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[设计开发] 采用PLC及触摸屏控制变频压缩机

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发表于 2009-7-17 11:05 |只看该作者 |倒序浏览
PLC控制变频功能简述
1.可编程控制器(简称PLC)' y1 w" U  q/ a" r) Y
采用德国西门子可编程控制器SIMATIC; b, {7 a" ~7 E( P# ?
S7-224作本系统的控制核心,INPUT 14点,OUTPUT 10点,继电器输出,AC 220V供电,压力、温度模拟量转换采用S7-EM-235摸块,DC24V供电。需485通讯请在签技术协议时提出(费用另算),模块采用EM-277(PROFIBUS)或CP-243-1工业以太网摸块。

( }1 D* i' G; m& S) I1 [2.人机界面:( c6 H; `; t' X) z5 }
采用日本专业生产触摸屏的DIGITAL-PO-FACE公司,ST400-AG41单色触摸屏,作本系统的人机界面(以下简称GP)。显示尺寸78×58,显示分辨率为320×240,DC 24供电,选用RC-485通讯接口。本设计开发画面50幅以上,信息量大,界面丰富,使用操作方便直观。, ]$ K4 Q1 P' G3 x8 [
3.控制面板:
6 b/ d$ M' Y9 A/ u3 R8 Q控制面板为压缩机操作面板,按装在压缩机外壳上部,其设计简洁、美观、实用,符合人体工程学。
) Y7 P, ^) h* X+ Z. H. y3 K
$ _# i, r: `2 J9 M3 ^  j9 {
1>4 P5 o  _* ^; K
控制面板左侧为显示灯面板,反映压缩机电源、主电机运行状态,加卸阀状态,故障报警及卸载过久停机信号。, I" R" u0 k: }3 Q5 x
2>
3 {# `8 l' i/ _" r4 y
面板中部为GP人机对话界面,GP右边F1-F6按键同画面上菜单功能相同,详细操作方式及功能见GP操作说明章节。
/ j/ {: t" B4 T: W3>. v2 S* ?: I0 C; P  Y; b; T6 K  v! N1 _
面板右侧设有3只按钮,用于压缩机启动、停机、紧急停机操作。; a( f, E7 E& N5 k0 ?: M9 G% W, S: Q
4.变频压缩机的特点:
/ x& b$ l* s5 ?6 v4 O1>
# X1 P: q& Y; L6 P% p9 O
# X) T* {1 `6 G- o
由变频器承担主电机的运行,采用PID调节使供气压力恒定,排气压力精度在±0.01MPa (用气压力突变时除外)。
+ H, }) T2 }0 F2>
, L, Z" B( }5 G; M
% ^5 M% {5 a* ^9 z1 Q3 ?8 s" j
在稳定的排气压力下,根据用气量增减自动改变机组的转速,使功率消耗与排气量成正比(忽略压缩机低速时的效率),没有星角启动运行时的空车电耗,从而达到节约能源的目的。) K) h7 s( k% Y' k# ?
3>5 B; p( @% b  I2 }

- \; K( O5 G/ ]) W/ b& ?$ v
利用变频器固有的软起动的特性,使电机平稳启动,而无启动大电流。(启动电流小于电机额定电流的1.2倍)
& [! R! m' ~& J) y; l* [+ e, [  ~4>+ r: y& `0 V9 q8 W/ h

* m1 y. C3 `" ?
主电机及螺杆机在低于50HZ频率下运行,有效的降低运行噪音,减少机械磨损延长机组寿命。
6 L5 F2 w' X6 E' n1 w( C  K9 ~5.压缩机电控系统主要功能:
5 u5 P* Y. a# `  V1 U' {4 C; t/ Z1>" S" t/ `/ Q# }$ ]& p! d
采用进口变频器承担主电机的启动及运行,由PLC执行控制。主电机接线方式为三角形,电机过载保护由变频器承担。
1 \2 r/ s/ ~) a2>7 N' r  H! ?" g5 c: ~$ ~
3 ^& v% o( ?1 I8 d9 S$ n2 [6 |
风机电机采用直接启动方式,由PLC控制根据螺杆机的排气温度自动启停,电机过载采用热继电器保护。
* g1 L# s! _4 N, W; m5 }3>
2 t7 }* x0 g$ u, j6 b! {. }5 K% t

, J" T5 X; \( @3 h, ~- h$ _
变频器柜散热风机采用单相AC 220V电源,过载、过流采用熔断器保护。
5 n% q* g5 E& [5 ^5 G4>
) z2 o+ R( c  }: ^
压缩机除机旁启停外还设有远程启停功能,分别为:启动、停止、紧停(此功能需在人机界面设置方可操作)。# }* I& L$ y' |
5>
- G  d. v, l- G4 Z

0 h  _6 A7 c2 ]  H, x, O& M
压缩机自动运行---建立在第一次手动启动的基础上,由PLC、压力传感器、A/D模块、GP共同作用控制,一但手动启动后, PLC内部建立一个自动运行标志,供程序不断检测,若无停机信号,此标志一直存在,即系统也一直处于自动运行状态,压缩机一直处于自动运行模式(除重故障发生或停电外)。
" E. E+ |+ H4 d9 \7 E6>
% @) s* k6 [  y, G7 h0 r2 v; c, @, B
压缩机的安全停机---为保证压缩机故障情况下紧急停机,本系统设置了15个由安全原因致使压缩机立即卸载及自动停机功能,另外操作面板还设置一只紧急停止按钮,用于处理非预见性的PLC程序中不可处理的突发故障,按下急停按钮,压缩机立即停止运行。(停机故障内容见故障表)/ y* V7 ^6 _! |; R# v% r
7>
2 }& u% \* i) P8 \7 A: p
DCS---标配为5个干接点开关量信号,分别为压缩机电源、主电机运行状态、加卸载状态、重故障报警、卸载过久停机。若用户需排气压力、系统温度硬接线模拟量信号,请在签技术协议时提出(费用另算)。
( D: m' S# s, B; l" ^3 Z% ~1 S8>% ?2 F( Z+ m9 I; |# v
三滤运行有压差及时限两种方式供用户选择,但不能同时使用。5 A% ~! J0 D& ^, R. ^4 K" s- N! h1 ^
9>& B3 S1 P1 k* s
由PLC中PID控制根据GP设定排气压力值及当前采样压力值和采样时间、积分时间、微分时间进行自动PID运算,其运算结果直接控制变频器输出频率。当压力采样值低于设定排气压力值,变频器输出频率上升,即主电机转速提升;当压力采样值接近或高于设定排气压力值,变频器输出频率下降,即主电机转速降低。为此控制压缩机排气压处于恒压供气状态。
0 p/ Z, ]  w  b# K9 v10>
  V" ?7 N* @9 j3 y8 \5 F
采用变频器启动压缩机,其启动电流不大于电机的额定电流1.2倍,可大大降低启动电流对电网的冲击。  X+ V) r# x* d& A! z6 a5 ]2 a
11>0 Z. B( A. p% Z2 }, T2 e6 e4 m* J
变频压缩机具有非常好的节能效果,大大降低压缩机的空载运行功率,通常2年就可收回变频器的投资费用。" j; @; x6 n* Y  [! K) f+ Q2 \
6.触摸屏(GP)功能:
+ k& M1 D6 l: X- j0 ?: V/ P  C1>
  s% P1 A8 f2 ]& h( I
设有6个子菜单,分别为:查询、设置、功能、故障、I/O、复位,操作时按文字触摸键或对应的F1~F6键均可。: z- l" `6 H) M  ^! P; i# m
2>
( Q  Q/ p- ~9 G8 ^- {" s* z
设有实时的排气压力、系统温度曲线画面及仪表显示画面供用户查看和纪录。7 H, T& P+ L; i+ P5 L8 Y
3>
1 T1 v3 M! S! M) }9 Y7 f; @
设有故障实时信息显示,按故障键可查询故障内容,最多可同时显示6条故障内容。
5 s7 [% R3 V+ V" K6 e) |& E' h1 T4>9 J$ y) X  b# V, i4 Z: G$ g! k
设有历史故障纪录,提供用户查询历史上发生故障的信息,并提供故障发生的年、月、日、时、分信息及恢复时间,最大可保存128条纪录。! }, {2 o4 N7 a6 E
5>
7 }# @; _1 _% U% y; @
设有排气压力、系统温度模拟量增益修正(正负均可),提供用户修正模拟量的显示精度。. w2 W5 V: }% T7 O
6>
" R# P) z$ M5 g$ T
提供给用户一个十分方便的维修信息,将PLC所有I/O点的工作状态在GP上显示,维修人员可在不打开电控柜的情况下了解PLC输入输出点的工作状态,方便故障判断。
/ {* ]! d# E8 h9 X  E! X* Z$ O7>. K9 ?7 E% `  s
设有压缩机启动条件查询画面,方便用户检查系统不能运转原因的查询。
8 y* n% n  }' f8 b( y9 Q0 K6 ~8>  i$ N" E& Y# N9 q9 J
清零操作功能,当三滤运行方式选用时限时,运行时限到后GP发出更换信息(含系统油运行时限),在更换好新的滤芯或油后必须进行清零操作,使PLC内的计时器重新从零开始计时。
* I0 Y! j% q1 l7.压缩机的运行参数( m0 u% H6 `2 ~+ j* w+ I
1>) D! A( j( x9 f- u- M/ S
参数查询不需秘密,提供操作人员查看已设置的参数及有关运行信息,但不能对参数进行修改。* s0 J, g$ R% m1 H9 e+ A' F
2>
$ _; ^& M! k3 t! l+ B

! d0 w3 H/ x4 T; d- W" u
用户参数设有密码,必须是专业人员方可操作,用户参数设置必须在工厂参数范围内,否则GP将出现用户参数错误报警提示,并且系统不能启动运行。
# \9 b$ D! i0 A$ t- t% T3>
/ j; L4 l3 B3 Z$ Q
工厂参数设有密码, 原则上出厂前已完成设置,用户现场不允许变更。 (除特殊需要外)
, ]; [9 C, c" a% b, ^4>
; W2 q" W" D! W7 U( q1 i9 K
加卸载压力---提供用户设置压缩机的加载压力及卸载压力,卸载压力不能小于加载压力,否则报警提示(变频机通常压缩机运行不会超过卸载压力)。
" m: L2 `2 x# F& _5 ]; w) }5>
/ _9 n* v% [) k# o: e
警示/极限排气压力---警示排气压力表示排气压力超出卸载压力,但不至于发生危险,提示用户注意。极限排气压力表示排气压力超出卸载压力, 但要发生危险,GP报警并执行跳机。
) x: F- m3 V. ~7 h) t6>
9 c+ V6 V+ ?- Y. E
警示/极限系统温度---警示排系统温度表示系统温度超出设定温度,但不至于发生危险,提示用户注意。极限系统温度表示系统温度超出设定温度, 但要发生危险,GP报警并执行跳机。
% Z$ D* h' n% d* q9 u( z4 Z7>5 d4 U& D# l, l! p" {) R
加载延时---加载延时表示变频器运行达到100%启动转速后到执行加载的延时,确保变频启动时处于空载。9 p0 ~/ k/ s% w. m! R1 Y" v1 e% U
8>: ~+ f1 S2 d+ i: Z0 m3 i7 P7 U
手动停机延时---按下停止按钮到主电机停止运行的时间。7 p1 D) e$ _, c/ b- G' s
9>
- j% ]. Q0 y# X3 T! l# v# B+ l0 J" T; ]
卸载过久停机延时---变频压缩机运行时用气量极低或者不用气,也就是说变频机最低转速时排气量大于用气量,此时变频机的排气压力达到卸载压力执行卸载后,排气压力在所设定的延时时间过后还大于加载压力,系统执行卸载过久停机,当排气压力低于加载压力系统将自动启动运行。: r- P8 d6 r* B( J
10>& r4 _; O; e* O/ M8 D9 b
停机重启延时---压缩机热机停机后,螺杆机头内还留有相当大的压力,为了防止带负载启动,设置此重启延时使压缩机油分离器前压力放空,确保压缩机顺利启动运行。9 ~) U. M* S* R/ D0 U" W: x) k! z7 n
11>
) {3 s1 r# D9 O* e! x
三滤运行时限---即空滤、油滤、油分允许使用的时限,此功能在三滤运行方式选用时限时有效,当运行时限到后GP自动提示通知用户更换。(更换后需做清零操作)
# W7 L. A* X$ m) v% k12>
. M4 [, ?& G' \4 e3 z: n& J; U
系统油运行时限---即系统油允许使用的时限,当运行时限到后GP自动提示通知用户更换。(更换后需做清零操作)
5 K3 K) i9 `: Y* @! \3 K# @. B13>% S' i; O& Q, _+ U+ a
运行方式---压缩机运行方式标配为两种(现场、远程),若需多机联控请在签技术协议是提出(费用另算)。
" T# n; m3 K4 ^* _/ Z2 T! M3 H14>
; v% b, e/ }" i
加卸载方式---压缩机加卸载方式有两种(自动加卸载、卸载),自动模式为压缩机电控根据系统运行需求自动进行加载和卸载操作,卸载模式为压缩机维修需要时选用。4 T3 [& ^5 S6 O
9 c8 S6 P3 r* R* I- n5 q

+ P, G, x% K, _5 R- O
希望能和各地的朋友在网上交流,所以套用孔老夫子的一句话“有朋自远方上网,不亦乐乎?”
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