空压机PLC控制方案

关 键 字：螺杆式空压机 PLC 人机界面 电气改造

引言：空气压缩机作为气动控制系统的气源设备， 其在运行过程中的稳定程度和可靠性直接关系到生产安全性。由于原有NEZA PLC 已停产，在设备故障情况下，难以用原有PLC直接进行更换，同时需要原设备供应提供新控制系统，方能解决问题，如此将给正常生产造成影响。本方案在原有设备基础上，以施耐德 NEZA及TWIDO、西门子S7-200可编程控制器，重新编写程序，根据实际需要，改进和增加部分功能。

一．基本控制要求：

运行：

1) 开机前按通电源，所有安装在中控室和现场的状态指示灯点亮，显示当前状态。

2) 按下起动按钮，空压机按星形启动方式起动，进入减载运行状态,减荷阀关闭。（供油电磁阀、进气口电磁阀打开。）

3) 油压上升到0.2MPA,且运行时间1~3分钟后,按加载启动，加载电磁阀得电加载，卸荷阀（%Q0.7）开启。（分离油罐内压力升高,当工作压力大于最小压力阀设定的开启压力时,压缩机排出压缩空气,空压机全负荷加载运行。）

4) 排气压力达到压力开关(系统)设定值，减荷运行；低于压力下限时，加载电磁阀得电，机组重新加载。

5) 停机： 按下停止按钮，加荷时先转入减荷运行，30S后，机组停机。

6) 紧急停机：按下按钮，所有输出信号强行终止，停机。

2、安全保护

相序错误（禁止启动）；

1) 主机过载保护（紧急停机），轴承温度高报警。

2) 排气温度过高保护，报警上限为 110℃。

3) 环境温度过低保护 设定为-20℃，实际不用。

4) 超压保护：实际排气压力高出设定额定排气压力0.07MPA,压缩机停机(减荷停机),显示压力超高信息.

5) 发生水压不足：流量过低时，水流量开关动作，20S内不能排除，及排气温度大于110度时，压缩机减荷停机），并发出指示。

6) 供油电磁阀故障保护 压缩机工作时需要充足的润滑油来冷却密封和润滑。在供油电磁阀两侧安装压差发讯器，故障时发出信号，压缩机组紧急停机。(实际无此信号?)

7) 油过滤器堵塞（警报）；空气滤清器堵塞（警报）。油分离器堵塞（警报）,压差开关：压差达0.1~0.15MPA时动作.均为压差开关信号.

8) 压力传感器故障（报警）

3．参数设定：
　　排气压力上下限：上限7.8BAR,下限6.7Kg。

排气温度上下限：上限110,下限-67。

排污阀排污时间:  3秒, 关闭时间3分

电机起动间隔时间: 10分钟 ;人机介面提示。

远程/本地控制设定; 常压超差显示   : 压力补偿设定:   MPA

压力延时停机功能开启/关闭设定: 1111 为开通,2222为关闭.

正常减荷停机时间设定: 15秒

保养时间设定：包括整机保养时间设定、油过滤器保养时间设定、油细分离器保养时间设定、空气过滤器保养时间设定。

4、状态显示：
　　排气压力/排气温度
　　空载运行时间/负载运行时间
　　主机状态：主机运行/主机停止
　　负载状态：负载运行/空载运行
　　主机运行/主机停止润滑油使用时间空气过滤器、油过滤器使用时间各种警讯并记录，包括：相序错误（禁止启动）；主机过载（紧急停机）；风机过载（紧急停机）；排气温度高（紧急停机）；压力传感器故障（紧急停机）；油过滤器堵塞（警报）；油分离器堵塞（警报）；空气滤清器堵塞（警报）。

 以下可考虑增加功能项:

联机运行/单机；手动/自动
　剩余保养时间：整机保养剩余时间、油过滤器保养剩余时间、油细分离器保养剩余时间、              空气过滤器保养剩余时间状态显示：排气压力/排气温度空载运行时间/负载运行时间主机状态：
　　5、查询功能：(根据上述第4点增减)
　　查询最近故障纪录发生时间、负载加减载运行时间、设备总运行时间、系统保养时间、压力、时间波动曲线。A、闪烁显示各种警讯并记录以备查询，包括：

相序错误（禁止启动）；主机过载（紧急停机）；主机温度高（紧急停机）；排气温度高（紧急停机）；压力传感器故障（紧急停机）；油过滤器堵塞（警报）；油分离器堵塞（警报）；空气滤清器堵塞（警报）。起动提示，停机提示。
　　B、双温度检测保护：除了用PT100检测排气口温度。

　　6、扩展功能多机联调：(另考虑)
　　为了合理配置供气系统：既能满足少用气量场合，又能满足用气量波动大的特殊需求。本系统增加了多机联调功能，即只要客户在上位机中将运行模式设为多机联调模式，同时在用户参数设定画面输入当前参与联调的设备的数目，系统将根据当前的用气量需求，自动增减设备运行数目，以达到合理供气，降低运行成本的目的。

二．硬件配置方案

硬件配置1（原配置）：

主要的有 NEZA 本体 TSX08CD12R8D＋扩展模块TSX08EA4A2   TSX08H04M 4 行文本屏＋接触器＋相序保护继电器。1） 主控器采用施耐德 小型 PLC NEZA 系列 TSX08CD12R8D， 该型号 PLC 性价比非常高，CPU 单元：8 点输入 / 6 点输出，12 点输入 / 8 点输出 普通 I/O 扩展单元：12 点输入，8点输出的扩展结构，最多可连接 3 个扩展单元，可将本地 I/O 点数扩展 至 80 点。模拟量扩展单元： 4路 AD 2 路 DA。 4 远程通讯扩展单元： 点输入 / 4 点或 8 点输出， 一个 RS485 4通讯端口连接远程 I/O，支持 Modbus 通讯。编程：中文化界面，Windows 平台。梯形图，指令表编程语言。允许简单编程，语言自然。2）模拟量模块采用 TSX08EA4A2 该模块具有 4AI/2AO， 输入与输出都可以连接 0～10V 或 4～20mA信号，分辨率高达 12 位。

在螺杆式空压机中，温度和压力信号对保障系统安全可靠运行起到关键作用。温度过高，会影响系统，有可能会导致机头损坏；而压力的的迅速建立，保证空压机的运行效率。本方案使用模拟量模块来检测温度和压力信号， 但是由于很多 PLC 的供应商并不提供同时接温度信号如PT100 热电阻或 K 型热电偶和标准模拟量信号0~10V 或 4～20mA， 主要用于采集压力信号的模拟量模块（即使有，价格也很高），这样，就需要使用一个变送器，把温度信号和压力信号转变为标准模拟量信号。

本案使用：DLW/DLF 二线制温度变送模块/器（珠海市德莱环保科技有限公司）

输入信号：热电阻,热电偶
输出信号：4~20mA
精 度 ：0.2%/0.3%，0.5%
稳 定 性：< 0.1%FS
供 电 ：24VDC
安装方式：DIN35mm 导轨、螺纹、固定或墙面安装

（现场所用温度变送模块/器为： PT100 量程为-10~200℃，精度0.3%）

压力传感器：美国MSI压力传感器 型号： MSP-300-016-B-5-N-2 ，压力范围为0~1.6MPA

输出信号：4~20mA

主电机的相序检测采用相序保护继电器 因为在螺杆空压机运用中，是不允许螺杆机头反转的，一旦反转的话，会导致机头损坏。 当端子通电时，继电器吸合，如果相序正确并且所有 3 相带电，黄色 LED 灯亮，正常工作（无故障）时继电器吸合，当主电机出现相序故障或缺相时，切断电机三相电源，并把故障信号接入 PLC 以进行故障报警。

人机界面采用施耐德 TSX08H04M ４行文本屏，该文本屏功能强大，可通过MODBUS连接到 NEZA PLC。该屏在系统中主要用来参数的设定和显示，故障报警等等。NEZA PLC 在空压机系统中担任着集中控制的重要角色，通过采集各种传感器信号，并使用一定的工艺算法，对执行机构进行控制，以下为接线图

软件设计软件上将分 PLC 程序设计和人机界面设计两部分。PLC 程序设计包括工艺动作、报警及警报处理、模拟量采样（温度和压力）、画面更换、通讯等几部分设计；HMI 界面设计：显示单机信息及运行/停止、模式转换、故障查询及复位、运行/负载时间查询、维护时间提示、用户参数设定等， 使用编程软件编程。

状态显示：排气压力/排气温度空载运行时间/负载运行时间主机状态：主机运行/主机停止润滑油使用时间空气过滤器、油过滤器使用时间各种警讯并记录，包括：相序错误（禁止启动）；主机过载（紧急停机）；风机过载（紧急停机）；主机温度高（紧急停机）；排气温度高（紧急停机）；压力传感器故障（紧急停机）；油过滤器堵塞（警报）；油分离器堵塞（警报）；空气滤清器堵塞（警报）。

硬件配置2：控制系统主要由模块化主机TWDLMDA20RT、模拟量扩展模TWDALM3LT与TWDAMI2HT和文本显示屏XBTN400（配通讯编程电缆XBTZ945）组成。其它功能与方案一同。

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