程，如果因意外的某种原因仍然未能停泵，由交流停泵保护硬回路(压力开关6．10MPa交流停泵定值)接点直接串接入电机启停回路中，直接停软启动器，作为空压机压力过高的后备保护。

空压机的运行工况信号的采集(1)开关量信号的采集。空压机在高速运行时，必须有很好的冷却系统和润滑系统，以避免运行过程中产生的热量对机器造成损坏。所以水压、油压是首先要考虑的，采用压力开关、压力传感器进行这些量的采集，并连接到其数字量输入140DDI35300模块上，起始地址为%i1－%i32，其硬件接线如图8所示。(2)模拟量的采集。主要是用于测试储气罐的压力及空压机本体及出口温度，以控制空压机运行。这些量通过压力传感器(霍尼韦尔公司)及测温铂电阻进行采集，并将0～10MPa的压力转换成4～20mA的电流信号送到140ACI03000模块和热电阻，输入到140ARI03010模块上，其起始地址为%IW1．10．1－%IW1．10．8。2．4空压机PLC控制程序设计本空压机PLC控制程序编程使用UnityPro5．0XL编程软件对Quantum系列PLC的硬件进行编程和控制。灵活可靠，便于维护修改，适用性强，可远程在线监控及维护。

结语

本次改造后，在空压机运行过程中，减少了操作人员到现场的巡回次数，可以通过在中控室直接观察空压机的工作状况，对现场出现的异常情况发出的报警信号，可做出快速反应，而不是像以前那样，等到其他气动控制的设备出现气压不足报警时才发现空压机系统有问题。经过这1a多的运行，除了设备的机械故障外，基本上没有出现控制上面的问题，完全符合设计要求。采用可编程控制器对空压机的控制，使其操作简便;由于采用网络化、模块化和独立控制，其中1台空压机检修停用，不会影响整个高压气系统的正常运行。方便检修人员维护和保养，进一步提高了系统运行过程中的安全性和稳定性。

作者：齐世平李延明胡育松贾永单位：国网新源丰满发电厂