黃永平

(方大特鋼科技股份有限公司,江西 南昌 330012)

PLC與WINCC下空氣壓縮機電控系統(tǒng)改造方法分析

黃永平

(方大特鋼科技股份有限公司,江西 南昌 330012)

眾所周知,基于PLC與WINCC的空氣壓縮機的設計方案是比較復雜的.主要對目前一些能源類公司使用的空氣壓縮機的電控系統(tǒng)進行設計,并且對其進行PLC改造.之前企業(yè)使用的空氣壓縮機電控系統(tǒng)是由控制器所控制的,但是這樣的控制手段存在很大的不確定性,經(jīng)常會發(fā)生一些故障,這會對產(chǎn)品的生產(chǎn)產(chǎn)生很大的不利影響.通過對相關系統(tǒng)的應用情況進行分析,可以選擇出一個利用PLC與WINCC對系統(tǒng)進行改造的方法,通過利用網(wǎng)絡系統(tǒng)可以實現(xiàn)PLC和上位機之間的通訊,而且還可以利用網(wǎng)絡系統(tǒng)對其進行遠程實時監(jiān)控.由此可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)過改造后的系統(tǒng)發(fā)生的故障減少了很多,而且也使得系統(tǒng)的運行效率得到了極大的提升,便于工作人員對空氣壓縮機電控系統(tǒng)的操作使用,維護起來也非常方便.

PLC;WINCC;空氣壓縮機;電控系統(tǒng)

空氣壓縮機是礦山的主要使用設備之一,在礦山原料開采中發(fā)揮著非常重要的作用.通過對空氣壓縮機的使用,可以給很多機械設備的工作提供更多的動力,這種情況下,空氣壓縮機的整體穩(wěn)定性就顯得尤為重要.就目前而言,需要選擇一個比較好的控制方法對空氣壓縮機進行控制,比如可以使用繼電器控制方法,也可以使用計算機網(wǎng)絡編程控制器對其進行控制.但是,如何實現(xiàn)對PLC與WINCC下的空氣壓縮機電控系統(tǒng)進行改造就顯得尤為重要.本文就對其改造方法進行詳細的闡述,在改造的過程中需要對相關結(jié)構(gòu)進行設計,而且還要對系統(tǒng)的各種性能進行設計.

1 系統(tǒng)主要工藝分析

通過調(diào)查可以發(fā)現(xiàn),目前我國已經(jīng)有一些企業(yè)可以使用改造之后的空氣壓縮機,但是仍舊有很多機械類的企業(yè)在使用傳統(tǒng)的舊式空氣壓縮機.這些空氣壓縮機內(nèi)部都會有一些繼電接觸器控制系統(tǒng),但是由于觸點接觸不良,導致控制系統(tǒng)中存在很多故障,嚴重影響空氣壓縮機的正常使用.主要問題有以下3點:①空氣壓縮機中繼電接觸器控制系統(tǒng)中的一些零部件存在老化現(xiàn)象,使用壽命不是很長,經(jīng)常會出現(xiàn)報警現(xiàn)象和停機現(xiàn)象;②空氣壓縮機中的繼電接觸器種類不一樣,不能夠協(xié)調(diào)在一起更好地運行;③傳統(tǒng)的繼電接觸器系統(tǒng)運行的過程中需要人力操作,這在很大程度上造成人力和物力的浪費,而且空氣壓縮機在正常運行的時候噪聲非常大,這種情況就會導致工作人員的身體健康不能夠得到保證.基于此,需要對空氣壓縮機的內(nèi)部電控系統(tǒng)進行改造,爭取使其運行的效率更高,能夠更安全、可靠地運轉(zhuǎn).

對空氣壓縮機的電控系統(tǒng)進行改造的過程中需要采用PID控制方法,根據(jù)所需空氣的壓力來自動控制空氣壓縮機的輸出大小.如果第一臺空氣壓縮機的運行無法滿足生產(chǎn)需要,那么就需要自動控制第二臺空氣壓縮機高效運行,而且在整個運行狀態(tài)中可以采用閉環(huán)PID控制,通過對P,I兩個參數(shù)的控制來使得空氣壓縮機電控系統(tǒng)運行得更加高效,能夠被控制在運行范圍之內(nèi),這樣不僅能夠使得空氣壓縮機更好地運行,還能夠達到節(jié)能的效果.

2 系統(tǒng)整體性設計改造方法

根據(jù)現(xiàn)場實際情況和要求,需要采用分布式結(jié)構(gòu)的控制方式,在空氣壓縮機內(nèi)部電控系統(tǒng)中將上位監(jiān)控計算機作為主站,3臺空氣壓縮機和水泵房各采用一個PLC控制,作為從站,這樣就能使整個空氣壓縮機的電控系統(tǒng)運行得更加高效.系統(tǒng)整體性設計可從以下3方面入手:①對電控系統(tǒng)中的現(xiàn)場設備層進行改造,對其中核心部位的傳感器及執(zhí)行機構(gòu)進行更換,使得空氣壓縮機現(xiàn)場設備的運行效率更高,進而使得系統(tǒng)整體的運行效率更高;②對設備控制層進行改進,最重要的方法就是采用PLC對每一個設備進行單獨控制及遠程控制,通過計算機來對電控系統(tǒng)進行控制,這樣就可以使得控制效率變得越來越高;③選擇科學、合理的改造方法對管理監(jiān)控層進行設計,因為通過對監(jiān)控層的改造可以使得計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)對電控系統(tǒng)的控制及監(jiān)視力度更強,能夠時刻掌握工作現(xiàn)場的情況,也能夠更加高效地實現(xiàn)遠程監(jiān)視.

3 系統(tǒng)下位機設計

在對系統(tǒng)下位機進行設計的過程中,需要突出對CPU模塊的設計及對PLC擴展模塊的選型和傳感器的選型.在對CPU模塊進行選型和設計的過程中,需要選擇一些容量大和儲存量大的模塊,這樣就可以對更多的信息進行處理,能夠有效提高電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性.同時,需要根據(jù)系統(tǒng)輸入、輸出點的個數(shù)選擇合適的模塊,而且還要對通訊模塊進行設計,這樣就使下位機的整體性比較強,與電控系統(tǒng)之間的連接性得到增強.另外,在對傳感器進行選型和設計的過程中,需要使傳感器承受的溫度在空氣壓縮機自身運行時的溫度之上,而且還要利用先進的傳感器對水溫和水位進行測量,這樣就可以確保系統(tǒng)下位機更加安全、可靠地運行.

4 系統(tǒng)上位機設計

4.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊架構(gòu)

基于PLC與WINCC的空氣壓縮機配備有WINCC組態(tài)軟件,通過這個組態(tài)軟件可以使計算機系統(tǒng)對其進行更加高效的控制.一般情況下,系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊架構(gòu)主要是由CP5611模塊和通訊模塊組成,這2種零部件都具有其特點,而且能夠通過協(xié)作使得上位機的運行效率得到極大的提升.由此可見,要想對空氣壓縮機的電控系統(tǒng)進行更加高效的改造設計,就需要對上位機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通訊架構(gòu)進行合理的設計,這樣能夠在極大程度上提升電控系統(tǒng)的遠程控制效果.

4.2 上位組態(tài)設計

在上位組態(tài)設計的過程中,首先需要對變量連接方法進行設計,建立PLC與WINCC之間的連接方式,將已經(jīng)定義的變量從PLC中導入到WINCC組態(tài)軟件中,從而使得其能夠更加平穩(wěn)地運行.另外,需要對這些變量進行管理,將變量輸入到系統(tǒng)之后,系統(tǒng)就可以通過這些變量的變化來更好地對水泵房的畫面進行監(jiān)控和控制,同時還可以顯示水泵房的各種壓力及溫度等信號,利于工作人員對電控系統(tǒng)的管理.

4.3 通過WINCC瀏覽器對其進行遠程通訊

WINCC瀏覽器具有非常多的功能,可以實現(xiàn)對電控系統(tǒng)的遠程監(jiān)控,而且還能夠?qū)⑦h程監(jiān)控畫面清晰地展示出來.基于此,就需要加強對WINCC瀏覽器的設計,使這些瀏覽器能夠更好地運用于電控系統(tǒng)中,爭取能使電控系統(tǒng)被控制得更加高效,提高電控系統(tǒng)的運行效率.

5 結(jié)束語

綜上所述,在對基于PLC與WINCC的空氣壓縮機電控系統(tǒng)進行改造設計的過程中,需要加強對網(wǎng)絡通訊模塊的設計及對瀏覽器控制模塊的設計,確保電控系統(tǒng)能夠被有效地監(jiān)控,這樣就可以幫助工作人員節(jié)省人力和物力,更加全面地對空氣壓縮機的性能進行提升,從而滿足用戶的需求.

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〔編輯:劉曉芳〕

TD63+7;TP273

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.103

2095-6835(2017)22-0103-02