PLC在螺杆式空气压缩机中的应用
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。由于早期的电气控制多为继电器线路，长期运行容易老化，从而使灵敏度降低，在运行过程中会经常出现停机故障，给正常生产造成影响。在空压机的电气控制系统中应用可编程序控制器，克服了传统的纯继电器控制电路的不足，不仅可以完成对开关量控制，还能实现对模拟量进行控制。使系统的控制更加准确和安全。 本文以施耐德NEZA系列可编程控制器在螺杆式空气压缩机上的改造应用进行介绍。
二 系统工作过程及报警安全保护介绍　　　　　　　　　　　
1：启动 按压启动按钮主电机进行Y-△转换启动，转换时间为10秒，同时供油电磁阀、风机得电工作。10秒后加载电磁阀得电工作，卸荷阀阀芯逐渐开启，压缩机组开始加载。
2：自动启动/停机运行 排气压力达到压力开关设定值上限时加载电磁阀失电机组卸载；低于下限时，加载阀得电，机组重新加载。
3：卸载停机 当压缩机组处于加载状态是按压停止按钮，卸载30秒后完全停机；
4：紧急停机 在任何情况下按压急停按钮所有输出信号被强行终止，机组立即停机
5：安全及报警保护
a：主机风机电机过载保护
b：排气温度过高保护，报警上限为110℃
c：环境温度过低保护 设定为-20℃
d: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。
e：安装三种报警装置，分别为空气滤清器阻塞、油过滤器阻塞油气分离器阻塞。
f:在控制电路上增设变压器进行电气隔离，防止由于中性点偏移引起的电压故障
三 硬件选型
在本运用中，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。远程通讯扩展单元：4点输入 / 4点或8点输出， 一个RS485 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， 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。在的控制系统中，通常会采用以下两种温度和压力信号采集方案　:A)不使用模拟量模块，而是使用温控仪来检测温度信号，压力开关来检测压力信号，通过设置温控仪和压力开关的门限值（上限和下限）以达到设置参数的目的，并把门限输出值接入PLC 离散量输入点。这种方式的缺点很明显：在设置温度和压力时，非常不方便，极其不灵活，而且不能显示温度和压力的当前值，另外温控仪和压力开关的价格也很高B)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。 我们的方案是选择后者 ，当然还有另一种方案不再叙述。
　3）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。
4）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（限于篇幅主电路和梯形图不再画出）： 　　
四、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。
五 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）。
七 结语
Plc在空压机改造中的应用不但克服了传统控制方式的不足，而且为下一步多台压缩机联机运行提供了保障
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