張鵬

（陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西西安722408）

螺桿式壓縮機(jī)電腦控制器系統(tǒng)改造

張鵬

（陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西西安722408）

利用PLC和觸摸屏組成控制系統(tǒng)，升級(jí)改造復(fù)盛SA185W螺桿式壓縮機(jī)原有控制系統(tǒng)。介紹改造的硬件組成和軟件功能，改造后的控制系統(tǒng)具有操作方便、運(yùn)行可靠、改造費(fèi)用低等特點(diǎn)。

螺桿式壓縮機(jī)；PLC；觸摸屏；改造

0 引言

壓縮機(jī)是機(jī)械制造企業(yè)的關(guān)鍵動(dòng)能生產(chǎn)設(shè)備，2004年陜西重型汽車(chē)有限公司購(gòu)置第一批SA185W-7.5型螺桿式壓縮機(jī)，額定工作壓力0.75 MPa，額定產(chǎn)氣量32 m3/min，功率185 kW，生產(chǎn)廠家北京復(fù)盛機(jī)械有限公司。目前，由于電腦控制系統(tǒng)元件老化，程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等原因，設(shè)備控制系統(tǒng)故障頻繁發(fā)生。本次改造采用通用型PLC作為控制核心，觸摸屏為操作界面組成控制系統(tǒng)，改造后保持設(shè)備原有功能不變，增加檢測(cè)、參數(shù)設(shè)置、預(yù)警、遠(yuǎn)程控制等功能，對(duì)設(shè)備提供更加完整的保護(hù)和監(jiān)視。

1 系統(tǒng)硬件部分

硬件主要由觸摸屏（人機(jī)界面）、PLC、壓力傳感器、溫度傳感器和電力模塊組成。人機(jī)界面裝置用來(lái)顯示PLC的I/O狀態(tài)和各種系統(tǒng)信息。壓力傳感器、溫度傳感器和電力模塊實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)運(yùn)行壓力、溫度、電壓、電流等參數(shù)檢測(cè)。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

采用昆侖通態(tài)TPC7062K觸摸屏，通過(guò)“組態(tài)王”軟件編程實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)控制組態(tài)動(dòng)畫(huà)，組態(tài)王通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序和外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，包括采集數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)。每一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序都是一個(gè)COM對(duì)象，這種方式使通信程序與組態(tài)王構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，保證了系統(tǒng)的高效運(yùn)行。

2.1 軟件功能設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)控制、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、保養(yǎng)預(yù)警及故障報(bào)警功能。具有功能齊全，操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，主要功能有4點(diǎn)。

（1）設(shè)備基本參數(shù)。監(jiān)控軟件可實(shí)時(shí)采集壓縮機(jī)運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)設(shè)定壓縮機(jī)控制參數(shù)的閥值，保證壓縮機(jī)正常運(yùn)行。

（2）故障檢測(cè)與報(bào)警。實(shí)時(shí)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，判斷故障發(fā)生類(lèi)型，一般分為兩類(lèi)：重故障和輕故障，重故障包括排氣高壓報(bào)警、排氣高溫報(bào)警、電機(jī)過(guò)載、軸流風(fēng)機(jī)過(guò)載、緊急停機(jī)、最高啟動(dòng)油壓報(bào)警，重故障報(bào)警即停機(jī)；輕故障包括空濾壓差過(guò)高報(bào)警、油濾壓差過(guò)高報(bào)警、油細(xì)分離器壓差過(guò)高報(bào)警、保養(yǎng)報(bào)警，輕故障報(bào)警不停機(jī)。

（3）保養(yǎng)計(jì)劃。按照壓縮機(jī)行業(yè)，每運(yùn)行2000 h對(duì)易損易耗部件進(jìn)行不同項(xiàng)目的維修保養(yǎng)，在壓縮機(jī)一個(gè)保養(yǎng)周期內(nèi)按8000 h周期制定四級(jí)保養(yǎng)預(yù)警及保養(yǎng)項(xiàng)目提示功能。

（4）安全功能。本系統(tǒng)采用兩種安全措施，避免誤操作和參數(shù)隨意修改，造成不必要的損失及安全隱患。①用戶(hù)權(quán)限設(shè)置：為避免人為誤操作，對(duì)登錄級(jí)別及權(quán)限進(jìn)行了嚴(yán)格限制，只有調(diào)試員和技術(shù)員具有參數(shù)修改權(quán)限。②狀態(tài)設(shè)置：對(duì)壓縮機(jī)運(yùn)行模式分為聯(lián)網(wǎng)控制、本地控制、檢修狀態(tài)三種控制模式。在某一模式狀態(tài)下運(yùn)行，其他按鍵操作無(wú)效。

2.2 軟件程序設(shè)計(jì)

（1）PLC程序設(shè)計(jì)。采用PEC4000和PEC8000控制器，對(duì)壓縮機(jī)模擬量和開(kāi)關(guān)量進(jìn)行采集，模擬量信號(hào)包括運(yùn)行壓力、溫度等。開(kāi)關(guān)量信號(hào)包括壓縮機(jī)啟動(dòng)、停機(jī)、加卸載、報(bào)警等。PLC控制程序見(jiàn)圖1。

（2）觸摸屏監(jiān)控界面設(shè)計(jì)。操作主頁(yè)界面顯示了壓縮機(jī)控制系統(tǒng)所有信息，操作方便，易理解（圖2），位置1為快速訪問(wèn)窗口，通過(guò)此窗口條可切換到對(duì)映的窗口；位置2為壓縮機(jī)控制模式窗口，共有3種狀態(tài)，分別為聯(lián)網(wǎng)控制、本地控制、檢修狀態(tài)，通過(guò)按對(duì)應(yīng)按鈕3 s以上，才會(huì)轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的模式；位置3為本地操作按鈕及狀態(tài)模式的顯示；位置4為壓力曲線(xiàn)圖和電力數(shù)據(jù)圖，顯示歷史溫度曲線(xiàn)和壓力曲線(xiàn)，報(bào)警復(fù)位：復(fù)位所有的報(bào)警故障；位置5顯示壓縮機(jī)的排氣壓力、油分壓差、空濾壓差、噴油壓力、排氣溫度、機(jī)頭溫度、冷卻介質(zhì)溫度、運(yùn)行時(shí)間、本機(jī)狀態(tài)等參數(shù)；位置6為報(bào)警窗口顯示報(bào)警信息及詳細(xì)的故障描述。故障記錄界面顯示壓縮機(jī)實(shí)時(shí)報(bào)警相關(guān)信息。出現(xiàn)故障，主操作界面彈出報(bào)警對(duì)話(huà)框，顯示故障類(lèi)型，時(shí)間等。待故障排除后，需要在主界面按報(bào)警復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位。基本參數(shù)界面設(shè)置加載壓力、卸載壓力、星∕三角型啟動(dòng)時(shí)間、信號(hào)延時(shí)、最小停機(jī)時(shí)間等（圖3）。保養(yǎng)計(jì)劃界面，當(dāng)保養(yǎng)設(shè)定時(shí)間等于運(yùn)行時(shí)間時(shí)，報(bào)警窗口將提示報(bào)警。更換維修后實(shí)施復(fù)位操作，該部件的使用壽命重新開(kāi)始計(jì)時(shí)。系統(tǒng)參數(shù)界面設(shè)置排氣壓力、主機(jī)機(jī)頭溫度、油分壓差、空濾壓差、最高啟動(dòng)油壓等系統(tǒng)參數(shù)（圖4）。

圖1 控制程序

圖2 操作主頁(yè)

圖3 基本參數(shù)界面

圖4 系統(tǒng)參數(shù)

3 改造所需材料（表1）4 結(jié)論

復(fù)盛SA185W螺桿式壓縮機(jī)原有控制系統(tǒng)改造后，提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性，人性化的人機(jī)交換界面和全面的設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)、預(yù)警設(shè)計(jì)，使設(shè)備操作人員和設(shè)備維修人員更全面的了解設(shè)備運(yùn)行狀況，降低設(shè)備故障率，提高了企業(yè)的設(shè)備自主改造水平。

表1 改造所需材料

［1］吳中俊.可編程控制器原理及應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

［2］掌紅萍.工控組態(tài)技術(shù)及應(yīng)用-組態(tài)王［M］.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2011.

〔編輯 凌瑞〕

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10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.02.27