淺析PLC在原料氣壓縮機控制系統中的應用

王如燁 張多俊 王朕 邢宏宇

摘要：原料氣壓縮機在現代工業生產中有著較為廣泛的運用，將PLC應用于原料氣壓縮機控制系統中能夠極大的提升壓縮機的自動化控制水平，保障其安全、可靠運行。基于此，本文對原料氣壓縮機控制系統的應用展開了分析和研究，希望能夠給相關工作人員提供一些參考。

關鍵詞：原料氣壓縮機;PLC控制系統

隨著市場經濟的發展，工業生產發展迅速，壓縮機作為重要的工業生產設備，對其控制系統進行研究是非常必要的，在目前商用的壓縮機中，通常將多臺壓縮機并聯，構成一個集中的壓縮機組。而可編程邏輯控制器（PLC）由于具有優良的可靠性與穩定性，能適應較為嚴厲的工業環境，且易于與工業控制元件連接并控制。因此，設計了基于PLC的壓縮機控制系統，對設備進行自動控制，使之達到最佳工作狀態。

1 PLC在工業機電控制系統中應用

本文針對某工業機電控制系統中PLC技術應用實踐視角針對工業生產的原料氣壓縮機控制單元進行了實踐分析。目前工業生產系統中，PLC 在工業生產控制系統中的應用相對較為全面。由于采用梯形圖形式，進行邏輯循環進行計算的方式，可快速對各項機電設備裝置運行參數及數據進行分析、預警和響應，且較為容易操作，易于維護，能夠靈活對不同子系統之間進行指令控制或監測中心運行界面實時切換。極大的降低了壓縮機組系統事故的發生率，另外，能對監控的不正常事故信息和歷史事故進行備份。從而為工業系統在壓縮機方面的維護和及時進行故障排除提供了有力的依據。

1.1 PLC 技術

PLC 是Programmable Logic Controller 的縮寫，PLC 技術控制系統通過邏輯計算系統實現在線監測和計算系統外接收的數據信號，再將執行指令通過存儲器和傳輸設備進行輸出。

1.2 PLC 技術作用于工業機電控制系統中的概述

隨著不同領域計算機技術的應用與發展，工業體系也成功地采用了計算機技術。PLC 技術應用于工業生產的各子系統中，有效應用編程軟件對各運行系統實現了實時分析監測和控制。由于PLC 是一種在數字模型運算下實現的實時分析系統，可以經過計算分析和實時存儲收集數據，進而有效的保證工業機電系統各控制單元運行安全及穩定。

綜上，由于PLC 技術進行機電控制采取梯形圖式，因而，工業生產的實際部署中，要確定統一的控制系統結構，通常采用PLC 輸入端來收集開關裝置和傳感裝置的信號發送到控制系統去，然后通過 CPU 調整收集的信號，最后通過計算運行的數據得到分析的結果，從而通過PLC 對漏電保護、控制開關、繼電保護器等實時數據反饋將調整后裝置運行數據進行輸出從而有效實現控制管理。

1.2 壓縮機組

壓縮機組的關鍵控制參數為吸氣壓力，因此在吸氣集管處安裝吸氣壓力傳感器，通過實時檢測到的壓力信號與PLC控制系統內壓力設定值進行比較，來控制壓縮機組內各設備的啟停（及啟停設備的數量）。此外，為避免壓縮機頻繁啟動對其造成損壞并節約能源，在壓縮機組的使用過程中，每次啟動壓縮機時，首先啟動運行時間累積最少的設備;同理，關閉壓縮機時，首先關閉運行時間累積最長的設備。

2 PLC控制系統

壓縮機控制系統采用西門子公司的S7-200 作為其控制器。該控制器擁有豐富的輸入輸出端口，并有良好的拓展功能，能滿足一般要求的模擬量與數字量信號的數據傳輸。此外，由于S7-200 內置PID 控制器，可以較為方便的實現壓縮機的反饋控制。

2.1 PLC 控制器模塊選擇

中央處理單元：該壓縮機控制系統中，選用CPU226作為其中央處理單元，包括有24 點輸入及16 點輸出，可以滿足一般壓縮機控制系統中各壓縮機以及風扇等開關與繼電器的數字量信號輸入與輸出要求。

模擬量輸入模塊：在此控制系統中，需要對其溫度及吸氣、排氣壓力進行實時監測，上述測定值皆為模擬量輸入，因此，選擇使用模擬量輸入模塊EM231，將所得到的電壓或電流信號轉化為數字量信號輸入PLC。

通信模塊：為方便于監測數據的集中管理以及系統的遠程控制，可利用上位機組態軟件來實現整個系統狀態監測與控制的作用。西門子S7-200PLC 與上位機之間利用TCP/IP 通信協議進行傳輸。所利用的PLC 通信模塊為CP243-1，傳輸介質為以太網，通過網線與上位機進行數據交換。

2.2 壓縮機控制系統程序設計流程

根據實際使用要求，壓縮機程序運行流程為：（1）啟動設備，初始化完成后，設定其溫度以及吸氣壓力所需控制范圍。（2）對系統的吸氣、排氣壓力以及溫度進行實時數據采集。（3）系統進行自檢，判斷是否滿足運行條件，若不滿足，立即報警并停機檢修;若各設備狀態正常，進如下一步。（4）判斷吸氣壓力是否處于設定范圍內，啟停一定數量的壓縮機。（5）判斷排氣壓力是否處于設定范圍內，啟停一定數量的風扇。控制系統依照上述控制流程不斷進行信號采集與處理，控制壓縮機的動作，使得冷庫能保持在合適的溫度范圍內，滿足物品儲存條件。

2.3 上位機組態軟件

上位機組態軟件是控制系統中十分重要的一部分，可以通過軟件編寫及接口定義實現系統的狀態顯示、報警以及控制的作用，其優良的人機交互界面為操作者提供了良好的控制環境。本系統利用組態王軟件作為上位機操作平臺，對壓縮機運行過程中溫度、吸氣壓力、排氣壓力等監測信號進行實時顯示，并能利用與PLC 的通信，完成如上節所述的控制流程。

3 小結

綜上所述，壓縮機應用中如何保持其安全、穩定、可靠運行一直是相關工作人員研究的一個熱點，可編程邏輯控制器（PLC）在壓縮機控制系統中的應用，能夠極大的提高壓縮機組的自動化水平，配合以上位機軟件，PLC 技術及控制系統能夠對生產中各個子系統實現實時監測，對存在的安全隱患及故障能夠及早發現、及早預警、及早處理，從而有效減少了壓縮機組生產事故的發生概率，成為安全生產的重要技術保障，具有一定的推廣意義。

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