空氣壓縮機PLC控制系統(tǒng)的研究與實踐

趙睿 許群松

摘要：隨著自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，許多領(lǐng)域中都運用了自動化技術(shù)，PLC系統(tǒng)是近些年發(fā)展最火的空氣壓縮機控制系統(tǒng)。空氣壓縮機幾乎遍及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技、國防等各個領(lǐng)域，所以說空氣壓縮機的性能對于生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。本文旨在對PLC控制系統(tǒng)在空氣壓縮機中的運用展開研究，并提出有效的建議。

關(guān)鍵詞：空氣壓縮機；PLC控制系統(tǒng)；研究實踐；

一、空氣壓縮機的發(fā)展現(xiàn)狀與知識背景

空氣壓縮機是制造業(yè)動力設備之一，被廣泛運用在國內(nèi)生產(chǎn)制造上。空氣壓縮機的原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的葉輪對腔內(nèi)的氣體進行物理壓縮，在腔內(nèi)產(chǎn)生一定的壓力，從而產(chǎn)生動力。國內(nèi)之前采用的空氣壓縮機都是繼電器式壓縮機，這種壓縮機技術(shù)低下，不能滿足一些高標準的制造生產(chǎn)，也不能達到國家的一些標準規(guī)定，從而在逐漸被棄用?，F(xiàn)階段在產(chǎn)品制造上，離心式壓縮機被廣泛應用，離心式壓縮機不僅體積小、運行平穩(wěn)而且容量大耗能低。隨著技術(shù)的改善，空氣壓縮機的控制系統(tǒng)出現(xiàn)了PLC控制系統(tǒng)，PLC作為新時代的產(chǎn)物具有很多優(yōu)點，例如：功能齊全、調(diào)試便捷、工作穩(wěn)定。這樣的系統(tǒng)解決了很多壓縮機的控制難題，能夠?qū)﹄x心式壓縮機的工作狀態(tài)進行控制和監(jiān)測?；赑LC系統(tǒng)下的空氣壓縮機，極大的簡化了設備的操作流程，節(jié)省了大量的人力物力，加強了機器工作的穩(wěn)定性和安全性，PLC和空氣壓縮機讓員工們在計算機控制下完成各種操作，使生產(chǎn)活動高效便捷。

二、空氣壓縮機的系統(tǒng)構(gòu)成

空氣壓縮機機組主要是由控制器、過濾器、電源裝置、傳感器、壓力變送器等組成，在進行工作的時候，由CPU進行處理，PLC控制系統(tǒng)進行操作，通過傳感設備進行時時監(jiān)督，時刻掌握設備工作狀態(tài)。主要功能有以下幾個方面。（1）壓力檢測。PLC在操作的過程中通過傳感器設備可以對壓縮機的內(nèi)壓強進行時時監(jiān)測，并對壓縮機的運轉(zhuǎn)排氣、油壓等進行監(jiān)測一旦出現(xiàn)異常情況系統(tǒng)會在第一時間進行報警，及時采取防范措施。（2）溫度監(jiān)測。PLC系統(tǒng)靠溫度傳感器對機內(nèi)的排氣溫度、油溫、水溫等進行時時監(jiān)測，一旦溫度出現(xiàn)異常情況立即報警，將損失減少到最低。（3）電力參數(shù)監(jiān)測。在空氣壓縮機運轉(zhuǎn)的時候，PLC系統(tǒng)會對電流、電壓、功率等各個電力參數(shù)進行時時監(jiān)測，一旦出現(xiàn)異常情況，立即停止工作，并將異常信息發(fā)送至電腦端，作為修復依據(jù)。（4）水量監(jiān)測。空氣壓縮機在進行工作的時候，一旦出現(xiàn)水量減少或者是斷水的情況，會立即報警，并采取安全模式，對設備進行安全保護。要值得關(guān)注的是，新一代的空氣壓縮機，主機全部是采用可編程的控制器，機器運行抗干擾能力強，操作簡單有利于設備維護。壓力變送器和傳感器采用的是高精度模塊，對微妙的特征的變化都會準確的記錄下來。PLC系統(tǒng)具有集中控制，自動操作的特點，整個機器軟硬件配置合理，性能高價格適中，而且在外觀上也做了較大的改善。而且對于設備運行的各種數(shù)據(jù)包括歷史數(shù)據(jù)都可以準確無誤的記錄打印出來。在設備的裝置上，五臺壓縮機只需要使用一套PLC控制系統(tǒng)，而且運行相互不受影響，每臺壓縮機配置一個報警裝置，可以準確無誤的做出反饋。

三、在各個子系統(tǒng)中的應用

（1）在潤滑油控制系統(tǒng)中的應用。潤滑油系統(tǒng)是離心式壓縮機的重要組成部分，因此，潤滑油系統(tǒng)的控制至關(guān)重要。潤滑油系統(tǒng)的良好控制是保證離心式壓縮機正常運作的必要條件。潤滑油系統(tǒng)包括油箱、油泵、加熱器、傳感器、冷卻器和連接管路等部分。潤滑油系統(tǒng)的檢測參數(shù)包括以下幾項：油壓檢測；軸承溫度檢測；油箱溫度檢測等。滑動軸承位置的油溫需要嚴格控制，壓力油膜的形成需要控制此處的溫度。如果油溫低于標準范圍時，潤滑油系統(tǒng)中的電加熱器就自動開始加熱，直到溫度達到標準范圍為止；如果溫度高于標準范圍，設備會自動停止加熱，溫度高于五十度時，系統(tǒng)會發(fā)出聲光報警，當溫度高于七十二度時，系統(tǒng)會自行開始跳級。

（2）在電機控制系統(tǒng)中的應用。主電機的控制系統(tǒng)會對電機電流、電機軸溫度和電機軸位移這些模擬量的輸入進行處理。需要在離心式壓縮機中設置啟動條件和停止條件，這樣可以保證離心式壓縮機的正常啟動和停止。為什么講是正常啟動呢？因為一系列因素諸如油溫、油壓等因素有可能對壓縮機有影響，在極端情況下還會有緊急停機的可能，因此我們認為只能是在正常的情況下才能啟動主電機。當主電機達到額定轉(zhuǎn)速之后，才可以對所需工況的壓力和壓縮機的流量條件進行調(diào)整，只有這樣才能保證主電機的正常運轉(zhuǎn)。

（3）控制子系統(tǒng)的保護。 離心式壓縮機的子系統(tǒng)設計范圍廣，包括出口氣體量、出口氣體壓力、電機軸瓦溫度、軸承溫度、軸位移、各段振動等。這些子系統(tǒng)都在受保護的范圍之內(nèi)。為了使得PLC對系統(tǒng)的異常狀況準確判斷，在設置上述參數(shù)之前，我們需要把相關(guān)傳感器采集到的模擬量信號輸入到PLC的模擬單元量中。當聲光訊號發(fā)出報警信號或出現(xiàn)跳級等情況的時候，離心式壓縮機就可以在規(guī)定的限值范圍內(nèi)正常運轉(zhuǎn)。

（4）應用在壓力流量系統(tǒng)中。上位機和PLC之間多數(shù)情況下會利用串行的傳輸模式進行通訊，因為傳輸距離比較元，所以在平衡方式的傳輸條件下，接口標準采用RS-485，利用這種接口進行通信。簡言之就是，兩條傳輸線路之間的電位差決定邏輯狀態(tài)，實現(xiàn)雙端接受和雙端發(fā)送。由于MCGS工作組態(tài)軟件便于學習，容易上手，方便使用，具有很強的擴展性和延續(xù)性，擁有強大的數(shù)據(jù)處理能力，可以和PLC進行廣泛的結(jié)合和應用，因此我們利用MCGS工作組態(tài)軟件的環(huán)境下對離心式壓縮機實時進行檢測和實時的在線控制。

近幾年隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，空壓機的更新?lián)Q代也在不斷的加快，PLC控制系統(tǒng)在空氣壓縮機上的應用對生產(chǎn)效率和安全性有了很大的提高，而且還減少了能源消耗，起到了節(jié)能減排的效果，積極迎合了國家綠色發(fā)展的戰(zhàn)略計劃。本文詳細介紹了PLC控制系統(tǒng)在空氣壓縮機中的應用情況，希望這種技術(shù)可以為經(jīng)濟發(fā)展和改善居民生活做出有效貢獻。

參考文獻

[1]顧陽.礦井空壓機組監(jiān)控系統(tǒng)的設計[D].江蘇師范大學.2014.

[2] 郅富標.基于PLC的礦用空壓機組綜合保護系統(tǒng)研究[J].西安科技大學.2011.

[3] 李劍鋒.空氣壓縮機PLC控制系統(tǒng)的研究與實踐[J].河南科技.2013.

（作者單位：沈陽鼓風機集團自動控制系統(tǒng)工程有限公司）