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西門子PLC及西門子變頻器用于空壓機控制

更新時間:2014-09-30      點擊次數(shù):1646

西門子PLC及西門子變頻器用于空壓機控制

在棉紡織企業(yè)廣泛使用噴氣織機的情況下,空壓站建設是一項重要的輔助工程??諌赫九鋫涞闹饕O備為離心式空氣壓縮機、冷凍式空氣干燥器,通過儲氣罐、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),以實現(xiàn)空壓站為生產(chǎn)一線保證不同壓力、不同負荷的用氣需求。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,自動調(diào)節(jié)供氣流量等是空壓站自動控制的基本任務。隨著自動化水平的不斷提高,關(guān)于建設無人值守空壓站的討論,是一個發(fā)展過程中的必然的課題。

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    空氣系統(tǒng)自動控制的必要性

    應用在天紡投資控股有限公司棉紡一工廠的空壓站,安裝有4臺70M3/min4臺,53M3/min4臺,48M3/min2臺,43M3/min4臺離心式空壓機和1臺42.5M3/min螺桿式空壓機,配有相應處理量的冷凍式干燥器??諌簷C設備自身帶有的CMC控制器,能夠自動控制和保護主機的運轉(zhuǎn),自動提示工作信息,具有故障報警和保護停機功能,能自動根據(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)和設備狀態(tài),具有RS422/485通訊接口,可以實現(xiàn)與現(xiàn)場控制室計算機監(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,將部分空壓機的實時運行數(shù)據(jù)通過RS422/485通訊接口采集進西門子PLC控制系統(tǒng),并將數(shù)據(jù)傳送到現(xiàn)場控制室的TPC1561HI上進行顯示,以代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表。但是沒有對空壓機進行控制。

    空壓機設備自帶的CMC控制器已經(jīng)能很好的控制單臺空壓機,但是不具備對空壓系統(tǒng)的整體調(diào)控能力。在空壓系統(tǒng)中,相對單臺空壓機的調(diào)整,空壓系統(tǒng)的整體自動調(diào)控具有更重要的意義:

    ■單臺空壓機無法保證空壓系統(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。

    ■可以實現(xiàn)無人操作,根據(jù)實際需要自動開機或加載空壓機以保持系統(tǒng)壓力。

    ■可以定時間斷地記錄空壓機運行數(shù)據(jù)和報警,如跳車、喘振、通訊故障、壓力等。

    在已有的西門子PLC系統(tǒng)中,沒有實現(xiàn)空壓系統(tǒng)的整體調(diào)控功能。由于空壓機自帶的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現(xiàn),對比原有的控制系統(tǒng),不需要增加硬件設備的投資,只需要改進和增加控制軟件即可實現(xiàn)空壓系統(tǒng)的整體控制。

    除空壓機設備外,還可以將與空壓機配套的冷凍式干燥器集成到RS422/485網(wǎng)絡中來,實現(xiàn)空壓供氣設備的全面自控。

    空壓站其他系統(tǒng)的自動控制

    除空壓供氣系統(tǒng)外,空壓站的其他系統(tǒng)也需要進行自動控制,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行參數(shù),進行數(shù)據(jù)處理和分析運算后,輸出控制信號給執(zhí)行機構(gòu)就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。

    自動控制具有以下優(yōu)點:

    ■操作簡單,可以實現(xiàn)無人值守;

    ■良好的實時調(diào)節(jié),防止了人為因素滯后;

    ■具有高可靠性;

    ■減輕工作人員負擔;

    ■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(機組自動開停控制);⑵系統(tǒng)自動排水控制;⑶循環(huán)水液位控制和自動加藥控制;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)的整體自動調(diào)控一般可以使用以下2種方法之一來實現(xiàn):

    ⑴采用西門子PLC系統(tǒng)進行通訊和控制。

    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)。當監(jiān)控計算機出現(xiàn)故障時,西門子PLC還可以按照設定的程序進行自動控制。

    第二種方法是通過控制系統(tǒng)的計算機進行單獨的分析運算進行控制,它具有較好的靈活性,但缺點是如果出現(xiàn)如計算機死機等故障時,有可能影響系統(tǒng)的正常運行。好在計算機的一般恢復往往不需要太多的時間。

    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)一起建立設備控制網(wǎng)絡,實現(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時遠程監(jiān)控,實現(xiàn)真正的無人值守。

    系統(tǒng)構(gòu)成

    對于以上討論,如果需要實現(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)絡接口,支持MODBUS等相關(guān)網(wǎng)絡通訊協(xié)議。該系統(tǒng)可以采用工業(yè)通訊網(wǎng)絡技術(shù)實施遠程聯(lián)網(wǎng)。空壓站自控設備可根據(jù)生產(chǎn)實際情況和各設備的特點,以及可能存在的問題,綜合各方面因素后確立分級控制網(wǎng)絡的實施方案,如圖1所示。

    ■硬件配置

    現(xiàn)場儀表,受控設備、執(zhí)行器、帶有串行通訊接口的設備(如空壓機,冷干機等),西門子PLC和監(jiān)控計算機。

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