馮小虎

摘 要：本文概述了空壓機(jī)過(guò)程的保護(hù)和控制特點(diǎn)，論述了系統(tǒng)的主要特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法，并用可編程控制器（PLC）實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)過(guò)程的平穩(wěn)自動(dòng)運(yùn)行。在全球化的世界中，對(duì)更高質(zhì)量、更高效率和自動(dòng)化系統(tǒng)和機(jī)器的需求與日俱增。為了應(yīng)對(duì)這一進(jìn)展，本文將被視為一種方法?？諝鈮嚎s機(jī)系統(tǒng)的操作和控制特點(diǎn)在隨后的階段中進(jìn)行了分類(lèi)，并在本研究中對(duì)每個(gè)階段進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：電氣工程;自動(dòng)化控制;PLC技術(shù);應(yīng)用

引言

在Sucosoft V5.02上對(duì)所提供的系統(tǒng)進(jìn)行了仿真和測(cè)試，Moeller PLC編程軟件驗(yàn)證了系統(tǒng)實(shí)時(shí)部署的可行性。與基于模擬和繼電器的舊控制系統(tǒng)相比，此類(lèi)系統(tǒng)經(jīng)常受到關(guān)注，在故障排除、調(diào)試和控制方面提供較少的復(fù)雜性，并且易于擴(kuò)展或與其他離散控制模塊通信。

1? 電氣工程自動(dòng)化控制中PLC技術(shù)的應(yīng)用重要性

為了實(shí)現(xiàn)過(guò)程系統(tǒng)的自動(dòng)化，減少人為干預(yù)，基于PLC的系統(tǒng)將成為監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)很好的選擇，有助于減少人為因素造成的誤差。PLC在許多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用為電氣電子系統(tǒng)的運(yùn)行和自動(dòng)控制做出了重要貢獻(xiàn)。在本研究中，空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的操作和控制特性分為三個(gè)階段：首先，壓縮機(jī)空載啟動(dòng)并檢查所有保護(hù)特性;其次，如果所有保護(hù)和操作條件都滿足，則壓縮機(jī)帶負(fù)荷運(yùn)行;最后，與需求同步，即如果需求已滿，則以100%負(fù)載運(yùn)行，如果需求較低，則以50%負(fù)載運(yùn)行。在第一階段，如果空壓機(jī)啟動(dòng)的所有保護(hù)功能均為靜音狀態(tài)，且所有報(bào)警均為復(fù)位狀態(tài)，則壓縮機(jī)電機(jī)將啟動(dòng)。第二階段主要包括壓縮機(jī)的所有機(jī)械保護(hù)，如檢查潤(rùn)滑油壓力、冷卻水流量和空氣溫度。如果任何保護(hù)或安全功能失效，則壓縮機(jī)將跳閘。在第三階段，與需求同步，并對(duì)應(yīng)于在百分之五十到百分之一百之間變化的需求負(fù)荷。因此，整個(gè)循環(huán)在不同階段進(jìn)行，每個(gè)階段在本研究中都有詳細(xì)說(shuō)明。類(lèi)似的基于PLC的自動(dòng)化系統(tǒng)也被廣泛應(yīng)用于電廠、能源、油氣精煉和運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)的工廠或設(shè)備的監(jiān)控[1]。

2? PLC模塊設(shè)置

PLC是一種專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于工業(yè)環(huán)境的“數(shù)字操作系統(tǒng)”，它使用可編程存儲(chǔ)器對(duì)面向用戶的指令進(jìn)行內(nèi)部操作，并實(shí)現(xiàn)邏輯、排序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)等特定功能[1-2]。PLC控制各種機(jī)器的數(shù)字和模擬輸入和輸出。PLC本質(zhì)上是一種適應(yīng)工業(yè)需要的計(jì)算機(jī)。它的輸入和輸出不是為人類(lèi)設(shè)計(jì)的，而是用于控制機(jī)器。為了編寫(xiě)程序，PLC必須連接到計(jì)算機(jī)。圖2顯示了PLC完整設(shè)置的框圖。方框圖中的傳感器和負(fù)載模塊在照片中分別標(biāo)記為輸入和輸出模塊。整套設(shè)施包括以下設(shè)施[5]。本研究中使用的Sucosoft V5.02編程軟件符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61131-3，并允許使用以下語(yǔ)言進(jìn)行編程：語(yǔ)句列表（STL）、梯形圖（LD）、結(jié)構(gòu)化文本（ST）和功能框圖（FBD）。根據(jù)電路圖[2]，在本文中使用了梯形圖，該梯形圖基于觸點(diǎn)、線圈和盒的圖形表示[2]。

3? 過(guò)程系統(tǒng)描述設(shè)計(jì)空壓機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行與控制自動(dòng)化系統(tǒng)需要以下步驟

過(guò)程模型開(kāi)發(fā)、過(guò)程描述、過(guò)程操作描述、開(kāi)發(fā)自動(dòng)化策略、最后為控制器開(kāi)發(fā)程序、執(zhí)行模擬程序。

3.1過(guò)程模型開(kāi)發(fā)

空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)可分為以下過(guò)程回路-空氣回路、水回路和油回路。氣路由儀表氣路和廠用氣路組成。水路用于冷卻，油路用于冷卻和潤(rùn)滑[3]。

3.2空壓機(jī)工藝

空氣在水冷卻器中被壓縮和冷卻，然后進(jìn)入第二級(jí)。在第二級(jí)半壓縮空氣再次壓縮后，再經(jīng)水冷器冷卻后儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣球中。一級(jí)和二級(jí)水分分離器都用來(lái)分離水分。冷卻水回路主要通過(guò)換熱器對(duì)一、二級(jí)壓縮空氣進(jìn)行冷卻。這個(gè)過(guò)程使空氣溫度保持在合理的范圍內(nèi)。此外，冷卻水還冷卻潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油用作壓縮機(jī)負(fù)載閥和運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑劑。

3.3工藝模型

本研究考慮兩級(jí)壓縮機(jī)系統(tǒng)。在這里，兩個(gè)溫度開(kāi)關(guān)TSH和TSHH用于第二級(jí)空氣回路，兩個(gè)壓力開(kāi)關(guān)PSH和PSHH用于檢查存儲(chǔ)空氣壓力，兩個(gè)電磁閥用于操作空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的加載閥。一個(gè)壓力開(kāi)關(guān)PSL用于檢查潤(rùn)滑油壓力，一個(gè)流量開(kāi)關(guān)FSL用于檢查冷卻水流量。? ? ? ?3.4工藝操作說(shuō)明工藝系統(tǒng)的成功運(yùn)行取決于仔細(xì)安裝和初始啟動(dòng)

系統(tǒng)的安全運(yùn)行和正常停機(jī)應(yīng)根據(jù)該裝置的設(shè)計(jì)進(jìn)行。啟動(dòng)前，應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行徹底檢查，如閥門(mén)、控制跳閘裝置、安全裝置、所有機(jī)械和電氣系統(tǒng)應(yīng)處于良好狀態(tài)?？諝鈮嚎s機(jī)系統(tǒng)的操作順序和程序如下-首先，通過(guò)按鈕開(kāi)關(guān)“啟動(dòng)”啟動(dòng)系統(tǒng)，該按鈕開(kāi)關(guān)將以星形模式啟動(dòng)壓縮機(jī)電機(jī)。在星形模式下運(yùn)行7秒后，電機(jī)在三角形模式下運(yùn)行。在此期間，PLC系統(tǒng)檢查潤(rùn)滑油壓力、水流和空氣溫度。此啟動(dòng)系統(tǒng)檢查需要一些在PLC系統(tǒng)中編程的額外時(shí)間。在啟動(dòng)系統(tǒng)檢查期間，電磁閥V3和V4斷電，其出口壓力高。電磁閥的高出口壓力關(guān)閉所有壓縮機(jī)負(fù)載閥，因此沒(méi)有空氣進(jìn)入壓縮機(jī)，電機(jī)空載運(yùn)行。其次，在完成啟動(dòng)系統(tǒng)檢查階段后，PLC系統(tǒng)檢查工作氣球的氣壓。如果空氣壓力低，即PSH和PSHH開(kāi)關(guān)都低于電磁閥V3和V4通電，使其出口壓力低。電磁閥的低出口壓力打開(kāi)所有壓縮機(jī)負(fù)載閥，因此壓縮機(jī)負(fù)載和氣球中的空氣壓力也在增加。第三，當(dāng)工作氣囊的氣壓等于7.2巴時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)PSH變高，PSHH變低。在那里面調(diào)節(jié)電磁閥V3斷電和V4通電，結(jié)果50%負(fù)載閥打開(kāi)。因此，壓縮機(jī)的負(fù)荷逐漸增加，同時(shí)氣球的氣壓也在增加。最后，當(dāng)工作氣囊的氣壓等于8.0巴時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)PSH和PSHH都變高，因此電磁閥V3和V4斷電，其輸出壓力變高。電磁閥的高出口壓力關(guān)閉所有壓縮機(jī)負(fù)載閥，從而降低壓縮機(jī)負(fù)載。由于氣球消耗空氣，氣球中的壓力也在降低。當(dāng)工作氣囊的氣壓再次等于7.2巴時(shí)，重復(fù)步驟3和4[4]。

3.5PLC程序開(kāi)發(fā)

自動(dòng)化軟件采用Sucosoft V5.02編程軟件編程，該軟件為穆勒PLC仿真軟件。PLC的梯形圖編程語(yǔ)言使用簡(jiǎn)單易懂。根據(jù)電路圖，梯形圖以觸點(diǎn)、線圈和接線盒的圖形表示為基礎(chǔ)。

3.6程序執(zhí)行

Sucosoft V5.02的梯形邏輯程序執(zhí)行，PLC軟件需要以下步驟[2]-（a）pou編輯器中的程序開(kāi)發(fā)（b）拓?fù)渑渲茫╟）程序代碼生成（d）從計(jì)算機(jī)到PLC的程序傳輸（e）測(cè)試和調(diào)試（f）程序在執(zhí)行上述步驟后運(yùn)行，然后PLC準(zhǔn)備運(yùn)行程序。PLC總是掃描其輸入地址，并根據(jù)程序的指令給出輸出信號(hào)。系統(tǒng)也將有利于經(jīng)濟(jì)方面。考慮到所需軟件和模擬器版本的限制，本文提出了一種空氣壓縮機(jī)過(guò)程精確控制策略的簡(jiǎn)化形式。PLC程序的仿真結(jié)果保證了系統(tǒng)的精度[5]。

結(jié)束語(yǔ)：

為了應(yīng)對(duì)技術(shù)進(jìn)步，以更經(jīng)濟(jì)的方式確保更高的效率、有效性和可靠性，該系統(tǒng)將是一個(gè)很大的范圍。它還將以最小的工作量提供更好的操作和控制定制靈活性。本文致力于研究整個(gè)過(guò)程的組成部分，對(duì)其實(shí)施和可能出現(xiàn)的問(wèn)題也給予了應(yīng)有的重視。

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