空压机的PLC控制系统探讨

摘要：空压机是一种用来压缩气体提高气体压力或输送气体的机械，其用途广泛。但是，普通空压机在运行中存在电能浪费、空压机元件易损耗等缺点。在国家大力提倡节能减耗的同时，本文介绍了一种基PLC的空压机控制系统设计, 主要介绍了PLC的定义及特点，空压机控制系统的简要介绍，基于PLC空压机系统的控制要求及具体设计等。

关键词：PLC；空压机；控制系统；

中图分类号：TL503.6 文献标识码： A

在我国能源日益紧张和浪费严重的形势下，高效低耗的节能技术受到人们 的关注。空压机作为制造业最常用的设备之所产生的廉价适用的压縮空气能源备受青睐。基于PLC的空压机的用途很广，几乎遍及工农业、国防、科技、民用等各个领域。它可以利用电动机将气体在压缩腔内进行压縮 ,并使压缩的气体具有一定压力。

一、PLC的定义及特点

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。它的特点表现在以下几个方面：

1．可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用专业的生产工艺制造，内部电路采取先进的抗干扰性技术，有很高的可靠性。同时，PLC具有硬件故障的自我检测功能，当出现故障时，可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编写器故障的诊断程序，使相应的电路及设备获得故障诊断保护，最终整个系统具有极高的可靠性。

2. 配套齐全，功能完善，适用性强

迄今为止，PLC已经形成了大、中、小各种规模的产品，可用于各种规模的工业场合。除了逻辑处理的功能以外，现代PLC大部分数据运算能力，都用于各种数字的控制领域。近年来，PLC的功能单元大量出现，使PLC进入了温度控制、位置控制、CNC等工业控制中。同时，PLC人机界面技术的发展及通信能力的增强，使PLC组成各种控制系统变得非常容易。

3．易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事打开了方便之门。

4．系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护起来也变得容易。

二、空压机控制系统的简要介绍

继电器电气控制系统

其逻辑功能由传统的继电器来完成的，比如控制时间,就有相应的时间继电器。继电器的动作一般与电磁有关，是一种电子控制器件,它具有控制系统和被控制系统，通常应用于自动控制电路中。它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

2. 智能单片机控制系统

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。目前，单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。比如导弹的导航装置、飞机上各种仪表的控制、广泛使用的各种智能IC卡、录像机、电子宠物等。

3．PLC控制系统

PLC控制系统是由模仿原继电器控制原理发展起来的。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令，通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。PLC用梯形图编程，在解算逻辑方面表现出快速的优点。在微秒量级，解算1K逻辑程序不到1毫秒。

4．DCS控制系统

DCS，分散控制系统的简称，国内一般习惯称之为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通信、显示和控制等4C技术。其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。

三、基于PLC空压机系统的控制要求

1．恒压控制

原料空压机的作用就是满足工艺要求送出一个压力恒定的气流，为分馏塔分馏提供原料空气，所以它的最基本的控制要求就是恒压控制。

2．防喘振控制

喘振工况是空压机系统的非正常工况，也是离心式压缩机特有的工况之一，具有破坏性。如果空压机出现喘振，则会直接损坏空压机设备，造成空分停车事故，所以必须要避免喘振现象的发生，以免造成更大的损失。

3．故障连锁逻辑控制

在空压机正常运行时，只要有任意一个监控参数达到连锁值，为了避免损坏设备，必须将空压机停车。这也是空压机的故障连锁控制的基本要求。

4．辅助安全控制

为了防止出口压力过高，空压机的出口压力设置了一个安全保护范围，使它工作在正常范围之内；为了防止空压机电动机超负荷工作，限制入口无限开大，通过电动机过载保护控制器的调节而减小负荷；实现空压机的自动加载大大方便了操作人员的操作，避免了操作升压时误操作而引起空压机喘振，缩短了人工加载的加载时间，具有升压快，升压电流小，节能的特点。

通过了解以上各个控制要求，控制策略的设计必须合理、有效地把各个要求都在控制系统中得以实现，从而对空压机的可靠运行提供重要的保障

三、PLC空压机控制系统的设计要求

1．具体的控制要求

基本控制要求为油压油温、断水保护、超限保护、排气温度超限保护、空压机气压超限压力保护、保护及故障、启动功能、停止功能、报警功能。当系统在自动集控工作方式时。系统根据设定的供气压力值，当冷却水压力、空压机油油压满足要求时，自动控制卸荷或加载。

2．系统的硬件设计

PLC主机选择留有少量的余量，连接时电源和CPU模块放在最左侧，扩展模拟量输入模块用扁平电缆与左侧的模块相连。系统所使用的电源均由交流稳压器进行滤波和稳压，很好地消除了现场环境中的电源干扰，保障了系统的稳定运行。

四、基于PLC空压机控制系统的应用

1．硬件施工

造成PLC信号采样出错的原因主要是: 传输信号短路或开路。当传输信号出现故障时, 现场信号无法传送给PLC，造成采样出错。因此，要提高PLC 输入信号的可靠性,采用可靠性高的开关接点、 高质量的传输导线、减少端子数量和一次表是必须的。但是规范的布线和屏蔽接地措施更具有实际意义。

2．软件编程

为使整个控制系统运行更加稳定，软件系统可靠性配套也是必不可少的。因此我们对控制软件进行了特别处理，对输入信号进行滤波处理要提高现场输入给空压机PLC控制系统的信号的可靠性,对于空压机储气罐的卸荷控制，为了防止卸荷阀在卸荷值附近频繁的动作，可以采用余量控制法程序段来解决这一问题。

总之，使用PLC空压机的控制系统后，减少大量的时间和中间继电器等器件，减少大量的安装接线时间。 加上开关柜体积的减小,可以节省大量的费用。同时，PLC 的故障率很低, 具有完善的自诊断和显示功能。PLC还可以进行网络化管理, 现场参数可以通过网络传送到监视屏幕中，为运行人员提供参考，同时它具有对历史数据的记忆功能，如果连上打印机就可以打印生产报表，免去运行人员抄写报表工作, 减轻了运行人员的工作量。

结语

对基于PLC的空压机控制系统的设计,不仅有效地排除了常排气的隐患，使得空压机工作条件大大改善, 提高了使用性能的安全性、可靠性，保证了空压机能长周期稳定运转，同时也取得了良好的经济效益。

参考文献

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