PLC在螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)中的應用

　　1、引言
　　螺桿式壓縮機廣泛應用于礦山、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裝有一對相互嚙合的螺旋形陰陽轉子，兩個轉子都有幾個凹形齒，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，主轉子又稱陽轉子或凸轉子，由發(fā)動機或電動機驅動控制工程網(wǎng)版權所有，其中大多數(shù)由電動機驅動。另一轉子又稱陰轉子或凹轉子，由主轉子通過噴油形成的油膜進行驅動，或者由主轉子端和凹轉子端的同步齒輪驅動。
　　螺旋轉子凹槽經(jīng)過吸氣口時充滿氣體。當轉子旋轉時，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，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(tǒng)硬件設計
　　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，無遠程儀表，靠人工現(xiàn)場操作。通過現(xiàn)場的壓力開關、差壓開關和溫度開關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、輸入設備、輸出設備和觸摸屏等組成?，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、差壓開關、溫度開關和現(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?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.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，畫面友好直觀www.cechina.cn，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(tǒng)硬件結構示意圖如圖1所示。

圖1 螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)硬件結構示意圖

　　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)設定及遠程控制。
　　4、螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)軟件設計
　　螺桿式壓縮機的負荷調節(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%四個能級依次關閉。需要注意的是，在25%能級時，先關閉壓縮機，延遲一定時間后再關閉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。