PLC在原料氣壓縮機控制系統中的運用探討

詹曉婷　許群松

摘要：PLC控制系統有效結合了綜合繼電器控制技術與計算機控制技術，在實際應用中能夠依據不同系統的特征來選擇靈活使用，適應性較強。本文主要分析PLC在原料氣壓縮機控制系統中的應用，旨在提升壓縮機運行的安全性。

關鍵詞：壓縮機；控制系統；PLC；防喘振控制

與傳統的壓縮機控制系統相比，PLC控制系統具有可靠性高、抗干擾能力強、操作簡單等優點，因此，PLC控制系統得到了非常廣泛的運用。本文對原料氣壓縮WPLC控制系統進行了簡單的分析，并對其實際應用進行了簡單的介紹。

一、PLC控制系統的構成

對于原料氣壓縮機設備，其監控系統主要是由系統主機可編程控制器和線性電源等構成，此外，還包括各個監測點的溫度傳感器等。

（1）主要功能

①溫度檢測和保護部分。這一部分的設備在運行過程中主要是對原料氣壓縮機內部的一二級排氣溫度一級分包溫度等溫度參數進行檢測和控制，然后通過對應的超限聲、光的報警裝置對設備出現的問題進行反應。

②壓力的監測保護功能。對于PLC控制系統，其能夠對原料氣壓縮機內部的氣壓進行實時的檢測，發現問題后將其反饋到控制系統核心，然后通過對應的處理系統來對其進行保護。然后是斷水保護，原料氣壓縮機在運行的過程中，往往需要水來對其進行溫度的控制，當出現斷水問題后，設備的溫度會在短時間內發生急劇的變化，而通過PLC控制系統能夠對原料氣壓縮機的斷水情況進行準確的檢測，發現問題后及時對其進行報警操作，提高相關工作人員對設備進行加水操作，保護原料氣壓縮機的安全運行。

③電壓和電流的檢測。這一功能主要針對的是電動機帶動的原料氣壓縮機，其能夠對電動機運行過程中的電壓和功率進行檢測，并對原料氣壓縮機運行過程中的電壓和功率變化進行幾率，為相關生產企業提供對應的管理依據，提高企業的生產效率。

（2）PLC控制系統的特點

首先是PLC控制系統的主機，其采用的是進口設備，機器的整體穩定性較強，在使用的過程中不會受到其他設備的干擾，此外，該控制系統主要采用的是模塊化結構，在管理時更加方便，加上變成語言的簡單易懂，使PLC控制系統的應用較為簡單。然后是一對一顯示模式，在PLC控制系統中，每一個模塊采用單一的儀表對其進行顯示，這樣避免了一個儀表顯示多項數據可能造成的電磁干擾問題。此外，還有設備的性價比高，控制面板設計簡單易懂等特點。

二、實際案例分析

本案例選擇的是某化工企業研制的PLC控制系統在原料氣壓縮機中的應用，該系統在應用過程中具有較強的穩定性，且使用性能較強，能夠滿足當前我國大多數原料氣壓縮生產。在本次研究中，共使用了4臺原料氣壓縮機，其中每兩臺設備的型號相同。在使用過程中，為了防止屏蔽線使用數量過多，提高設備的監測準確性，在使用的過程中將PLC監控系統安裝在了原料氣壓縮機的隔音操作室內，然后通過傳輸線路將其和總線進行連接，實現對原料氣壓縮機的監控，保證設備的正常運行。下面是具體的應用分析：

（1）系統的結構分析

在本次所使用的監控系統中，核心部分采用的是S7-300系列的PLC，該型號的PLC系統增加了6個模擬輸入模塊以及1個32點開關量輸入模塊等，這樣能夠實現對原料氣壓縮機室內的4臺設備的同時監控，在使用的過程中，PLC系統能夠對4太設備的運行溫度和電壓等進行實時檢測，然后根據環境的需求風量以及放空運行時間等來對原料氣壓縮機的運行模式進行控制，通過不同的模塊控制能夠實現對不同原料氣壓縮機的運行與否控制，從而保證環境內的風量較為穩定，降低了風量供應不穩定情況的出現，同時又能對原料氣壓縮機設備的空載狀態進行控制。

（2）系統功能

①數據的采集和處理。現場的各種傳感器設備，其能夠將收集到的設備運行數據傳輸到模塊中，然后實現PLC設備對原料氣壓縮機設備的各項參數監控。

②程序的控制功能。PLC控制系統在運行的過程中，各種控制信號能夠通過監控設備的控制繼電器到達設備的操作開關處，并對原料氣壓縮機進行對應的操作處理。

③超限報警功能。監控系統中的每一個模塊中都有對應的警報功能，當設備的運行情況和傳輸的參數值達到了模塊中設定的參數值時，往往會導致系統進行報警功能等。

（3）防喘振控制

喘振這一特點出現在壓縮機中是一定的，因為這是作為透平機械類特有的，流量的速度緩慢（較低），氣流脫離的現象就會出現在葉片中，促使振蕩因出口管氣和氣流脈動兩者之間的交替造成，這也就是喘振產生的主要原因。存在于壓縮機中的軸承盒葉片會因為受到氣流脈動、機內過高的溫度等影響而難以難以正常運行，同時增幅震蕩也隨時有可能受到管網附屬壓力、機內氣流以及流量脈動等外界因素的影響而出現，導致忽高忽低、倒流等現象形成，噪音也會隨之產生，溫度也會隨之增高。

通過實驗發現，PLC控制系統的應用能夠有效的解決壓縮機的喘振問題。PLC控制系統應用到壓縮機控制系統中能夠極大的將壓縮機能耗降低，盡可能的減少不必要的能量損失。大多數情況下，在壓縮機剛開始運行時，壓縮機的負荷是最大的，經過檢測設備儀器將測得的數據傳到PLC，通過PLC的計算來對變頻器加以控制，就可以使變頻器的輸出頻率得以提升，這樣就會使壓縮機的負荷增加，讓設備在高負荷下工作。PLC將在壓縮機工作的過程中開始掃描，結果會是運行前后壓力差出現降低、壓縮機流量會減少，變頻器會發出控制信號，使電源降低頻率，從而降低壓縮機轉速，達到降低壓縮機運行負荷的目的。使壓縮機不發生喘振，節約壓縮機運行能耗。

近些年來，原料氣壓縮應用愈來愈廣泛，與此同時，行業企業壓縮機控制系統問題不斷發生，嚴重影響了企業的效益以及發展前景，因此，為了更好的提高壓縮機控制系統使用的穩定性和安全性，本文作者對PLC在原料氣壓縮機控制系統中的應用進行了簡單的分析，并對其應用進行了實證論證。

（作者單位：沈陽鼓風機集團自動控制系統工程有限公司）