浅谈基于MCGS的空压机PLC控制系统

 螺杆空压机是一种定容、回转式压缩机，主要通过螺杆的啮合和回转运动，完成吸气-封闭-压缩-排气周期。其优点是坚固耐用、维护方便，其缺点是输出压力不甚稳定，同等条件下的能源效率不及活塞空压机。螺杆空压机又分为双螺杆空压机和单螺杆空压机，目前市场占有率较大的是双螺杆空压机，具有绝大多数，但某些厂家的优质单螺杆空压机也不可小觑。

简单地说，压缩空气净化设备就是能对压缩空气进行净化处理的设备，也称压缩空气后处理设备。

空压机排出的压缩空气含有相对湿度的水份、微量的杂质和微量的油份；压缩空气的应用领域很广，当应用工艺对压缩空气品质有要求时，就必须配置压缩空气净化设备；因此，应根据应用工艺的要求合理选配净化设备。 

空压机是各工业企业、矿山及建筑行业的重要设备，其主要作用是为自动生产设备等提供持续的、具有一定压力的压缩空气，例如给注塑机供气，以保证其正常进行各种塑料制品的生产。空压机有很多种类，如螺杆式空压机、活塞式空压机、离心式空压机、涡旋式空压机等等，在很多行业得到广泛的运用。

　　本文针对继电器空压机控制系统自诊断监控能力缺失问题，研讨基于PLC平台的控制系统设计解决方案。

　　2空压机系统分析2.1工艺流程在空气压缩机控制系统中，采用空压机后端出气管道上安装的压力传感器来控制空气压缩机的压力。空压机启动时，加载电磁阀处于关闭状态，加载气缸不动作，变频器拖动电机空载运行，一段时间（可有控制器任意设定，一般设置为ls）后，加载电磁阀打开，空压机带载运行。当空气压缩机启动运行后，如果后端设备用气量较大，储气罐和后端管路中压缩气压力未达到压力上限值，则控制器动作加载阀，打开进气口，电机负载运行，不断地向后端管路产生压缩气。如果后端用气设备停止用气，后端管路和储气罐中压缩气压力渐渐升高，当达到压力上限设定值时，压力传感器发出卸载信号，加载电磁阀停止工作，进气口滤清器关闭，电机空载运行。

　　当空压机连续运行，压缩机主体温度会升高，当温度达到一定程度时（一般设定为80°C，可有控制器根据应用环境自行设定），风机开始运行，用子降低主机工作温度。

　　控保险起助回路柚压护水压保护肩动宪串砥时斯开油压报袖压低姐时柚压正常水压低JBE时水压iE常抽压低姐时停车水压低雎时停车热保栌运行指示电撕柑承动作，1ZJ闭合投入热保护系统，实现正常运行，如果起动时油压水压不正常则无法起动；系统正常运行过程中如果发生热保护动作、油压、水压保护动作则产生跳闸动作。

　　同时也可是看出系统采用的是常规继电连锁系统，系统机构较为复杂。

　　统空压机电气控制系统采用无系统故障指示的常规继电器方式，电气设备老化，线路混乱，仪表系统连锁复杂，造成设备管理复杂困难、技传统控制系统电路术要求较高，故障风机运行一段时间，主机温度下降，无法短时排除。在其控制中采用加载低于75°C风机停转。空压机的工艺流程如所示。

　　空压机控制系统的作用概括起来主要是四个方面：自动调节压缩机排气量，使储气罐的压力保持在设定范围内；在调温系统中，自动停止和启动风扇电机，使机头排气温度保持在设定范围内；在发生超温，超压，过电流等情况下报警或停机；在开机和停机时按设定时序启闭各电器元件2.2继电器电控系统分析传统的控制系统电路如所示。通过分析可知其工作原理：空压机启动时按下起动按钮SB2，油压水压正常启动回路导通，1C交流接触器闭合，交流接触器闭锁，电动机启阀――卸载阀来控制空压机的供气，由于用气设备的工作周期或是生产工艺的差别，使得用气量发生波动，有时会造成空压机频繁加载、卸载。空压机卸载后仍然工频运转，不仅浪费电能而且增加设备的机械磨损，并且加载是一个突然的过程，会对设备和电网造成较大的冲击。因此对空压机进行变频改造具有改善电机的启动和运行、减少设备的机械磨损、在一定范围内节约电能等效果。

　　3PLC解决方案设计3.1控制系统的总体要求空压机采用PLC控制系统，应满足如下要求：（1）整个控制系统的电源为交直流在线式切换，以保证PLC数据处理和控制在异常情况时（包括电源转换）能可靠进行工作；温度信号反馈作为判据，实现PLC控制启动、停止空压机；央处理模块、通信模块、电源模块、模拟量模块等，全部模块均为插拔式分体结构组件，符合工业控制级以上标准；按照压力采集信号（气罐压力P1、P2、P3、P4）所处的压力，自动启动主从空压机；每台空压机累计工作30分钟，启动排污阀15秒；所有的启停空压机及异常信号送入人机界面HMI进行处理；（5）满足工业生产现场运行条件，具有高可靠性和强抗干扰性能。

　　3.2控制系统硬件设计根据系统控制要求，拟采用双冗余设计，即使用2台空压机，两空压机互为备用。外配检测元件，分析元件、执行元件和人机界面构成。空压机检测元件有温度传感器、压力开关、压差开关等；分析元件主要是PLC；执行元件有加载电磁阀、放空电磁阀，接触器；人机界面主要是MCGSTPC触摸屏、按键和信号灯等。

　　基于日本欧姆龙PLC控制系统的原理设计如所示。PLC控制箱内电路控制原理如所示。流程图设计如所示。

　　空压机控制系统结构主贴《从机Atttt电31从究贱电*木压低PLC程序设计流程所建立的工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的工作，具有不同的特性。

　　是独立的运行系统，按照组态环境中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。

　　据操作人员不同，设定不同的使用权限，有效地保证了系统3.3系统调试成电源线及控制线的配线，注意变频器外围选购件（如：空开、断路器、电抗器等）的连接及所用动力线的线径、材质；器参数、人机界面组态设计；是否运转正常，若有故障，则根据具体故障现象排除故障，直至设备可以正常运行；（4）设备运行正常后根据实际的用气要求，调节合适的出气口压力，并使运行电流波动在很小的范围内（几安培以下），与电流波动相关的参数有，控制器P、I、D参数等，可视实际情况调节。

　　监测及显示本系统通过MCGS组态软件实现了对空压机运行所有参数的实时监控，使得各空压机当前的流置、供电参数、监控温度、监控压力等直观动态的显示在同一画面上，便于监控生产，实现了生产过程的实时管理和系统的可视化。

　　参量超限报警及故障诊断本工程对空压机系统的供电主电流、气缸排气温度、油温、风包温度、冷却水温、气缸压力、油压、断水等参量都设置了超限报警，运行过程中一旦参量值超限，组态软件可实现分类语音报警和动态画面提示，并可将报警信息存入报警信息数据库，供事后统计分析。针对每个设置有报警属性的参量，在组态时都给出了报瞢原因分析，因此，利用报瞽信息数据库可以生成故障专家诊断信息，以供现场人员检修时。按照规程，空压机系统的不同参量的报聱限值因季节而异，为适应这种状况，用循环策略实现了报警限值的在线设置。

　　存盘数据处理利用MCGS组态软件设置的历史报表、历史曲线以图表或曲线形式给出空压机关键参数在历史任意时刻的运行状态及变化趋势，以备现场操控人员查询、分析之用。由存盘数据提取和Excel报表输出构件制作的班报表、曰报表、月报表，可定期打印上报，克服了以前人工记录数据的繁琐与随意性。

　　5结束语经过现场调试验收，此设备已在现场运行一年多，运行可靠，对企业生产的安全稳定运行起到了重要作用。

　　基于PLC的空压机控制系统运行安全可靠、智能化程度高，良好的实时调节，友好的人机界面，有效克服了由人为因素造成的调节滞后等不利因素，操作简单、可实现无人值守。

　　在控制系统实施过程中，还可引入故障检测和故障诊断的处理程序，能够提高系统的智能化程度，有利于进一步改善控制系统的有效性和可靠性。通过优化调度策略、软件连锁保护等自动控制功能的应用，进一步将自动触升到更高层次，为确邝压机设备扰态腧点提供概对其他设级有很强的借鉴散。

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