臺達PLC在螺桿式空壓機的應用

摘要: 本文主要論述了臺達PLC和人機界面在大功率空壓機的應用及其在該領域展示的一系列優點。

一、設計意圖
　　基于成本原因，長期以來空壓機制造行業所采用的控制系統均采用單片機控制、數碼管指示工作狀態及指示參數值。雖然該系統制造成本低，但卻難以應付自身的易受干擾、修改工藝程序及功能擴展不方便等缺陷和客戶提出的一系列挑戰。另外，工廠生產工序、時段的不均衡性用氣和間斷性用氣造成用氣的波動很大，若用高峰用氣量來規劃供氣系統，將不得不面臨用大功率的電機通過空載和容調來適應供氣量所造成的巨大能量浪費。采用PLC和人機界面將輕而易舉地完成單片機所執行的所有功能和解決不同需求用戶面臨的問題。

二、硬件架構

圖一 網路架構圖


圖二 PLC配線圖

DP210、PWS3760 ：功能操作;信息顯示;信息查詢；
DVP14ES00R：提供通訊接口、進行數據及邏輯處理，執行聯調程序任務；
DVP20EX00R：提供通訊接口、進行數據及邏輯處理，執行單機程序任務。

I/O分配：

X0	保留	Y0	電機主接觸器	A0V+---A0V-	溫度采樣
X1	溫度開關	Y1	電機角接觸器	A1I+----A1I-	壓力采樣
X2	主機過載	Y2	電機星接觸器	D0I+----D0I-	輸出20mA恒值
X3	風機過載	Y3	電磁閥
X4	相序錯誤	Y4	[冷卻泵/風機]接觸器
X5	油過濾器堵塞	Y5	蜂鳴器
X6	油細分離器堵塞
X7	空氣過濾器堵堵塞

四、軟件設計
　　軟件上將分PLC程序設計和人機界面設計兩部分。
　　PLC程序設計包括單機程序設計和多機聯調程序設計：單機程序設計包括工藝動作（啟動，氣調或電調撤換，排氣閥動作和冷卻系統動作判斷等）、報警及警報處理、模擬量采樣（溫度和壓力）、畫面更換、通訊等幾部分設計；聯調程序設計主要根據目標壓力需求通過RS-485通訊口處理多臺設備的邏輯增減。
　　界面設計包括DP210界面設計和PWS3260界面設計：
　　DP210界面：顯示單機信息及單機運行/停止、模式撤換、故障查詢及復位、運行/負載時間查詢、維護時間提示、用戶參數設定等操作。
　　PWS3260界面：單機運行模式下顯示各機運行狀態及報警信息、遠程啟停、授權現場操作設定；聯機運行模式下顯示各機調配情況及顯示各機出口壓力和溫度、故障查詢及復位、運行/負載時間查詢、維護時間提示、用戶參數設定、授權現場操作設定、供氣壓力曲線顯示等操作。

五、基本功能

1 多模式運行：

　A 單機自動氣調/電調運行：在氣調與電調間自動撤換
　B 聯機自動氣調運行：無電調動作
　C 手動氣調/電調運行：氣調與電調間手動撤換
　　氣調運行：在輕載狀態（重載狀態禁止啟動），電機按星-三角啟動2秒后，加載電磁閥得電加載，壓力到達設定值，加載電磁閥失電斷開，主機繼續運行。在電磁閥連續掉電20分鐘后，系統進入空車過久停車狀態。當壓力下降到設定下限時，系統重啟，啟動完成2秒后加載電磁閥動作。自動狀態，90分鐘內有三次空車過久停車出現，系統自動撤換到單機自動電調運行狀態。
　　電調運行：在輕載狀態（重載狀態禁止啟動），電機按星-三角啟動2秒后，加載電磁閥得電加載，壓力到達設定值，加載電磁閥失電斷開，10秒后主機停止，但若10秒內壓力開關閉合，主機不停。自動狀態，在30 分鐘內出現3次電調運行則系統自動轉換到自動氣調模式。

2 參數設定：

　　排氣壓力上下限：由用戶根據用氣情況設定，系統預設上限16Kg,下限7Kg。允許修改上下限區間為0-16Kg,但當下限值大于上限值時，系統強置上限值等于下限值。
風機啟動溫度和風機停止溫度：系統默認設定分別為75℃和70℃，允許修改上限均為85℃。
　　保養時間設定：包括整機保養時間設定、油過濾器保養時間設定、油細分離器保養時間設定、空氣過濾器保養時間設定。所有保養時間設定受密碼保護，由廠家設定，用戶設定需廠家授權。當整機保養時間到達，系統強制停機，禁止啟動，直到生產商用密碼解除；其它部件保養時間到則由用戶解除提示和更換配件。

3 狀態顯示：

排氣壓力/排氣溫度
空載運行時間/負載運行時間
主機狀態：主機運行/主機停止
負載狀態：負載運行/空載運行
運行模式：單機自動氣調/電調運行
　　　　　聯機運行
　　　　　手動氣調/電調運行
冷卻器狀態：風機[冷卻泵]運行/風機[冷卻泵]停止
剩余保養時間：整機保養剩余時間、油過濾器保養剩余時間、油細分離
器保養剩余時間、空氣過濾器保養剩余時間

4 保護功能：

A、 閃爍顯示各種警訊并記錄以備查詢，包括：相序錯誤（禁止啟動）；主機過載（緊急停機）；風機過載（緊急停機）；主機溫度高（緊急停機）；排氣溫度高（緊急停機）；壓力傳感器故障（緊急停機）；油過濾器堵塞（警報）；油分離器堵塞（警報）；空氣濾清器堵塞（警報）。
B、雙溫度檢測保護：除了用PT100檢測排氣口溫度，還增加排氣口溫度開關以保證在PT100失效的情況下系統的絕對安全；
C、整機保養時間到達，系統強制停機，禁止啟動；
D、在控制電路上增設急停按鈕以策安全。
5 查詢功能：查詢最近故障紀錄、負載運行時間、設備運行時間、系統保養時間、壓力-時間波動曲線。
六、擴展功能
多機聯調：為了滿足不同層次的客戶的需求，方便客戶能任何時候合理配置供氣系統：既能滿足少用氣量場合，又能滿足用氣量波動大的特殊需求。本系統增加了多機聯調功能，即只要客戶在上位機中將運行模式設為多機聯調模式，同時在用戶參數設定畫面輸入當前參與聯調的設備的數目，系統將根據當前的用氣量需求，自動增減設備運行數目，以達到合理供氣，降低運行成本的目的。
七、總結
　　在螺桿式空壓機應用PLC和人機界面，將輕易取代單片機并能做得更好。