臺(tái)達(dá)PLC在螺桿式空壓機(jī)的應(yīng)用

摘要: 本文主要論述了臺(tái)達(dá)PLC和人機(jī)界面在大功率空壓機(jī)的應(yīng)用及其在該領(lǐng)域展示的一系列優(yōu)點(diǎn)。

一、設(shè)計(jì)意圖
　　基于成本原因，長(zhǎng)期以來(lái)空壓機(jī)制造行業(yè)所采用的控制系統(tǒng)均采用單片機(jī)控制、數(shù)碼管指示工作狀態(tài)及指示參數(shù)值。雖然該系統(tǒng)制造成本低，但卻難以應(yīng)付自身的易受干擾、修改工藝程序及功能擴(kuò)展不方便等缺陷和客戶提出的一系列挑戰(zhàn)。另外，工廠生產(chǎn)工序、時(shí)段的不均衡性用氣和間斷性用氣造成用氣的波動(dòng)很大，若用高峰用氣量來(lái)規(guī)劃供氣系統(tǒng)，將不得不面臨用大功率的電機(jī)通過(guò)空載和容調(diào)來(lái)適應(yīng)供氣量所造成的巨大能量浪費(fèi)。采用PLC和人機(jī)界面將輕而易舉地完成單片機(jī)所執(zhí)行的所有功能和解決不同需求用戶面臨的問(wèn)題。

二、硬件架構(gòu)

圖一 網(wǎng)路架構(gòu)圖


圖二 PLC配線圖

DP210、PWS3760 ：功能操作;信息顯示;信息查詢；
DVP14ES00R：提供通訊接口、進(jìn)行數(shù)據(jù)及邏輯處理，執(zhí)行聯(lián)調(diào)程序任務(wù)；
DVP20EX00R：提供通訊接口、進(jìn)行數(shù)據(jù)及邏輯處理，執(zhí)行單機(jī)程序任務(wù)。

I/O分配：

X0	保留	Y0	電機(jī)主接觸器	A0V+---A0V-	溫度采樣
X1	溫度開(kāi)關(guān)	Y1	電機(jī)角接觸器	A1I+----A1I-	壓力采樣
X2	主機(jī)過(guò)載	Y2	電機(jī)星接觸器	D0I+----D0I-	輸出20mA恒值
X3	風(fēng)機(jī)過(guò)載	Y3	電磁閥
X4	相序錯(cuò)誤	Y4	[冷卻泵/風(fēng)機(jī)]接觸器
X5	油過(guò)濾器堵塞	Y5	蜂鳴器
X6	油細(xì)分離器堵塞
X7	空氣過(guò)濾器堵堵塞

四、軟件設(shè)計(jì)
　　軟件上將分PLC程序設(shè)計(jì)和人機(jī)界面設(shè)計(jì)兩部分。
　　PLC程序設(shè)計(jì)包括單機(jī)程序設(shè)計(jì)和多機(jī)聯(lián)調(diào)程序設(shè)計(jì)：?jiǎn)螜C(jī)程序設(shè)計(jì)包括工藝動(dòng)作（啟動(dòng)，氣調(diào)或電調(diào)撤換，排氣閥動(dòng)作和冷卻系統(tǒng)動(dòng)作判斷等）、報(bào)警及警報(bào)處理、模擬量采樣（溫度和壓力）、畫面更換、通訊等幾部分設(shè)計(jì)；聯(lián)調(diào)程序設(shè)計(jì)主要根據(jù)目標(biāo)壓力需求通過(guò)RS-485通訊口處理多臺(tái)設(shè)備的邏輯增減。
　　界面設(shè)計(jì)包括DP210界面設(shè)計(jì)和PWS3260界面設(shè)計(jì)：
　　DP210界面：顯示單機(jī)信息及單機(jī)運(yùn)行/停止、模式撤換、故障查詢及復(fù)位、運(yùn)行/負(fù)載時(shí)間查詢、維護(hù)時(shí)間提示、用戶參數(shù)設(shè)定等操作。
　　PWS3260界面：?jiǎn)螜C(jī)運(yùn)行模式下顯示各機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警信息、遠(yuǎn)程啟停、授權(quán)現(xiàn)場(chǎng)操作設(shè)定；聯(lián)機(jī)運(yùn)行模式下顯示各機(jī)調(diào)配情況及顯示各機(jī)出口壓力和溫度、故障查詢及復(fù)位、運(yùn)行/負(fù)載時(shí)間查詢、維護(hù)時(shí)間提示、用戶參數(shù)設(shè)定、授權(quán)現(xiàn)場(chǎng)操作設(shè)定、供氣壓力曲線顯示等操作。

五、基本功能

1 多模式運(yùn)行：

　A 單機(jī)自動(dòng)氣調(diào)/電調(diào)運(yùn)行：在氣調(diào)與電調(diào)間自動(dòng)撤換
　B 聯(lián)機(jī)自動(dòng)氣調(diào)運(yùn)行：無(wú)電調(diào)動(dòng)作
　C 手動(dòng)氣調(diào)/電調(diào)運(yùn)行：氣調(diào)與電調(diào)間手動(dòng)撤換
　　氣調(diào)運(yùn)行：在輕載狀態(tài)（重載狀態(tài)禁止啟動(dòng)），電機(jī)按星-三角啟動(dòng)2秒后，加載電磁閥得電加載，壓力到達(dá)設(shè)定值，加載電磁閥失電斷開(kāi)，主機(jī)繼續(xù)運(yùn)行。在電磁閥連續(xù)掉電20分鐘后，系統(tǒng)進(jìn)入空車過(guò)久停車狀態(tài)。當(dāng)壓力下降到設(shè)定下限時(shí)，系統(tǒng)重啟，啟動(dòng)完成2秒后加載電磁閥動(dòng)作。自動(dòng)狀態(tài)，90分鐘內(nèi)有三次空車過(guò)久停車出現(xiàn)，系統(tǒng)自動(dòng)撤換到單機(jī)自動(dòng)電調(diào)運(yùn)行狀態(tài)。
　　電調(diào)運(yùn)行：在輕載狀態(tài)（重載狀態(tài)禁止啟動(dòng)），電機(jī)按星-三角啟動(dòng)2秒后，加載電磁閥得電加載，壓力到達(dá)設(shè)定值，加載電磁閥失電斷開(kāi)，10秒后主機(jī)停止，但若10秒內(nèi)壓力開(kāi)關(guān)閉合，主機(jī)不停。自動(dòng)狀態(tài)，在30 分鐘內(nèi)出現(xiàn)3次電調(diào)運(yùn)行則系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到自動(dòng)氣調(diào)模式。

2 參數(shù)設(shè)定：

　　排氣壓力上下限：由用戶根據(jù)用氣情況設(shè)定，系統(tǒng)預(yù)設(shè)上限16Kg,下限7Kg。允許修改上下限區(qū)間為0-16Kg,但當(dāng)下限值大于上限值時(shí)，系統(tǒng)強(qiáng)置上限值等于下限值。
風(fēng)機(jī)啟動(dòng)溫度和風(fēng)機(jī)停止溫度：系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)定分別為75℃和70℃，允許修改上限均為85℃。
　　保養(yǎng)時(shí)間設(shè)定：包括整機(jī)保養(yǎng)時(shí)間設(shè)定、油過(guò)濾器保養(yǎng)時(shí)間設(shè)定、油細(xì)分離器保養(yǎng)時(shí)間設(shè)定、空氣過(guò)濾器保養(yǎng)時(shí)間設(shè)定。所有保養(yǎng)時(shí)間設(shè)定受密碼保護(hù)，由廠家設(shè)定，用戶設(shè)定需廠家授權(quán)。當(dāng)整機(jī)保養(yǎng)時(shí)間到達(dá)，系統(tǒng)強(qiáng)制停機(jī)，禁止啟動(dòng)，直到生產(chǎn)商用密碼解除；其它部件保養(yǎng)時(shí)間到則由用戶解除提示和更換配件。

3 狀態(tài)顯示：

排氣壓力/排氣溫度
空載運(yùn)行時(shí)間/負(fù)載運(yùn)行時(shí)間
主機(jī)狀態(tài)：主機(jī)運(yùn)行/主機(jī)停止
負(fù)載狀態(tài)：負(fù)載運(yùn)行/空載運(yùn)行
運(yùn)行模式：?jiǎn)螜C(jī)自動(dòng)氣調(diào)/電調(diào)運(yùn)行
　　　　　聯(lián)機(jī)運(yùn)行
　　　　　手動(dòng)氣調(diào)/電調(diào)運(yùn)行
冷卻器狀態(tài)：風(fēng)機(jī)[冷卻泵]運(yùn)行/風(fēng)機(jī)[冷卻泵]停止
剩余保養(yǎng)時(shí)間：整機(jī)保養(yǎng)剩余時(shí)間、油過(guò)濾器保養(yǎng)剩余時(shí)間、油細(xì)分離
器保養(yǎng)剩余時(shí)間、空氣過(guò)濾器保養(yǎng)剩余時(shí)間

4 保護(hù)功能：

A、 閃爍顯示各種警訊并記錄以備查詢，包括：相序錯(cuò)誤（禁止啟動(dòng)）；主機(jī)過(guò)載（緊急停機(jī)）；風(fēng)機(jī)過(guò)載（緊急停機(jī)）；主機(jī)溫度高（緊急停機(jī)）；排氣溫度高（緊急停機(jī)）；壓力傳感器故障（緊急停機(jī)）；油過(guò)濾器堵塞（警報(bào)）；油分離器堵塞（警報(bào)）；空氣濾清器堵塞（警報(bào)）。
B、雙溫度檢測(cè)保護(hù)：除了用PT100檢測(cè)排氣口溫度，還增加排氣口溫度開(kāi)關(guān)以保證在PT100失效的情況下系統(tǒng)的絕對(duì)安全；
C、整機(jī)保養(yǎng)時(shí)間到達(dá)，系統(tǒng)強(qiáng)制停機(jī)，禁止啟動(dòng)；
D、在控制電路上增設(shè)急停按鈕以策安全。
5 查詢功能：查詢最近故障紀(jì)錄、負(fù)載運(yùn)行時(shí)間、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、系統(tǒng)保養(yǎng)時(shí)間、壓力-時(shí)間波動(dòng)曲線。
六、擴(kuò)展功能
多機(jī)聯(lián)調(diào)：為了滿足不同層次的客戶的需求，方便客戶能任何時(shí)候合理配置供氣系統(tǒng)：既能滿足少用氣量場(chǎng)合，又能滿足用氣量波動(dòng)大的特殊需求。本系統(tǒng)增加了多機(jī)聯(lián)調(diào)功能，即只要客戶在上位機(jī)中將運(yùn)行模式設(shè)為多機(jī)聯(lián)調(diào)模式，同時(shí)在用戶參數(shù)設(shè)定畫面輸入當(dāng)前參與聯(lián)調(diào)的設(shè)備的數(shù)目，系統(tǒng)將根據(jù)當(dāng)前的用氣量需求，自動(dòng)增減設(shè)備運(yùn)行數(shù)目，以達(dá)到合理供氣，降低運(yùn)行成本的目的。
七、總結(jié)
　　在螺桿式空壓機(jī)應(yīng)用PLC和人機(jī)界面，將輕易取代單片機(jī)并能做得更好。