《電子技術(shù)應(yīng)用》
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和利時LM系列PLC在螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
摘要: 本文介紹由PLC和檢測儀表構(gòu)成的螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)是結(jié)合實際應(yīng)用情況,對螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)進行的改造升級。使用結(jié)果表明,該系統(tǒng)操作合理,實時數(shù)據(jù)記錄和顯示方便直觀,系統(tǒng)運行更加安全穩(wěn)定。
Abstract:
Key words :

  摘  要 :本文介紹由PLC和檢測儀表構(gòu)成的螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)是結(jié)合實際應(yīng)用情況,對螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)進行的改造升級。使用結(jié)果表明,該系統(tǒng)操作合理,實時數(shù)據(jù)記錄和顯示方便直觀,系統(tǒng)運行更加安全穩(wěn)定。

  1 引言
  螺桿式壓縮機廣泛應(yīng)用于礦山、化工、動力、冶金、建筑、機械、制冷等行業(yè),具有可靠性高和適用性強等優(yōu)點,逐步替代了其他類型的壓縮機。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,螺桿式壓縮機的銷售量已占所有容積式壓縮機銷售量的80%以上。今后,螺桿式壓縮機的市場份額仍將不斷擴大,特別是無油螺桿式壓縮機會獲得更快的發(fā)展。
  2 螺桿式壓縮機的基本工作原理
  螺桿式壓縮機屬于容積式壓縮機。螺桿式壓縮機氣缸內(nèi)裝有一對相互嚙合的螺旋形陰陽轉(zhuǎn)子,兩個轉(zhuǎn)子都有幾個凹形齒,兩者互相反向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子之間和機殼之間的間隙僅為5~10絲,主轉(zhuǎn)子又稱陽轉(zhuǎn)子或凸轉(zhuǎn)子,由發(fā)動機或電動機驅(qū)動,其中大多數(shù)由電動機驅(qū)動。另一轉(zhuǎn)子又稱陰轉(zhuǎn)子或凹轉(zhuǎn)子,由主轉(zhuǎn)子通過噴油形成的油膜進行驅(qū)動,或者由主轉(zhuǎn)子端和凹轉(zhuǎn)子端的同步齒輪驅(qū)動。
  螺旋轉(zhuǎn)子凹槽經(jīng)過吸氣口時充滿氣體。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,轉(zhuǎn)子凹槽被機殼壁封閉,形成壓縮腔室。當(dāng)轉(zhuǎn)子凹槽封閉后,潤滑油被噴入壓縮腔室,起到密封、冷卻和潤滑作用。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)壓縮油氣混合物(即潤滑劑和空氣的混合物)時,壓縮機室容積減少,向排氣口壓縮油氣混合物。當(dāng)壓縮腔室經(jīng)過排氣口時,油氣混合物從壓縮機排出,完成一個吸氣、壓縮和排氣過程。螺桿式壓縮機的工作循環(huán)可以分為吸氣、壓縮和排氣三個過程。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn),每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)。
  3 螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
  早期的螺桿式壓縮機自控系統(tǒng)所安裝的儀器儀表安裝在現(xiàn)場儀表箱內(nèi),無遠程儀表,靠人工現(xiàn)場操作。通過現(xiàn)場的壓力開關(guān)、差壓開關(guān)和溫度開關(guān)與電氣柜配合來控制壓縮機的啟動和停車操作。而溫度、壓力、差壓開關(guān)和電氣的接觸器、時間繼電器等互相配合,實現(xiàn)壓縮機的自動保護連鎖功能,保障壓縮機平穩(wěn)安全運行。這種控制方式的缺陷比較明顯,因為操作人員無法詳細了解壓縮機的具體運行狀況,而且此類儀表穩(wěn)定性較差,精度也較低。
  為了解決上述這些缺陷,本控制系統(tǒng)的硬件部分由PLC、監(jiān)測儀表、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和觸摸屏等組成?,F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集采用遠程儀表,用壓力變送器、熱電阻來替換原來的壓力開關(guān)、差壓開關(guān)、溫度開關(guān)和現(xiàn)場溫度計,實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳,提高測量精度??刂撇糠植捎肞LC和HMI,利用PLC強大的邏輯控制和上位機的記錄分析功能,畫面友好直觀,實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中顯示和操作,完善機組安全連鎖保護功能,提高操作控制性能。既可以保障集中安全運行,又能夠使操作人員詳細了解機組的運行狀況。螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1  螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖

  可編程控制器采用和利時公司的LM 3109,改模塊I/O包括24通道24VDC輸入/16通道繼電器輸出,最大可以擴展7個擴展模塊,用戶程序存儲空間為120K字節(jié),掉電保持區(qū)為6K字節(jié);擁有密碼保護和實時時鐘;定時器計數(shù)器不限點;基本指令340條,擴展指令為47條;通訊接口包括一個RS232和一個RS485;支持專有協(xié)議(僅RS232)/MODBUD RTU協(xié)議/自由協(xié)議。觸摸屏用于工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)已經(jīng)報警顯示和參數(shù)設(shè)定及遠程控制。
  4 螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
  螺桿式壓縮機的負(fù)荷調(diào)節(jié)由6臺電磁閥來實現(xiàn)。每臺電磁閥的開度可以為25%、50%、75%、100%。壓縮機加載時,工作時間少的先開啟,然后按照25%、50%、75%、100%四個能級依次開啟。壓縮機卸載時,工作時間多的先卸載,然后按照100%、75%、50%、25%四個能級依次關(guān)閉。需要注意的是,在25%能級時,先關(guān)閉壓縮機,延遲一定時間后再關(guān)閉25%電磁閥。螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)的主程序流程圖如圖4所示,加載和卸載流程圖如圖5所示。

 圖4 螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)的主程序流程圖

圖5 螺桿式壓縮機加載和卸載流程圖

  5 結(jié)論
  本文介紹了基于和利時LM系列PLC的螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)。采用此控制系統(tǒng),壓縮機的工作狀況得到了改善。特別是觸摸屏的使用,可以對壓縮機的能量級和工作狀況進行修改,使得系統(tǒng)的運行更加穩(wěn)定和安全。
  參考文獻
  [ 1 ]  和利時LM系列PLC硬件手冊
  [ 2 ]  董天祿,螺桿式制冷機組及應(yīng)用;機械工業(yè)出版社
  作者簡介:范戰(zhàn)松,北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司,市場拓展部,技術(shù)支持組,技術(shù)支持工程師。

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