高爐噴煤空壓站電氣控制系統優化

李曉慧

（山東萊蕪萊鋼集團有限公司設備檢修中心 山東萊蕪）

一、問題的提出

空壓機已連續運行數年，核心控制器件PLC模塊長期在高溫下運行損壞頻繁，且PLC生產廠家已停產，加之空壓機廠家對控制程序進行技術保密，維護困難。14臺空壓機安裝比較分散，生產工無法及時了解空壓機運行狀況，操作不集中，崗位人員勞動強度大。一旦空壓機出現異常沒有及時發現，就有可能將空壓機故障擴大，造成高爐減風甚至被迫休風等重大損失。

二、空壓機自動化系統改造

1.硬件

（1）開關量信號的采集?？諌簷C高速運行時，必須具備良好的冷卻系統和潤滑系統，避免運行過程中產生的熱量損壞機器。因此首先要考慮，采用壓力開關采集水壓和油壓信號，并連接到數字量輸入模塊。

（2）模擬量的采集。采集用于測試儲氣罐的壓力，以控制空壓機運行。使用壓力傳感器將0～1.3 MPa壓力轉換成4～20 mA電流信號送到模擬量輸入模塊AIW0。溫度變送器將兩個用于測量主機A、主機B排氣溫度的溫度傳感器0～200℃信號轉換成4～20 mA電流信號送到模擬量輸入模塊AIW2、AIW4。

2.軟件

（1）PLC程序設計。為改變空壓機PLC程序被動的現狀，自主開發控制程序。程序包括模擬量處理子程序、空壓機停機保護連鎖程序、手自動加載卸荷程序、排污閥控制程序和保養記錄程序，在保證實現控制邏輯功能的前提下完善空壓機安全停機保護功能。包括單機程序設計和多機聯調程序設計。單機程序設計包括工藝動作（啟動，排氣閥動作和冷卻系統動作判斷等）、報警及警報處理、模擬量采樣（溫度和壓力）、畫面更換、通信等幾部分設計；聯調程序設計主要根據目標壓力需求通過RS-485通信口處理多臺設備的邏輯增減。

（2）人機界面設計。對于空壓機自身控制，除對氣量調節要能自動控制，更主要的是對其運行狀態要能控制，運行的參數要能顯示和設置，運行的安全（即故障、超載等）要有可靠控制。使用 TD400C，可以查看、監視和更改應用程序固有的過程變量，實現與應用程序的交互。其文本消息的顯示以及與其他數據的組態使用“Keypad Designer”和“文本顯示向導”完成。

三、整個空壓站的集中監控

在各空壓機從站加裝西門子Profibus DP通信模塊EM277，使得各空壓機西門子S7-200 PLC與主站S7-300 PLC進行數據交換。在上位機安裝西門子組態軟件Wincc，進行相關調試，實現主站S7-300 PLC與上位機的通信。這樣就實現了整個流程系統的自動控制、數據通信及上位機管理，整個空壓機系統生產情況得以完整監控。

1.S7-200 PLC與S7-300 PLC的Profibus DP通信實現

經改造，所有空壓機均采用S7-200 PLC。為實現整個空壓機系統自動控制，決定增加1臺S7-300 PLC作為空壓機控制系統主站，將14臺空壓機S7-200 PLC作為從站，實現對所有空壓機數據的采集與處理。通信實現方法：硬件方面，除了需要EM277通信模塊外，還需要敷設DP通信電纜。同時要選擇帶DP通信端口的S7-300 PLC，本次PLC選型為315-2DP，既能實現MPI通信，又能實現DP通信。軟件方面，需要分別對S7-200 PLC與S7-300 PLC進行編程。

2.S7-300 PLC與上位機Profibus Dp通信實現

硬件方面，需要將DP通信電纜連接至上位機CP5611通信卡，并將總線連接器開關撥到ON位。

軟件方面，安裝SIMETIC NET通信設置軟件和西門子監控軟件Wincc。通過SIMETIC NET軟件設置網絡通信端口，利用Wincc軟件對14臺空壓機進行畫面組態與變量通信，實現對14臺空壓機的運行工況、設備狀況、故障狀態等的實時監控（圖1）。

四、結語

采用自主開發的空壓機自動控制程序，突破了空壓機廠家的技術保密，結束了長期向廠家高價購買PLC備件的歷史，提高了空壓機在運行過程中的安全性和穩定性，采用WINCC上位機監控畫面直接觀察空壓機的工作狀況，減少了空壓機運行過程中操作人員到現場的巡回次數，并對現場出現的異常情況發出的報警信號，可做出快速反應，大大降低了操作人員的工作量，人員配置減少。