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西門子PLC及西門子變頻器用于空壓機(jī)控制
閱讀：1731 發(fā)布時(shí)間：2014-9-30西門子PLC及西門子變頻器用于空壓機(jī)控制
在棉紡織企業(yè)廣泛使用噴氣織機(jī)的情況下,，空壓站建設(shè)是一項(xiàng)重要的輔助工程,?？諌赫九鋫涞闹饕O(shè)備為離心式空氣壓縮機(jī),、冷凍式空氣干燥器,，通過儲(chǔ)氣罐、連接管道和閥門等組成壓縮空氣供氣系統(tǒng),，并配套冷卻系統(tǒng),、儀表空氣系統(tǒng)，西門子PLC檢測系統(tǒng),，以實(shí)現(xiàn)空壓站為生產(chǎn)一線保證不同壓力、不同負(fù)荷的用氣需求,。在此前提下確保合格的供氣品質(zhì),，滿足穩(wěn)定的氣源壓力，自動(dòng)調(diào)節(jié)供氣流量等是空壓站自動(dòng)控制的基本任務(wù),。隨著自動(dòng)化水平的不斷提高,，關(guān)于建設(shè)無人值守空壓站的討論，是一個(gè)發(fā)展過程中的必然的課題,。
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空氣系統(tǒng)自動(dòng)控制的必要性
應(yīng)用在天紡?fù)顿Y控股有限公司棉紡一工廠的空壓站,，安裝有4臺(tái)70M3/min4臺(tái)，53M3/min4臺(tái),，48M3/min2臺(tái),，43M3/min4臺(tái)離心式空壓機(jī)和1臺(tái)42.5M3/min螺桿式空壓機(jī)，配有相應(yīng)處理量的冷凍式干燥器,?？諌簷C(jī)設(shè)備自身帶有的CMC控制器,，能夠自動(dòng)控制和保護(hù)主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，自動(dòng)提示工作信息,，具有故障報(bào)警和保護(hù)停機(jī)功能,，能自動(dòng)根據(jù)用氣量的大小加載或卸載，并配有西門子觸摸屏顯示屏供現(xiàn)場觀察各工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài),，具有RS422/485通訊接口,，可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場控制室計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的完整連接。
目前,，空壓站的自控系統(tǒng)通過西門子S7-300西門子PLC可編程控制器,，將部分空壓機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)通過RS422/485通訊接口采集進(jìn)西門子PLC控制系統(tǒng)，并將數(shù)據(jù)傳送到現(xiàn)場控制室的TPC1561HI上進(jìn)行顯示,，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表,。但是沒有對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行控制。
空壓機(jī)設(shè)備自帶的CMC控制器已經(jīng)能很好的控制單臺(tái)空壓機(jī),，但是不具備對(duì)空壓系統(tǒng)的整體調(diào)控能力,。在空壓系統(tǒng)中，相對(duì)單臺(tái)空壓機(jī)的調(diào)整,，空壓系統(tǒng)的整體自動(dòng)調(diào)控具有更重要的意義：
■單臺(tái)空壓機(jī)無法保證空壓系統(tǒng)整體供氣壓力的穩(wěn)定,，而空壓系統(tǒng)的整體自控可以有效保持系統(tǒng)內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定。
■整體的負(fù)載平衡,，減少排氣放空,，可以節(jié)約更多的能源，節(jié)省人力成本,。
■可以實(shí)現(xiàn)無人操作,，根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)開機(jī)或加載空壓機(jī)以保持系統(tǒng)壓力。
■可以定時(shí)間斷地記錄空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)和報(bào)警,，如跳車,、喘振、通訊故障,、壓力等,。
在已有的西門子PLC系統(tǒng)中，沒有實(shí)現(xiàn)空壓系統(tǒng)的整體調(diào)控功能,。由于空壓機(jī)自帶的CMC控制器提供了RS422/485通訊接口,，所有的數(shù)據(jù)采集和控制功能都通過通訊接口來實(shí)現(xiàn)，對(duì)比原有的控制系統(tǒng),，不需要增加硬件設(shè)備的投資,，只需要改進(jìn)和增加控制軟件即可實(shí)現(xiàn)空壓系統(tǒng)的整體控制。
除空壓機(jī)設(shè)備外,，還可以將與空壓機(jī)配套的冷凍式干燥器集成到RS422/485網(wǎng)絡(luò)中來,，實(shí)現(xiàn)空壓供氣設(shè)備的全面自控,。
空壓站其他系統(tǒng)的自動(dòng)控制
除空壓供氣系統(tǒng)外，空壓站的其他系統(tǒng)也需要進(jìn)行自動(dòng)控制,，如水循環(huán)冷卻系統(tǒng)等,。這些系統(tǒng)的控制方法與空壓供氣系統(tǒng)不同，主要是采用傳統(tǒng)控制模式,。使用儀表采集需要的運(yùn)行參數(shù),，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制,。
自動(dòng)控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：
■操作簡單,，可以實(shí)現(xiàn)無人值守；
■良好的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié),，防止了人為因素滯后,；
■具有高可靠性；
■減輕工作人員負(fù)擔(dān),；
■節(jié)省人力成本,。
需要控制的參數(shù)和可能的控制方式
空壓站需要的控制需求；⑴高,、低壓供氣壓力控制（機(jī)組自動(dòng)開?？刂疲虎葡到y(tǒng)自動(dòng)排水控制,；⑶循環(huán)水液位控制和自動(dòng)加藥控制,；⑷所需壓縮空氣溫度、循環(huán)水溫度等參數(shù)控制等等,。
空壓系統(tǒng)的整體自動(dòng)調(diào)控一般可以使用以下2種方法之一來實(shí)現(xiàn)：
⑴采用西門子PLC系統(tǒng)進(jìn)行通訊和控制,。
⑵可以采用英格索蘭公司或自己編制的控制軟件。
*種方法可靠性高,，適用于工業(yè)控制系統(tǒng),。當(dāng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，西門子PLC還可以按照設(shè)定的程序進(jìn)行自動(dòng)控制,。
第二種方法是通過控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行單獨(dú)的分析運(yùn)算進(jìn)行控制，它具有較好的靈活性,，但缺點(diǎn)是如果出現(xiàn)如計(jì)算機(jī)死機(jī)等故障時(shí),，有可能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。好在計(jì)算機(jī)的一般恢復(fù)往往不需要太多的時(shí)間,。
除空壓供氣系統(tǒng)自控外,，空壓站可與制冷站、熱力站系統(tǒng)一起建立設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò),，實(shí)現(xiàn)集中控制,，或與工廠控制中心聯(lián)網(wǎng),，由控制中心的控制器實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)真正的無人值守,。
系統(tǒng)構(gòu)成
對(duì)于以上討論,，如果需要實(shí)現(xiàn)空壓站的整體自控，又許多成熟PLC自控系統(tǒng)可以選用,，現(xiàn)以ZH公司的西門子PLC自控系統(tǒng)為例,。
該自控系統(tǒng)選用西門子S7-300系列西門子PLC可編程控制器，帶有RS422/485網(wǎng)絡(luò)接口,，支持MODBUS等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議,。該系統(tǒng)可以采用工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)施遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)?？諌赫咀钥卦O(shè)備可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況和各設(shè)備的特點(diǎn),，以及可能存在的問題，綜合各方面因素后確立分級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施方案,，如圖1所示,。
■硬件配置
現(xiàn)場儀表，受控設(shè)備,、執(zhí)行器,、帶有串行通訊接口的設(shè)備（如空壓機(jī)，冷干機(jī)等）,，西門子PLC和監(jiān)控計(jì)算機(jī),。