浅谈空压站控制系统设计与实现论文
1 项目介绍
目前我司空压站有9 台压缩机组，8 台冷干机，空压机作为气动控制系统的气源设备，其在运行过程中的稳定程度和可靠性直接关系到生产安全性，压缩机组自投产以来，机组启停控制和运行状况一直是通过现场操作和定时巡检记录来完成。随着公司产能扩大，用气需求量增加使在线运行机组数量也随之增加，各机组检测信号量大，完全靠单一现场控制和点巡检不能有效保障机组稳定安全运行，所以需对空压站进行自动化改造，空压站控制系统设计过程中通讯方式广泛应用，提高了系统的自动化水平、稳定性和可靠性，系统改造后既可以保障机组的稳定运行，又可以减少人力、设备投入，从而节约生产成本和人工成本。空压站控制系统改造中采用西门子S7-400 和S7-200 相结合控制，机组的运行以LCD 为监视和控制中心，实现空压站内相关设备的集中控制。
2 控制系统设计与实现
2.1 系统网络结构图
此控制系统主控PLC 柜设置在电气室内;4 台英格索兰空压机组和2 台阿特拉斯压缩机组分别配置一套西门子200PLC 控制器，设置在其机组柜内;3 台优耐特斯压缩机组原自带西门子200PLC 控制器;另外新增4 个I/O 远程站，I/O 远程站内设置ET200 从站，相邻2 台冷干机共用一个I/O 远程站，8 台冷干机压力、温度等信号通过仪表电缆采集至I/O 远程站，所有的200PLC 控制站及ET200 从站通过Profibus-DP 与400PLC 通信。
2.2 控制系统的功能与设计
整套系统设备主要分成三大块：一是空压机机组内部设备，主要是空压机启停、加卸载控制及检测信号的采集、连锁控制;二是冷干机，其控制比较简单，主要是压力、温度检测点的采集;三是冷却塔及循环水泵，其所有信号直接采集至3#I/O 从站，由主PLC 直接控制。空压站控制系统的重点和难点是空压机的控制，所以下面主要介绍空压机控制系统，此控制系统选用西门子S7-400 控制器作为控制核心，与上位机通讯则采用工业以太网。
2.2.1 控制系统主要功能特点
(1)能够自动采集、显示空压机的各种运行参数，控制压风机运行。
(2)能够根据检测到的信号判断压风机的工作情况，故障时能及时发出报警信号，并根据故障类型停止压风机。
(3)具有启动、停止、正常停车、故障停车、紧急停车、保护及故障报警等功能
(4)具有多种控制方式自动集控方式：PLC 根据设定的工作时间和工作压力值、对运行中的空压机进行加载、卸荷就地控制方式：通过现场空压机组上的触摸屏按钮控制每台空压机的`启动、停机、加载、卸载。
(5)实现自动恒压供风在自动集控工作方式时，系统根据设定的供气压力值，自动控制卸荷或加载。当压力值当风压达到设定值时，自动停机(卸荷);风压降到低值时，自动启动或关闭卸荷阀。
(6)安全可靠的报警保护每台空压机均需具有：排气压力超限、排气超温、润滑油超温、主电机超载、冷却风机超载、电机绕组超温、空滤压差报警等保护功能
2.2.2200PLC 控制系统设计
空压机系统中涉及3 种不同空压机， 所以其控制方式也有不同，这里主要介绍英格索兰空压机，因其均配置独立的200PLC, 所以其主要的控制功能和信号采集、转换均通过200PLC 实现，下面主要介绍200PLC 的程序设计
2.2.3 英格索兰空压机启动控制设计与实现
其中，V98.6：空压机停机与再次启动需满足一定的间隔时间;M5.0：;T37：系统上电初始化延时3S 后才能启动空压机;M10.3：现场触摸屏画面启动信号;V99.3：远程人机界面启动信号;系统上电初始化3S 在没有故障并压力条件符合且满足再次启动所需间隔时间的情况下由触摸屏画面或者人机界面点击启动按钮即可启动空压机。
3 人机界面的设计
使用Wincc6.2 版本，采用了基于MicrosoftSQLServer2005的归档系统，组态的运行时脚本VBScript，具有较强数据压缩，集成输出(备份)功能的长期数据归档和友好的用户二次开发。整齐美观的人性化界面，为操作人员提供数据参考、操作，同时减轻视觉疲劳。
如图3 所示，清晰显示英格索兰空压机系统的流程图及其压力、温度等信号，点击图3 中的1# 空压机，弹出图4 所示的画面，这个小画面主要是控制控制空压机的启动、停止、加载、卸载、急停。
3.1 空压机的启动
(1)接通电源，电源正常信号，按下启动按钮，电机在“Y”型连接状态下启动运行，经延时10 - 20 秒后，由“Y”型转“△”正常运行。
(2)电机在“△”正常运行时，电磁阀才滞后得电，从而关闭放空，进入负载运行工作状态，压缩空气才在油气分离器中进一步地建立起压力。
3.2 空压机的停止
(1)正常停机时，按下停机按钮，压缩机将自动卸载，延时20 - 30 秒钟后，即压力降至0.1MPa 左右时机组停机。
(2)当运行中出现异常情况, 方可人工按下“紧急停机”按钮, 实行紧急停机。
4 结语
本次改造后，在空压机在运行过程中，减少了操作人员到现场的巡回次数，可以通过在中控室直接了解空压机的工作状况，对现场出现的异常情况发出的报警信号，可做出快速反应，另外采用可编程控制器对空压机进行控制，使其操作简便，并能充分发挥出各台空压机的性能，使系统在保证供气质量的前提下，实现最大限度的节能运行，同时设备有完善的故障判断、显示、记忆功能，可为操作人员迅速排除故障提供方便，系统的输出数据完整、精确，极大的方便了日常的数据管理，而且在运行过程中的安全性和稳定性也进一步得到提高。
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