PLC及組態(tài)軟件在空壓機(jī)輪換控制上的應(yīng)用
當(dāng)壓縮空氣需求量大時(shí)，為了保證可靠供應(yīng)，就需要安裝多臺空氣壓縮機(jī)。某單位是鐵路貨運(yùn)編組站，有五臺壓縮機(jī)，安裝時(shí)間、空壓機(jī)型號并不相同。而最多3臺工作即可滿足要求，另外2臺作為備用。要求五臺壓縮機(jī)工作時(shí)間基本相同，當(dāng)有一臺出現(xiàn)故障時(shí)就自動停機(jī)，當(dāng)故障消除時(shí)又自動投入。故障發(fā)生后，備用機(jī)在需要時(shí)投入運(yùn)行。我們根據(jù)工程要求，設(shè)計(jì)了自動輪換的PLC軟件。由工控機(jī)+組態(tài)軟件作為監(jiān)視管理用。PLC采用了正航A3系列。
2.3 系統(tǒng)的保護(hù)
初始開機(jī)或當(dāng)壓力由高向低變化時(shí)，要啟動多臺機(jī)器時(shí)，要延時(shí)一段時(shí)間在增加一臺機(jī)器投入運(yùn)行。本程序中延時(shí)時(shí)間為60S。而當(dāng)壓力升高時(shí)，也需要延時(shí)，但延時(shí)時(shí)間設(shè)置為5S。是因?yàn)閴毫σ欢ú荒艹^上限。延時(shí)的作用還可減少壓力在判斷點(diǎn)處時(shí)，頻繁啟動、停止機(jī)器。
而空壓機(jī)本身還有自己的壓力超高保護(hù)。當(dāng)用自動控制時(shí)，它本身的高壓保護(hù)點(diǎn)設(shè)置高于三臺全不啟動的F點(diǎn)。當(dāng)PLC系統(tǒng)故障時(shí)，恢復(fù)原來的設(shè)置即可。它又可以正常手動運(yùn)行了。
當(dāng)上位機(jī)——工控機(jī)出問題時(shí)，并不影響下位機(jī)PLC的運(yùn)行，還可以繼續(xù)工作。等工控機(jī)的維修完畢，投入工作，仍然工作正常。
三． 上位機(jī)及組態(tài)軟件
上位機(jī)采用研華IPC610。組態(tài)軟件采用MCGS。在上位機(jī)監(jiān)視各臺機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。各臺機(jī)器的工況一目了然。當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)工控機(jī)發(fā)出聲音報(bào)警。當(dāng)有某臺機(jī)器工況變化時(shí)，工控機(jī)以聲音形式報(bào)告。工控機(jī)的聲音是事先錄制好的聲音文件，在需要時(shí)由MCGS調(diào)用。
四． 應(yīng)用效果
采用了PLC及組態(tài)軟件后，明顯減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了自動化水平。并且有歷史故障記錄。受到客戶的好評。
一． 概述
1．1 幾個(gè)名詞
五臺機(jī)器根據(jù)其工作狀況不同，可以分為以下幾種工況。
運(yùn)行：空壓機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)中，正在對系統(tǒng)供應(yīng)壓縮氣體。
停機(jī)：沒有運(yùn)行。如果儲罐壓力低于設(shè)定值時(shí)，可以投入運(yùn)行。
待機(jī)：沒有運(yùn)行，也不在停機(jī)狀態(tài)。即便是壓力低于設(shè)定壓力也不會啟動。
故障；空壓機(jī)出現(xiàn)故障，等待維修，無法投入運(yùn)行。
主機(jī)：當(dāng)壓力低時(shí)，最先啟動的那臺為主機(jī)。
補(bǔ)機(jī)：當(dāng)主機(jī)已經(jīng)運(yùn)行壓力仍然低于要求壓力時(shí)，要補(bǔ)充啟動的機(jī)器為補(bǔ)機(jī)。
五臺壓縮機(jī)依次編號為1、2、3、4、5號。
其中處在運(yùn)行中的壓縮機(jī)最多為3臺。停機(jī)的壓縮機(jī)應(yīng)該保證為0、1或2臺。待機(jī)的壓縮機(jī)最多為2臺。故障機(jī)最多為2臺。主機(jī)為1臺，補(bǔ)機(jī)為2臺。
運(yùn)行：空壓機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)中，正在對系統(tǒng)供應(yīng)壓縮氣體。
停機(jī)：沒有運(yùn)行。如果儲罐壓力低于設(shè)定值時(shí)，可以投入運(yùn)行。
待機(jī)：沒有運(yùn)行，也不在停機(jī)狀態(tài)。即便是壓力低于設(shè)定壓力也不會啟動。
故障；空壓機(jī)出現(xiàn)故障，等待維修，無法投入運(yùn)行。
主機(jī)：當(dāng)壓力低時(shí)，最先啟動的那臺為主機(jī)。
補(bǔ)機(jī)：當(dāng)主機(jī)已經(jīng)運(yùn)行壓力仍然低于要求壓力時(shí)，要補(bǔ)充啟動的機(jī)器為補(bǔ)機(jī)。
五臺壓縮機(jī)依次編號為1、2、3、4、5號。
其中處在運(yùn)行中的壓縮機(jī)最多為3臺。停機(jī)的壓縮機(jī)應(yīng)該保證為0、1或2臺。待機(jī)的壓縮機(jī)最多為2臺。故障機(jī)最多為2臺。主機(jī)為1臺，補(bǔ)機(jī)為2臺。
1．2 壓力設(shè)置
壓力段設(shè)置如下圖：
壓力由模擬量模塊采集，以數(shù)字形式設(shè)置壓力段。壓力由壓力變送器采集，轉(zhuǎn)換為DC 0-10V電壓，送給PLC的模擬量模塊。經(jīng)過調(diào)零及增益調(diào)整，0-1Mpa對應(yīng)數(shù)字量為0-1000。要求的壓力范圍為0.62-0.75Mpa，對應(yīng)數(shù)字量為620-750。
1．3 控制要求
五臺壓縮機(jī)中有三臺運(yùn)行即滿足壓力需求。開機(jī)前首先要選擇主機(jī)。沒有故障機(jī)時(shí)，一旦主機(jī)選定，輔機(jī)依次為主機(jī)后的2臺。主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，主機(jī)后最近的輔機(jī)上升為主機(jī)，原來排在補(bǔ)機(jī)后的待機(jī)壓縮機(jī)上升為停機(jī)狀態(tài)。當(dāng)輔機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，最近的處在待機(jī)狀態(tài)的壓縮機(jī)上升為停機(jī)狀態(tài)。本程序中主機(jī)的選擇要通過手動操作完成。在無故障時(shí)，如1號機(jī)為主機(jī)，2、3好為輔機(jī)，2、3號為主機(jī)時(shí)，依此類推。當(dāng)4號為主機(jī)時(shí)，5號及1號為補(bǔ)機(jī)。當(dāng)5號為主機(jī)時(shí)，1、2號為補(bǔ)機(jī)。依此循環(huán)。
當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，維修完成后，要手動復(fù)位；視其所排的次序及其后的機(jī)器工作狀態(tài)來決定其能否投入正常狀態(tài)。如果壓力高，其次序后的機(jī)器都沒有運(yùn)行它可以投入正常狀態(tài)。比如1號為主機(jī)，2號要恢復(fù)故障，當(dāng)按下其復(fù)位按鈕后，3號如正運(yùn)行，它要等3號停機(jī)后才能恢復(fù)為1號主機(jī)，在3號停機(jī)前它一直等待。2號恢復(fù)為1號補(bǔ)機(jī)后，原來的2號補(bǔ)機(jī)變成待機(jī)狀態(tài)。
初始啟動時(shí)，空氣儲罐壓力為0。先啟動第一臺。如壓力不夠，在B點(diǎn)以下，經(jīng)過一段延時(shí)啟動第二臺。當(dāng)壓力檢測經(jīng)過一段時(shí)間延時(shí)，還在A點(diǎn)以下時(shí)，啟動第三臺。最多啟動三臺。每臺啟動后要壓力檢測要經(jīng)過延時(shí)處理，以防止在壓力臨界時(shí)頻繁啟動停止。延時(shí)的時(shí)間根據(jù)系統(tǒng)狀況確定，本程序中為T1是60S。當(dāng)壓力達(dá)到或超過D點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間延時(shí)，本程序中為T2是5S，壓力仍在D點(diǎn)以上即停止最后啟動的那臺，即2號補(bǔ)機(jī)。壓力達(dá)到或超過E點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過延時(shí)檢測停1號補(bǔ)機(jī)。壓力達(dá)到或超過F點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過延時(shí)檢測停主機(jī)，三臺全部停止，都處在停機(jī)狀態(tài)。
二．程序的編寫
本程序?yàn)橄绕鸷笸７绞娇刂疲鳈C(jī)手動選擇。故障恢復(fù)按鈕按下后要等條件允許才恢復(fù)。本程序的思路適合于各種有步進(jìn)功能的PLC。
2．1 程序的基本結(jié)構(gòu)
模擬輸入模塊調(diào)零并調(diào)整增益以滿足要求。模擬量在程序中并不經(jīng)過運(yùn)算處理，僅用作壓力界限的判斷。程序有自動運(yùn)行程序，有手動運(yùn)行程序。在手動時(shí)，各臺壓縮機(jī)由手動起停操作。在自動模式時(shí)，有步進(jìn)程序控制。
程序中壓縮機(jī)臺數(shù)控制采用步進(jìn)程序判斷。當(dāng)選擇好主機(jī)并按下啟動按鈕時(shí)程序進(jìn)入步進(jìn)程序。由壓力界限值及實(shí)時(shí)采集的壓力值判斷應(yīng)啟動的臺數(shù)。
2．2 步進(jìn)程序
當(dāng)選擇好主機(jī)后，輔機(jī)就為其次序號碼后面的機(jī)器。“自動啟動”按鈕按下時(shí)，就啟動步進(jìn)程序。步進(jìn)程序有1臺運(yùn)行的程序，有2臺運(yùn)行的程序，有3臺運(yùn)行的程序。結(jié)構(gòu)如下：
初始開機(jī)或當(dāng)壓力由高向低變化時(shí)，要啟動多臺機(jī)器時(shí)，要延時(shí)一段時(shí)間在增加一臺機(jī)器投入運(yùn)行。本程序中延時(shí)時(shí)間為60S。而當(dāng)壓力升高時(shí)，也需要延時(shí)，但延時(shí)時(shí)間設(shè)置為5S。是因?yàn)閴毫σ欢ú荒艹^上限。延時(shí)的作用還可減少壓力在判斷點(diǎn)處時(shí)，頻繁啟動、停止機(jī)器。
而空壓機(jī)本身還有自己的壓力超高保護(hù)。當(dāng)用自動控制時(shí)，它本身的高壓保護(hù)點(diǎn)設(shè)置高于三臺全不啟動的F點(diǎn)。當(dāng)PLC系統(tǒng)故障時(shí)，恢復(fù)原來的設(shè)置即可。它又可以正常手動運(yùn)行了。
當(dāng)上位機(jī)——工控機(jī)出問題時(shí)，并不影響下位機(jī)PLC的運(yùn)行，還可以繼續(xù)工作。等工控機(jī)的維修完畢，投入工作，仍然工作正常。
三． 上位機(jī)及組態(tài)軟件
上位機(jī)采用研華IPC610。組態(tài)軟件采用MCGS。在上位機(jī)監(jiān)視各臺機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。各臺機(jī)器的工況一目了然。當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)工控機(jī)發(fā)出聲音報(bào)警。當(dāng)有某臺機(jī)器工況變化時(shí)，工控機(jī)以聲音形式報(bào)告。工控機(jī)的聲音是事先錄制好的聲音文件，在需要時(shí)由MCGS調(diào)用。
四． 應(yīng)用效果
采用了PLC及組態(tài)軟件后，明顯減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了自動化水平。并且有歷史故障記錄。受到客戶的好評。
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