【壓縮機網(wǎng)】空氣壓縮機作為氣動(dòng)控制系統的氣源設備，其在運行過(guò)程中的穩定程度和可靠性直接關(guān)系到生產(chǎn)安全性。由于早期的電氣控制多為繼電器線(xiàn)路，長(cháng)期運行容易老化，從而使靈敏度降低，在運行過(guò)程中會(huì )經(jīng)常出現停機故障……
1、引言
空氣壓縮機作為氣動(dòng)控制系統的氣源設備，其在運行過(guò)程中的穩定程度和可靠性直接關(guān)系到生產(chǎn)安全性。由于早期的電氣控制多為繼電器線(xiàn)路，長(cháng)期運行容易老化，從而使靈敏度降低，在運行過(guò)程中會(huì )經(jīng)常出現停機故障，給正常生產(chǎn)造成影響。采用可編程控制器技術(shù)改造空氣壓縮機的控制，克服了傳統的純繼電器控制電路的不足，不僅可以完成對開(kāi)關(guān)量控制，還能實(shí)現對模擬量進(jìn)行控制。滿(mǎn)足了系統對控制準確性和安全性的要求。
本文采用西門(mén)子公司的s7-300可編程控制器，對兩臺柳州柳二空機械股份有限公司（原柳州第二空氣壓縮機總廠(chǎng)）生產(chǎn)的zw-3/7型無(wú)油潤滑空氣壓縮機及其氣體干燥器進(jìn)行控制。本控制系統是在原生產(chǎn)線(xiàn)控制基礎上，進(jìn)行i/o口擴展從而達到空壓機的控制目的。
2、系統工作過(guò)程
2.1 空氣壓縮機組的工作過(guò)程
在設備上電開(kāi)機后，系統s*先對空縮機的運行條件進(jìn)行檢查，當冷卻水壓力、空壓機曲軸箱油壓滿(mǎn)足要求時(shí)，1＃機啟動(dòng)，2＃機作為備用，其啟動(dòng)方式均采用y-δ起動(dòng)方式，y-δ起動(dòng)延時(shí)為6秒。起動(dòng)后，儲氣罐開(kāi)始充氣，在儲氣罐壓力達到設定值0.7MPa時(shí)空縮機進(jìn)氣閥關(guān)閉，機器空運轉。當儲氣罐壓力下降到0.65MPa時(shí)，進(jìn)氣閥打開(kāi)，再次進(jìn)行充氣。由于故障等原因使儲氣罐壓力降到設定值0.55MPa時(shí)，且1#機處于停機狀態(tài)，則2#機起動(dòng)并正常運行，其運行原理同1#機相同，繼續對儲氣罐充氣。在儲氣罐壓力降到0.55MPa時(shí)，且2#機處于停機狀態(tài)，1＃機起動(dòng)并正常運行。與此同時(shí)，兩臺機器的正常運行時(shí)間均為12小時(shí)，也就是說(shuō)，一臺機器運行到12小時(shí)時(shí)，無(wú)論其有無(wú)故障，或是儲氣罐壓力是否低于0.55MPa，均要停機并啟動(dòng)另一臺機器。
2.2 氣體干燥設備的工作原理
兩臺壓縮機共用一臺氣體干燥設備。該設備是采用柳州柳二空機械股份有限公司生產(chǎn)的gwu系列無(wú)熱氣體干燥器，其工作原理如圖1所示。開(kāi)機后，A塔先做吸附運行，B塔做再生運行。在設定的時(shí)序控制下，進(jìn)氣電磁閥a2打開(kāi)a1、b1、b2均關(guān)閉，壓縮空氣經(jīng)a2閥，從底部進(jìn)入A塔，在向上運輸過(guò)程中，氣體中的水分被塔內吸附劑吸掉，干燥的氣體通過(guò)梭閥c進(jìn)入儲氣缺罐，與此同時(shí)，在a2打開(kāi)后，經(jīng)延時(shí)10秒b1打開(kāi)，用B塔中的殘余氣體從上到下運動(dòng)，將吸附劑中的小分從b1閥帶出，經(jīng)消聲器排空。其開(kāi)啟的10秒時(shí)間是進(jìn)行b塔脫附工作。在a2打開(kāi)后延時(shí)十分鐘后b2電磁閥打開(kāi)，同時(shí)a2閥關(guān)閉，B塔進(jìn)行充氣，十秒后，a1閥打開(kāi)，A塔中剩余氣體從上至下經(jīng)a1閥，從d消聲器排出，并將A塔中水分帶出，使A塔脫附，經(jīng)延時(shí)十秒a1閥關(guān)閉。此時(shí)，由于A(yíng)塔中的壓力下降，B塔中的壓力上長(cháng)，梭閥c將A排氣口關(guān)閉，將B排氣口打開(kāi)。同理，在b2閥開(kāi)啟十分鐘后，a2閥打開(kāi)，b2閥關(guān)閉，延時(shí)十秒，b1閥打開(kāi)，使B塔進(jìn)行脫附運行。就這樣兩塔交替運行，進(jìn)行對氣體的干燥。
3、系統的控制要求
3.1 空氣壓縮機的控制要求
?。?）開(kāi)機前按通電源，所有安裝在中控室和現場(chǎng)的狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮，顯示當前狀態(tài)。
?。?）按下起動(dòng)按鈕，空壓機按y-δ方式起動(dòng)，進(jìn)氣口電磁閥打開(kāi)，開(kāi)始給儲氣罐充氣。另外，在起動(dòng)時(shí)，不要求兩臺機器同時(shí)運行，但可選任意一臺先運行。
?。?）正在運行的機器，運行時(shí)間超過(guò)12小時(shí)或故障，備用機起動(dòng)，并運行。
?。?）在運行過(guò)程中，如果發(fā)生水壓、油壓不足，立刻停機，并發(fā)出指示。
?。?）按下停止按鈕，停機。
3.2 氣體干燥器的控制要求
氣體干燥器的控制與空壓機的運行同步，與空壓機的電源一并打開(kāi)，其起動(dòng)受空壓機的主接觸器的控制。
4、系統硬件設計
4.1 系統配置
本設計所選用的是s7-300的標準型cpu，i/o口選用sm321和sm322數字量輸入/輸出模塊及sm331模擬量輸入模塊，在其三號擴展槽的第二個(gè)sm口上依次進(jìn)行擴展。
4.2 擴展單元i/ｏ分配及接線(xiàn)
對西門(mén)子s7-300的擴展口進(jìn)行分配，其接i/ｏ口定義如附表所示。
開(kāi)關(guān)量信號的采集，空壓機在高速運行時(shí)，必須有很好的冷卻系統和潤滑系統，以避免運行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量對機器造成損壞。所以水壓、油壓是s*先要考慮的，采用壓力開(kāi)關(guān)進(jìn)行這些量的采集，并連接到其數字量輸入模塊sm321上，起始地址為100.0-100.3。模擬量的采集主要是用于測試儲氣罐的壓力，以控制空壓機運行。這些量需要用壓力變送器進(jìn)行采集，并將0-1MPa 的壓力轉換成4-20ma的電流信號送到模擬量輸入模塊sm331上，其起始地址為672-687。其硬件接線(xiàn)如圖2所示。
對于空壓機的y-δ起動(dòng)，雖然在軟件程序設計中已經(jīng)對其進(jìn)行km2和km3、km5和km6的互鎖，但為了其運行的安全性，所以在硬件連接中再一次對其進(jìn)行互鎖，確保起動(dòng)時(shí)由于觸點(diǎn)燒蝕或其它故障造成不能斷開(kāi)而產(chǎn)生短路情況。氣體干燥器部分有四個(gè)電磁閥，這四個(gè)閥的在電源接通后，由km1和km4進(jìn)行控制，無(wú)論是1＃機還是2＃一旦起動(dòng)，氣體干燥器就開(kāi)始工作，其A塔下面的a2閥打開(kāi)，A塔先行工作。然后按前述的工作原理進(jìn)行工作。用km1和km2控制這一部分能保證氣體干燥器與空壓機的同步工作。
5、軟件設計
5.1 空壓機控制
依據空壓機的工作原理設計其運行程序。開(kāi)機，檢查其水壓、油壓，在這些條件滿(mǎn)足時(shí)1#機起動(dòng)，并開(kāi)始正常運轉。在此要注意的是，在運動(dòng)中2#機的起動(dòng)，由于它一方面要受到定時(shí)器的控制，還要受到儲氣罐的壓力控制，當儲氣罐的壓力低于0.55MPa時(shí)，這說(shuō)明1#機故障，所以2#機起動(dòng)。但是這與1#機的初始條件相同，在開(kāi)機時(shí)，儲氣罐的壓力為0，兩臺機器都可以運行。因此在這里要求通過(guò)壓力變送器和km1、km4共同對開(kāi)機進(jìn)行控制。km1、km4分別與壓力變送器串接進(jìn)行對兩臺機器的互鎖運行控制。其主機和備用機的運行梯形圖如圖3所示，通過(guò)i672與q108.3控制1#機起動(dòng)，i672與q108.0控制2#機的起動(dòng)。這樣就使得，當壓力低于設定值0.55MPa時(shí)，兩臺機器不至于同時(shí)起動(dòng)。
5.2 氣體干燥器系統控制
空壓機氣體干燥器系統的梯形圖如圖4所示。對氣體干燥器的控制，主要依據兩臺空壓機的起動(dòng)情況而定。作為共用部分，無(wú)論哪一臺機器起動(dòng)都要求氣體干燥運行，因此，在氣體干燥的梯形圖中不必設計起、停按鈕，而是通過(guò)q108.0和q108.3即1#、2#機的km1、km4來(lái)完成其控制。
6、結束語(yǔ)
本次改造后，在空壓機在運行過(guò)程中，減少了操作人員到現場(chǎng)的巡回次數，可以通過(guò)在中控室直接觀(guān)察空壓機的工作狀況，對現場(chǎng)出現的異常情況發(fā)出的報警信號，可做出快速反應，而不是像以前那樣，等到其它氣動(dòng)控制的設備出現氣壓不足報警時(shí)才發(fā)現空壓機系統有問(wèn)題。經(jīng)過(guò)這一年多的運行，除了設備的機械故障外，基本上沒(méi)有出現控制上面的問(wèn)題，完全符合設計要求。采用可編程控制器對空壓機的控制，使其操作簡(jiǎn)便，而且在運行過(guò)程中的安全性和穩定性也進(jìn)一步得到提高。
【壓縮機網(wǎng)】空氣壓縮機作為氣動(dòng)控制系統的氣源設備，其在運行過(guò)程中的穩定程度和可靠性直接關(guān)系到生產(chǎn)安全性。由于早期的電氣控制多為繼電器線(xiàn)路，長(cháng)期運行容易老化，從而使靈敏度降低，在運行過(guò)程中會(huì )經(jīng)常出現停機故障……
1、引言
空氣壓縮機作為氣動(dòng)控制系統的氣源設備，其在運行過(guò)程中的穩定程度和可靠性直接關(guān)系到生產(chǎn)安全性。由于早期的電氣控制多為繼電器線(xiàn)路，長(cháng)期運行容易老化，從而使靈敏度降低，在運行過(guò)程中會(huì )經(jīng)常出現停機故障，給正常生產(chǎn)造成影響。采用可編程控制器技術(shù)改造空氣壓縮機的控制，克服了傳統的純繼電器控制電路的不足，不僅可以完成對開(kāi)關(guān)量控制，還能實(shí)現對模擬量進(jìn)行控制。滿(mǎn)足了系統對控制準確性和安全性的要求。
本文采用西門(mén)子公司的s7-300可編程控制器，對兩臺柳州柳二空機械股份有限公司（原柳州第二空氣壓縮機總廠(chǎng)）生產(chǎn)的zw-3/7型無(wú)油潤滑空氣壓縮機及其氣體干燥器進(jìn)行控制。本控制系統是在原生產(chǎn)線(xiàn)控制基礎上，進(jìn)行i/o口擴展從而達到空壓機的控制目的。
2、系統工作過(guò)程
2.1 空氣壓縮機組的工作過(guò)程
在設備上電開(kāi)機后，系統s*先對空縮機的運行條件進(jìn)行檢查，當冷卻水壓力、空壓機曲軸箱油壓滿(mǎn)足要求時(shí)，1＃機啟動(dòng)，2＃機作為備用，其啟動(dòng)方式均采用y-δ起動(dòng)方式，y-δ起動(dòng)延時(shí)為6秒。起動(dòng)后，儲氣罐開(kāi)始充氣，在儲氣罐壓力達到設定值0.7MPa時(shí)空縮機進(jìn)氣閥關(guān)閉，機器空運轉。當儲氣罐壓力下降到0.65MPa時(shí)，進(jìn)氣閥打開(kāi)，再次進(jìn)行充氣。由于故障等原因使儲氣罐壓力降到設定值0.55MPa時(shí)，且1#機處于停機狀態(tài)，則2#機起動(dòng)并正常運行，其運行原理同1#機相同，繼續對儲氣罐充氣。在儲氣罐壓力降到0.55MPa時(shí)，且2#機處于停機狀態(tài)，1＃機起動(dòng)并正常運行。與此同時(shí)，兩臺機器的正常運行時(shí)間均為12小時(shí)，也就是說(shuō)，一臺機器運行到12小時(shí)時(shí)，無(wú)論其有無(wú)故障，或是儲氣罐壓力是否低于0.55MPa，均要停機并啟動(dòng)另一臺機器。
2.2 氣體干燥設備的工作原理
兩臺壓縮機共用一臺氣體干燥設備。該設備是采用柳州柳二空機械股份有限公司生產(chǎn)的gwu系列無(wú)熱氣體干燥器，其工作原理如圖1所示。開(kāi)機后，A塔先做吸附運行，B塔做再生運行。在設定的時(shí)序控制下，進(jìn)氣電磁閥a2打開(kāi)a1、b1、b2均關(guān)閉，壓縮空氣經(jīng)a2閥，從底部進(jìn)入A塔，在向上運輸過(guò)程中，氣體中的水分被塔內吸附劑吸掉，干燥的氣體通過(guò)梭閥c進(jìn)入儲氣缺罐，與此同時(shí)，在a2打開(kāi)后，經(jīng)延時(shí)10秒b1打開(kāi)，用B塔中的殘余氣體從上到下運動(dòng)，將吸附劑中的小分從b1閥帶出，經(jīng)消聲器排空。其開(kāi)啟的10秒時(shí)間是進(jìn)行b塔脫附工作。在a2打開(kāi)后延時(shí)十分鐘后b2電磁閥打開(kāi)，同時(shí)a2閥關(guān)閉，B塔進(jìn)行充氣，十秒后，a1閥打開(kāi)，A塔中剩余氣體從上至下經(jīng)a1閥，從d消聲器排出，并將A塔中水分帶出，使A塔脫附，經(jīng)延時(shí)十秒a1閥關(guān)閉。此時(shí)，由于A(yíng)塔中的壓力下降，B塔中的壓力上長(cháng)，梭閥c將A排氣口關(guān)閉，將B排氣口打開(kāi)。同理，在b2閥開(kāi)啟十分鐘后，a2閥打開(kāi)，b2閥關(guān)閉，延時(shí)十秒，b1閥打開(kāi)，使B塔進(jìn)行脫附運行。就這樣兩塔交替運行，進(jìn)行對氣體的干燥。
3、系統的控制要求
3.1 空氣壓縮機的控制要求
?。?）開(kāi)機前按通電源，所有安裝在中控室和現場(chǎng)的狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮，顯示當前狀態(tài)。
?。?）按下起動(dòng)按鈕，空壓機按y-δ方式起動(dòng)，進(jìn)氣口電磁閥打開(kāi)，開(kāi)始給儲氣罐充氣。另外，在起動(dòng)時(shí)，不要求兩臺機器同時(shí)運行，但可選任意一臺先運行。
?。?）正在運行的機器，運行時(shí)間超過(guò)12小時(shí)或故障，備用機起動(dòng)，并運行。
?。?）在運行過(guò)程中，如果發(fā)生水壓、油壓不足，立刻停機，并發(fā)出指示。
?。?）按下停止按鈕，停機。
3.2 氣體干燥器的控制要求
氣體干燥器的控制與空壓機的運行同步，與空壓機的電源一并打開(kāi)，其起動(dòng)受空壓機的主接觸器的控制。
4、系統硬件設計
4.1 系統配置
本設計所選用的是s7-300的標準型cpu，i/o口選用sm321和sm322數字量輸入/輸出模塊及sm331模擬量輸入模塊，在其三號擴展槽的第二個(gè)sm口上依次進(jìn)行擴展。
4.2 擴展單元i/ｏ分配及接線(xiàn)
對西門(mén)子s7-300的擴展口進(jìn)行分配，其接i/ｏ口定義如附表所示。
開(kāi)關(guān)量信號的采集，空壓機在高速運行時(shí)，必須有很好的冷卻系統和潤滑系統，以避免運行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量對機器造成損壞。所以水壓、油壓是s*先要考慮的，采用壓力開(kāi)關(guān)進(jìn)行這些量的采集，并連接到其數字量輸入模塊sm321上，起始地址為100.0-100.3。模擬量的采集主要是用于測試儲氣罐的壓力，以控制空壓機運行。這些量需要用壓力變送器進(jìn)行采集，并將0-1MPa 的壓力轉換成4-20ma的電流信號送到模擬量輸入模塊sm331上，其起始地址為672-687。其硬件接線(xiàn)如圖2所示。
對于空壓機的y-δ起動(dòng)，雖然在軟件程序設計中已經(jīng)對其進(jìn)行km2和km3、km5和km6的互鎖，但為了其運行的安全性，所以在硬件連接中再一次對其進(jìn)行互鎖，確保起動(dòng)時(shí)由于觸點(diǎn)燒蝕或其它故障造成不能斷開(kāi)而產(chǎn)生短路情況。氣體干燥器部分有四個(gè)電磁閥，這四個(gè)閥的在電源接通后，由km1和km4進(jìn)行控制，無(wú)論是1＃機還是2＃一旦起動(dòng)，氣體干燥器就開(kāi)始工作，其A塔下面的a2閥打開(kāi)，A塔先行工作。然后按前述的工作原理進(jìn)行工作。用km1和km2控制這一部分能保證氣體干燥器與空壓機的同步工作。
5、軟件設計
5.1 空壓機控制
依據空壓機的工作原理設計其運行程序。開(kāi)機，檢查其水壓、油壓，在這些條件滿(mǎn)足時(shí)1#機起動(dòng)，并開(kāi)始正常運轉。在此要注意的是，在運動(dòng)中2#機的起動(dòng)，由于它一方面要受到定時(shí)器的控制，還要受到儲氣罐的壓力控制，當儲氣罐的壓力低于0.55MPa時(shí)，這說(shuō)明1#機故障，所以2#機起動(dòng)。但是這與1#機的初始條件相同，在開(kāi)機時(shí)，儲氣罐的壓力為0，兩臺機器都可以運行。因此在這里要求通過(guò)壓力變送器和km1、km4共同對開(kāi)機進(jìn)行控制。km1、km4分別與壓力變送器串接進(jìn)行對兩臺機器的互鎖運行控制。其主機和備用機的運行梯形圖如圖3所示，通過(guò)i672與q108.3控制1#機起動(dòng)，i672與q108.0控制2#機的起動(dòng)。這樣就使得，當壓力低于設定值0.55MPa時(shí)，兩臺機器不至于同時(shí)起動(dòng)。
5.2 氣體干燥器系統控制
空壓機氣體干燥器系統的梯形圖如圖4所示。對氣體干燥器的控制，主要依據兩臺空壓機的起動(dòng)情況而定。作為共用部分，無(wú)論哪一臺機器起動(dòng)都要求氣體干燥運行，因此，在氣體干燥的梯形圖中不必設計起、停按鈕，而是通過(guò)q108.0和q108.3即1#、2#機的km1、km4來(lái)完成其控制。
6、結束語(yǔ)
本次改造后，在空壓機在運行過(guò)程中，減少了操作人員到現場(chǎng)的巡回次數，可以通過(guò)在中控室直接觀(guān)察空壓機的工作狀況，對現場(chǎng)出現的異常情況發(fā)出的報警信號，可做出快速反應，而不是像以前那樣，等到其它氣動(dòng)控制的設備出現氣壓不足報警時(shí)才發(fā)現空壓機系統有問(wèn)題。經(jīng)過(guò)這一年多的運行，除了設備的機械故障外，基本上沒(méi)有出現控制上面的問(wèn)題，完全符合設計要求。采用可編程控制器對空壓機的控制，使其操作簡(jiǎn)便，而且在運行過(guò)程中的安全性和穩定性也進(jìn)一步得到提高。
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