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(jī)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(jī)的設(shè)計(jì)方案是比較復(fù)雜的.主要對(duì)目前一些能源類(lèi)公司使用的空氣壓縮機(jī)的電控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),并且對(duì)其進(jìn)行PLC改造.之前企業(yè)使用的空氣壓縮機(jī)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(huì)發(fā)生一些故障,這會(huì)對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)產(chǎn)生很大的不利影響.通過(guò)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的應(yīng)用情況進(jìn)行分析,可以選擇出一個(gè)利用PLC與WINCC對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改造的方法,通過(guò)利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)PLC和上位機(jī)之間的通訊,而且還可以利用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控.由此可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)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(yùn)行效率得到了極大的提升,便于工作人員對(duì)空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)的操作使用,維護(hù)起來(lái)也非常方便.

PLC;WINCC;空氣壓縮機(jī);電控系統(tǒng)

空氣壓縮機(jī)是礦山的主要使用設(shè)備之一,在礦山原料開(kāi)采中發(fā)揮著非常重要的作用.通過(guò)對(duì)空氣壓縮機(jī)的使用,可以給很多機(jī)械設(shè)備的工作提供更多的動(dòng)力,這種情況下,空氣壓縮機(jī)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(gè)比較好的控制方法對(duì)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行控制,比如可以使用繼電器控制方法,也可以使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)編程控制器對(duì)其進(jìn)行控制.但是,如何實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC與WINCC下的空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行改造就顯得尤為重要.本文就對(duì)其改造方法進(jìn)行詳細(xì)的闡述,在改造的過(guò)程中需要對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),而且還要對(duì)系統(tǒng)的各種性能進(jìn)行設(shè)計(jì).

1 系統(tǒng)主要工藝分析

通過(guò)調(diào)查可以發(fā)現(xiàn),目前我國(guó)已經(jīng)有一些企業(yè)可以使用改造之后的空氣壓縮機(jī),但是仍舊有很多機(jī)械類(lèi)的企業(yè)在使用傳統(tǒng)的舊式空氣壓縮機(jī).這些空氣壓縮機(jī)內(nèi)部都會(huì)有一些繼電接觸器控制系統(tǒng),但是由于觸點(diǎn)接觸不良,導(dǎo)致控制系統(tǒng)中存在很多故障,嚴(yán)重影響空氣壓縮機(jī)的正常使用.主要問(wèn)題有以下3點(diǎn):①空氣壓縮機(jī)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(zhǎng),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)報(bào)警現(xiàn)象和停機(jī)現(xiàn)象;②空氣壓縮機(jī)中的繼電接觸器種類(lèi)不一樣,不能夠協(xié)調(diào)在一起更好地運(yùn)行;③傳統(tǒng)的繼電接觸器系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)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(fèi),而且空氣壓縮機(jī)在正常運(yùn)行的時(shí)候噪聲非常大,這種情況就會(huì)導(dǎo)致工作人員的身體健康不能夠得到保證.基于此,需要對(duì)空氣壓縮機(jī)的內(nèi)部電控系統(tǒng)進(jìn)行改造,爭(zhēng)取使其運(yùn)行的效率更高,能夠更安全、可靠地運(yùn)轉(zhuǎn).

對(duì)空氣壓縮機(jī)的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造的過(guò)程中需要采用PID控制方法,根據(jù)所需空氣的壓力來(lái)自動(dòng)控制空氣壓縮機(jī)的輸出大小.如果第一臺(tái)空氣壓縮機(jī)的運(yùn)行無(wú)法滿足生產(chǎn)需要,那么就需要自動(dòng)控制第二臺(tái)空氣壓縮機(jī)高效運(yùn)行,而且在整個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中可以采用閉環(huán)PID控制,通過(guò)對(duì)P,I兩個(gè)參數(shù)的控制來(lái)使得空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)運(yùn)行得更加高效,能夠被控制在運(yùn)行范圍之內(nèi),這樣不僅能夠使得空氣壓縮機(jī)更好地運(yùn)行,還能夠達(dá)到節(jié)能的效果.

2 系統(tǒng)整體性設(shè)計(jì)改造方法

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)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(jī)內(nèi)部電控系統(tǒng)中將上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)作為主站,3臺(tái)空氣壓縮機(jī)和水泵房各采用一個(gè)PLC控制,作為從站,這樣就能使整個(gè)空氣壓縮機(jī)的電控系統(tǒng)運(yùn)行得更加高效.系統(tǒng)整體性設(shè)計(jì)可從以下3方面入手:①對(duì)電控系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層進(jìn)行改造,對(duì)其中核心部位的傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行更換,使得空氣壓縮機(jī)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行效率更高,進(jìn)而使得系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率更高;②對(duì)設(shè)備控制層進(jìn)行改進(jìn),最重要的方法就是采用PLC對(duì)每一個(gè)設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)控制及遠(yuǎn)程控制,通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行控制,這樣就可以使得控制效率變得越來(lái)越高;③選擇科學(xué)、合理的改造方法對(duì)管理監(jiān)控層進(jìn)行設(shè)計(jì),因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)監(jiān)控層的改造可以使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)對(duì)電控系統(tǒng)的控制及監(jiān)視力度更強(qiáng),能夠時(shí)刻掌握工作現(xiàn)場(chǎng)的情況,也能夠更加高效地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視.

3 系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì)

在對(duì)系統(tǒng)下位機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,需要突出對(duì)CPU模塊的設(shè)計(jì)及對(duì)PLC擴(kuò)展模塊的選型和傳感器的選型.在對(duì)CPU模塊進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)的過(guò)程中,需要選擇一些容量大和儲(chǔ)存量大的模塊,這樣就可以對(duì)更多的信息進(jìn)行處理,能夠有效提高電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性.同時(shí),需要根據(jù)系統(tǒng)輸入、輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)選擇合適的模塊,而且還要對(duì)通訊模塊進(jìn)行設(shè)計(jì),這樣就使下位機(jī)的整體性比較強(qiáng),與電控系統(tǒng)之間的連接性得到增強(qiáng).另外,在對(duì)傳感器進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)的過(guò)程中,需要使傳感器承受的溫度在空氣壓縮機(jī)自身運(yùn)行時(shí)的溫度之上,而且還要利用先進(jìn)的傳感器對(duì)水溫和水位進(jìn)行測(cè)量,這樣就可以確保系統(tǒng)下位機(jī)更加安全、可靠地運(yùn)行.

4 系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)

基于PLC與WINCC的空氣壓縮機(jī)配備有WINCC組態(tài)軟件,通過(guò)這個(gè)組態(tài)軟件可以使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行更加高效的控制.一般情況下,系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(diǎn),而且能夠通過(guò)協(xié)作使得上位機(jī)的運(yùn)行效率得到極大的提升.由此可見(jiàn),要想對(duì)空氣壓縮機(jī)的電控系統(tǒng)進(jìn)行更加高效的改造設(shè)計(jì),就需要對(duì)上位機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊架構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),這樣能夠在極大程度上提升電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制效果.

4.2 上位組態(tài)設(shè)計(jì)

在上位組態(tài)設(shè)計(jì)的過(guò)程中,首先需要對(duì)變量連接方法進(jìn)行設(shè)計(jì),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(dǎo)入到WINCC組態(tài)軟件中,從而使得其能夠更加平穩(wěn)地運(yùn)行.另外,需要對(duì)這些變量進(jìn)行管理,將變量輸入到系統(tǒng)之后,系統(tǒng)就可以通過(guò)這些變量的變化來(lái)更好地對(duì)水泵房的畫(huà)面進(jìn)行監(jiān)控和控制,同時(shí)還可以顯示水泵房的各種壓力及溫度等信號(hào),利于工作人員對(duì)電控系統(tǒng)的管理.

4.3 通過(guò)WINCC瀏覽器對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊

WINCC瀏覽器具有非常多的功能,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控,而且還能夠?qū)⑦h(yuǎn)程監(jiān)控畫(huà)面清晰地展示出來(lái).基于此,就需要加強(qiáng)對(duì)WINCC瀏覽器的設(shè)計(jì),使這些瀏覽器能夠更好地運(yùn)用于電控系統(tǒng)中,爭(zhēng)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(yùn)行效率.

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,在對(duì)基于PLC與WINCC的空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)的過(guò)程中,需要加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊模塊的設(shè)計(jì)及對(duì)瀏覽器控制模塊的設(shè)計(jì),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(duì)空氣壓縮機(jī)的性能進(jìn)行提升,從而滿足用戶(hù)的需求.

[1]郭榮.煤礦空壓動(dòng)力系統(tǒng)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].太原:太原理工大學(xué),2016.

[2]唐波.基于WinCC與GIS的空氣壓縮機(jī)分布式監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[D].成都:西南交通大學(xué),2015.

[3]武朝.基于PLC與WINCC的轉(zhuǎn)運(yùn)小車(chē)及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].武漢:武漢理工大學(xué),2015.

[4]李德英.基于PLC的液壓實(shí)驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與研制[D].長(zhǎng)沙:中南大學(xué),2013.

〔編輯:劉曉芳〕

TD63+7;TP273

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.22.103

2095-6835(2017)22-0103-02