壓縮機控制系統(tǒng)設(shè)計分析 本文關(guān)鍵詞：壓縮機，控制系統(tǒng)，分析，設(shè)計

壓縮機控制系統(tǒng)設(shè)計分析 本文簡介：摘要：本文以PLC控制系統(tǒng)設(shè)計為例，詳細(xì)闡述了壓縮機硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)設(shè)計，通過設(shè)計一套穩(wěn)定的PLC控制系統(tǒng)，可確保壓縮機系統(tǒng)順穩(wěn)運行關(guān)鍵詞：壓縮機PLC控制；硬件系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)；設(shè)計1緒論壓縮機是一種將低壓氣體提升為高壓氣體的從動的流體機械,已廣泛的使用在石油、天然氣、鋼鐵等國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)

壓縮機控制系統(tǒng)設(shè)計分析 本文內(nèi)容：

摘要：本文以PLC控制系統(tǒng)設(shè)計為例，詳細(xì)闡述了壓縮機硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)設(shè)計，通過設(shè)計一套穩(wěn)定的PLC控制系統(tǒng)，可確保壓縮機系統(tǒng)順穩(wěn)運行

關(guān)鍵詞：壓縮機PLC控制；硬件系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)；設(shè)計

1緒論

壓縮機是一種將低壓氣體提升為高壓氣體的從動的流體機械,已廣泛的使用在石油、天然氣、鋼鐵等國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，如何保障壓縮機的安全可靠運行，一套可靠的PLC控制系統(tǒng)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。本文以西門子S7-400系列PLC的應(yīng)用為例，詳細(xì)闡述了壓縮機控制系統(tǒng)設(shè)計的基本情況。

2系統(tǒng)設(shè)計整體思路

壓縮機系統(tǒng)現(xiàn)場主要自動化儀表檢測到的壓力、流量、溫度、液位等模擬量均為4~20mA電流信號，所有電機、閥門的啟�？刂啤⑦\行狀態(tài)返回均為干接點信號。所有調(diào)節(jié)閥門的控制為4~20mA電流信號，其運行反饋為4~20mA電流信號。現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)的采集和顯示，通過電纜與PLC進(jìn)行接口，與相應(yīng)PLC模塊接線，并與軟件系統(tǒng)配合，進(jìn)行相關(guān)控制程序的編寫和調(diào)試，CPU模塊進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)采集、運算處理、程序編寫后，實現(xiàn)了對現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)的監(jiān)控。上位監(jiān)控系統(tǒng)要求各流量、壓力、溫度、液位、振動等測點能夠?qū)崟r檢測，并有完整的上位運行歷史趨勢，便于相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢。輔助油泵、油霧風(fēng)扇等系統(tǒng)實現(xiàn)上位以脈沖方式控制的啟停操作，并在系統(tǒng)運行中能夠自動連鎖啟停。閥門系統(tǒng)在上位可以實現(xiàn)開關(guān)操作，并且上位有位置反饋、開關(guān)限位指示。風(fēng)量風(fēng)壓控制系統(tǒng)、防喘振閥操作系統(tǒng)設(shè)置了專門的上位操作畫面。完善的軟件監(jiān)控系統(tǒng)，為操作人員的日常操作提供方便。

3壓縮機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1壓縮機系統(tǒng)硬件構(gòu)成

壓縮機系統(tǒng)壓力、差壓檢測采用羅斯蒙特系列應(yīng)變式變送器，流量計采用孔板節(jié)流裝置，油箱液位檢測采用超聲波液位計或磁質(zhì)伸縮液位變送器，溫度檢測設(shè)備為PT100鉑熱電阻，入口導(dǎo)葉閥、防喘振閥采用氣動式閥門，以上設(shè)備共同構(gòu)成了壓縮機系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備。如圖1所示，壓縮機控制系統(tǒng)硬件采用西門子S7-400系列PLC，該系統(tǒng)設(shè)計為冗余控制，壓縮機系統(tǒng)的硬件主要元件為CPU417-4H，作為控制系統(tǒng)的運算和控制核心。IM153-2為接口模塊，主要實現(xiàn)CPU與從站信號模塊的連接。模擬量輸入模塊AI采用西門子6ES7331-7HF01-0AB0，模擬量輸出模塊AO采用西門子6ES7332-5HD01-0AB0，熱電阻輸入模塊RTD采用西門子6ES7331-7PF01-0AB0，開關(guān)量輸入模塊DI采用西門子6ES7321-1BL00-0AA0，開關(guān)量輸出模塊DO采用西門子6ES7322-1BL00-0AA0。S7-400系列PLC系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠、維護(hù)方便，控制精度高，為日常設(shè)備的正常運行提供了保障。

3.2壓縮機控制系統(tǒng)硬件組態(tài)

按照圖1所示的系統(tǒng)硬件圖，在壓縮機系統(tǒng)控制軟件中進(jìn)行硬件配置。在西門子PCS7中搭載系統(tǒng)硬件，建立SimaticHStation，系統(tǒng)各硬件組成需與現(xiàn)場實際安裝的各模塊型號版本完全一致，配置基于Profibus-DP的從站連接，建立系統(tǒng)從站4個，分別連接現(xiàn)場的模擬量輸入、模擬量輸出、開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出模塊，通訊模塊中建立網(wǎng)絡(luò)連接。在step7中組態(tài)PCStation，在項目Caofeidax01_Prj中，選擇insert→station→simaticpcstation，PCStation的名稱默認(rèn)為SIMATICPCStation(1)，將其改為與SCE中相同的名字CAOFEIDAX01-01，其1#槽選擇CP1613，2#槽選擇CP1613，3#槽選擇Application，其余操作員站、工程師的配置與此PCStation的建立方法相同。在硬件配置無誤后，對系統(tǒng)進(jìn)行編譯、下載。對操作員站或工程師站中SCE進(jìn)行配置，在1#槽選擇CP1613，2#槽選擇CP1613，3#槽選擇Application，可命名其名字為CAOFEIDAX01-01，完成對Stationconfigurationeditor的配置。同時，通過硬件組態(tài)，建立基于工業(yè)以太網(wǎng)與兩臺操作員站、工程師站的連接，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置。在ConfigureNetwork中選擇需要通訊的站中的CPU或WinccApplication，插入新的連接，即建立CPU417-4H與SimaticPCStation（即操作員站CAOFEIDAX01-01、CAOFEIDAX01-02，工程師站CAOFEIDAX01-ES）中WinccApplication之間的連接S7connection_1，其類型為S7冗余連接，網(wǎng)絡(luò)模式為以太網(wǎng)連接。需要說明的是每一個通訊的上位機（包括操作員站和工程師站）都需要建立這種連接。確認(rèn)所有連接配置無誤后，完成連接的“保存并編譯”，在編譯完成后，系統(tǒng)顯示“沒有錯誤”的信息，此時可以完成連接的下載。需要說明的是，編譯完成后系統(tǒng)顯示報警信息，則對連接的下載無影響，若顯示錯誤信息，則此鏈接將無法下載。需要對系統(tǒng)進(jìn)行重新配置查找錯誤，以確保其組態(tài)的正確性。PC站的組態(tài)完成后，在NetPro窗口中可將組態(tài)下載到“已選擇的關(guān)聯(lián)站點”中，也可將組態(tài)下載在到工程師站或操作員站中，需要說明的是向“已選擇的關(guān)聯(lián)站點”進(jìn)行組態(tài)下載，將會造成PLC的短暫停止工作，此時，應(yīng)避免對現(xiàn)場正常運行設(shè)備造成的停機。至此，完成所有硬件的組態(tài)。

4壓縮機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1壓縮機控制系統(tǒng)軟件組態(tài)

壓縮機軟件系統(tǒng)采用用西門子PCS7V7.0軟件，完成PLC程序的編寫和監(jiān)控畫面的制作。通過調(diào)試完成的監(jiān)控畫面可以實時監(jiān)測現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)，通過操作員站實現(xiàn)停機操作等。監(jiān)控畫面制作了詳細(xì)的歷史趨勢、操作員記錄、報警記錄等。系統(tǒng)軟件設(shè)計的重點是通過軟件設(shè)計實現(xiàn)壓縮機運行中的各種連鎖控制，實現(xiàn)潤滑油系統(tǒng)低油壓時的輔助油泵自啟、低低油壓停機、振動高停機、油溫高停機，實現(xiàn)機組運行時低流量、高壓力情況下的防喘振控制。在CFC編程環(huán)境下，左邊為庫，包括西門子自身提供的和用戶預(yù)先編寫好的塊，對于熟悉塊名稱的用戶可以在左下角直接輸入塊名搜索到你需要使用的塊。在CFC編程環(huán)境中完成所有的程序編寫，包括各種數(shù)據(jù)采集，控制，現(xiàn)場連鎖等。其編譯圖形如下所示，在編譯后，將程序下載至CPU中即可。在GraphicsDesigners中進(jìn)行相應(yīng)的圖形編輯，Wincc畫面制作完成后，啟動OS編譯。編譯完成后自動進(jìn)入Wincc中GraphicsDesigners畫面，在其中對畫面布局等進(jìn)行優(yōu)化。然后將程序下載至對應(yīng)的操作員站即可。

4.2壓縮機控制系統(tǒng)軟件抗干擾設(shè)計

軟件抗干擾中對部分重要數(shù)據(jù)采取軟件數(shù)字濾波技術(shù)算術(shù)平均值法等，涉及到跳機的主要連鎖點，可采用三選二控制策略，避免儀表受干擾誤動造成的影響。潤滑油壓低跳機連鎖采用三選二控制策略，PLC控制器實時采集潤滑油壓力開關(guān)的狀態(tài)信號，為了避免模塊故障或其供電電源造成的故障跳機，在實際使用時，將三個壓力開關(guān)信號接入不同的開關(guān)量輸入模塊，將三個開關(guān)量模塊分布于不同的DP從站，采用三個不同的空氣開關(guān)供電。當(dāng)控制系統(tǒng)程序檢測到三個壓力開關(guān)中的兩個或三個同時斷開，則控制系統(tǒng)發(fā)出停機信號。

5結(jié)束語

通過對壓縮機控制系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，其中包括控制系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，借助于西門子PCS7控制軟件進(jìn)行系統(tǒng)硬件和軟件組態(tài)，引入抗干擾設(shè)計理念，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，如此形成一套功能齊全、穩(wěn)定可靠的壓縮機控制系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1]張俊.高爐鼓風(fēng)機防喘振控制策略研究[D].同濟(jì)大學(xué)碩士論文，2008

作者：李亞軍 單位：陜西燃?xì)饧瘓F(tuán)工程有限公司