PLC在螺桿式壓縮機控制系統中的應用

　　1、引言
　　螺桿式壓縮機廣泛應用于礦山、化工、動(dòng)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(diǎn)，逐步替代了其他類(lèi)型的壓縮機。統計數據表明，螺桿式壓縮機的銷(xiāo)售量已占所有容積式壓縮機銷(xiāo)售量的80%以上。今后，螺桿式壓縮機的市場(chǎng)份額仍將不斷擴大，特別是無(wú)油螺桿式壓縮機會(huì )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裝有一對相互嚙合的螺旋形陰陽(yáng)轉子，兩個(gè)轉子都有幾個(gè)凹形齒，兩者互相反向旋轉。轉子之間和機殼之間的間隙僅為5~10絲CONTROL ENGINEERING China版權所有，主轉子又稱(chēng)陽(yáng)轉子或凸轉子，由發(fā)動(dòng)機或電動(dòng)機驅動(dòng)控制工程網(wǎng)版權所有，其中大多數由電動(dòng)機驅動(dòng)。另一轉子又稱(chēng)陰轉子或凹轉子，由主轉子通過(guò)噴油形成的油膜進(jìn)行驅動(dòng)，或者由主轉子端和凹轉子端的同步齒輪驅動(dòng)。
　　螺旋轉子凹槽經(jīng)過(guò)吸氣口時(shí)充滿(mǎn)氣體。當轉子旋轉時(shí)，轉子凹槽被機殼壁封閉，形成壓縮腔室。當轉子凹槽封閉后，潤滑油被噴入壓縮腔室，起到密封、冷卻和潤滑作用。當轉子旋轉壓縮油氣混合物（即潤滑劑和空氣的混合物）時(shí)，壓縮機室容積減少，向排氣口壓縮油氣混合物。當壓縮腔室經(jīng)過(guò)排氣口時(shí)，油氣混合物從壓縮機排出，完成一個(gè)吸氣、壓縮和排氣過(guò)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(gè)過(guò)程。隨著(zhù)轉子的旋轉，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硬件設計
　　早期的螺桿式壓縮機自控系統所安裝的儀器儀表安裝在現場(chǎng)儀表箱內，無(wú)遠程儀表，靠人工現場(chǎng)操作。通過(guò)現場(chǎng)的壓力開(kāi)關(guān)、差壓開(kāi)關(guān)和溫度開(kāi)關(guān)與電氣柜配合來(lái)控制壓縮機的啟動(dòng)和停車(chē)操作。而溫度、壓力、差壓開(kāi)關(guān)和電氣的接觸器、時(shí)間繼電器等互相配合，實(shí)現壓縮機的自動(dòng)保護連鎖功能，保障壓縮機平穩安全運行。這種控制方式的缺陷比較明顯，因為操作人員無(wú)法詳細了解壓縮機的具體運行狀況，而且此類(lèi)儀表穩定性較差，精度也較低。
　　為了解決上述這些缺陷，本控制系統的硬件部分由PLC、監測儀表、輸入設備、輸出設備和觸摸屏等組成?，F場(chǎng)數據采集采用遠程儀表，用壓力變送器、熱電阻來(lái)替換原來(lái)的壓力開(kāi)關(guān)、差壓開(kāi)關(guān)、溫度開(kāi)關(guān)和現場(chǎng)溫度計，實(shí)現數據遠傳，提高測量精度?？刂撇糠植捎?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/PLC">PLC和HMI，利用PLC強大的邏輯控制和上位機的記錄分析功能，畫(huà)面友好直觀(guān)www.cechina.cn，實(shí)現數據集中顯示和操作，完善機組安全連鎖保護功能CONTROL ENGINEERING China版權所有，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硬件結構示意圖如圖1所示。

圖1 螺桿式壓縮機控制系統硬件結構示意圖

　　可編程控制器采用和利時(shí)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(gè)擴展模塊，用戶(hù)程序存儲空間為120K字節，掉電保持區為6K字節；擁有密碼保護和實(shí)時(shí)時(shí)鐘；定時(shí)器計數器不限點(diǎn)；基本指令340條，擴展指令為47條；通訊接口包括一個(gè)RS232和一個(gè)RS485；支持專(zhuān)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)、數據已經(jīng)報警顯示和參數設定及遠程控制。
　　4、螺桿式壓縮機控制系統軟件設計
　　螺桿式壓縮機的負荷調節由6臺電磁閥來(lái)實(shí)現。每臺電磁閥的開(kāi)度可以為25%、50%、75%、100%。壓縮機加載時(shí)，工作時(shí)間少的先開(kāi)啟，然后按照25%、50%、75%、100%四個(gè)能級依次開(kāi)啟。壓縮機卸載時(shí)，工作時(shí)間多的先卸載，然后按照100%、75%、50%、25%四個(gè)能級依次關(guān)閉。需要注意的是，在25%能級時(shí)，先關(guān)閉壓縮機，延遲一定時(shí)間后再關(guān)閉25%電磁閥。螺桿式壓縮機控制系統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。