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由PLC控制盤(pán)和控制元件器具盤(pán)組成的控制操作系統(tǒng)對(duì)3臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行控制，操作人員可以現(xiàn)地及遠(yuǎn)方(上位機(jī)操作站)控制單臺(tái)空壓機(jī)的啟停、查看運(yùn)行狀況、設(shè)置運(yùn)行參數(shù)等、故障警報(bào)監(jiān)視及復(fù)歸。另外，通過(guò)MB+(140NOM21100)模塊，經(jīng)SA85網(wǎng)卡，支持ModbusRTU協(xié)議，與安裝于3期及老廠中控室內(nèi)的廠用系統(tǒng)操作員站相連，作為空壓機(jī)控制系統(tǒng)的上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控站。從而為實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)遠(yuǎn)方上位機(jī)集中監(jiān)控提供了

PLC配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)選用施耐德公司的Quantum系列可編程控制器PLC實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控。Quantum系列PLC為模塊化結(jié)構(gòu)，具有模塊齊全、擴(kuò)充方便、通信能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，特別適合用于工業(yè)環(huán)境及電氣干擾環(huán)境。根據(jù)系統(tǒng)控制要求并考慮留有一定的裕量，PLC的硬件配置如下。(1)電源模塊140CPS12420(冗余電源)。輸入交流電壓為220V，輸出直流電壓為5．1V，輸出電流為11A，向其他PLC模塊供電。(2)CPU模塊140CPU65150。系統(tǒng)中信息的運(yùn)算和處理的核心，內(nèi)有48KB隨機(jī)存儲(chǔ)器和80KB裝載存儲(chǔ)器，每執(zhí)行1000條指令約需0．3ms，最大可擴(kuò)展1024點(diǎn)數(shù)字量或128個(gè)模擬量通道。它有一個(gè)Mod-busPlus端口，一個(gè)modbus端口(RS－232/RS－485通訊口)，及一個(gè)USB端口，modbus端口(RS－232/RS－485)用于連接觸摸屏，USB端口用作調(diào)試程序時(shí)監(jiān)視PLC程序的運(yùn)行以及下載程序;并留作將來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)使用。CPU模塊布置圖如圖2所示。(3)開(kāi)關(guān)量輸入模塊(32點(diǎn))。配置型號(hào)為140DDI35300模塊，采集由高壓空壓機(jī)本體及高壓儲(chǔ)氣罐上安裝的壓力開(kāi)關(guān)及壓力傳感器獲得的狀態(tài)信號(hào)(如:儲(chǔ)氣罐壓力過(guò)高、過(guò)低報(bào)警，空壓機(jī)本體油壓、溫度過(guò)高故障報(bào)警等)、及3臺(tái)空壓機(jī)相對(duì)應(yīng)的5個(gè)手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)和故障報(bào)警信號(hào)燈的狀態(tài)信號(hào)。(4)開(kāi)關(guān)量輸出模塊(16點(diǎn))。配置型號(hào)為140DRA84000模塊，輸出PLC的控制信號(hào)如啟動(dòng)、停止、加載、卸荷、急停等，控制空壓機(jī)運(yùn)行。(5)主站、從站通信模快。主、從站通信由主站適配器模快(140CRP93200)和從站適配器模快(140CRA93200)兩種模塊實(shí)現(xiàn)主、從站之間的通信，主站適配器模快(140CRP93200)和從站適配器?？?140CRA93200)功能:遠(yuǎn)程I/O頭雙通道模塊與系統(tǒng)控制CPU模塊安裝在同一背板中。RIO頭用于在CPU與RIO子站模塊(安裝在單獨(dú)的背板中)之間雙向傳輸數(shù)據(jù)，同軸電纜網(wǎng)絡(luò)用于在RIO頭模塊與一個(gè)或多個(gè)RIO子站模塊之間進(jìn)行互連。在此項(xiàng)目中用于采集空壓機(jī)PLC主站與3個(gè)子站的空壓機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息。(6)通信模快(以太網(wǎng)模塊140NOE77101)。140NOE77101是用于連接工業(yè)以太網(wǎng)的通訊處理器模塊，將PLC系統(tǒng)接入以太網(wǎng)，負(fù)責(zé)PLC和上位機(jī)之間的通訊。

觸摸屏配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用施耐德TE/XBTGT4330型觸摸屏作為空壓機(jī)現(xiàn)地控制監(jiān)控站。它是基于標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)Mi-crosoftWindowsCE的多功能人機(jī)交互界面，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和管理功能，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作界面友好，圖形顯示直觀，操作管理方便。操作人員可以通過(guò)圖形和菜單的方式查看空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，查看系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)、故障報(bào)警信息，并可設(shè)置是否允許上位機(jī)遠(yuǎn)程控制空壓機(jī)。觸摸屏直觀顯示了空壓機(jī)組的運(yùn)行狀況，操作方便快捷，避免了定時(shí)巡檢記錄的煩瑣工作，大大提高了工作效率和管理水平。

上位機(jī)配置設(shè)計(jì)系統(tǒng)安裝于水電廠中控室內(nèi)的廠用系統(tǒng)操作員站作為空壓機(jī)控制系統(tǒng)的上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控站。通過(guò)MB+網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)視空壓機(jī)的運(yùn)行狀況，查看壓力、溫度、運(yùn)行時(shí)間、電機(jī)電壓、電機(jī)電流、等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，記錄并存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)的查詢(xún)和打印功能。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有動(dòng)作或者出現(xiàn)故障時(shí)能夠彈出提示消息并記錄存儲(chǔ)下來(lái);在遠(yuǎn)程控制允許的情況下，值班人員還可以遠(yuǎn)程控制空壓機(jī)。遠(yuǎn)程監(jiān)控方便了調(diào)度，提高了管理自動(dòng)化水平，是實(shí)現(xiàn)智能化水電廠發(fā)展的需要。其他元件包括控制盤(pán)上手自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、現(xiàn)地/遠(yuǎn)方切換開(kāi)關(guān)、安裝于空壓機(jī)本體及高壓儲(chǔ)氣罐上的壓力開(kāi)關(guān)、壓力傳感器、測(cè)溫電阻、復(fù)歸按鈕、故障指示燈等。

系統(tǒng)工作過(guò)程

空氣壓縮機(jī)組的工作過(guò)程空壓機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)正常備用工況時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足如下條件:①現(xiàn)地及遠(yuǎn)方控制1、2、3號(hào)空壓機(jī)自動(dòng)泵切換把手1QK、2QK、3QK均放置“投入”位置，先上電的泵為工作泵，另2臺(tái)空壓機(jī)自動(dòng)成為備用泵;②控制方式選擇QK4把手放置“現(xiàn)地”或“遠(yuǎn)方”位置，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地、遠(yuǎn)方控制切換;③壓力監(jiān)視選擇QK5把手放置“1號(hào)”或“2號(hào)”儲(chǔ)氣罐位置用于PLC控制器判斷由哪個(gè)儲(chǔ)氣罐上壓力傳感器監(jiān)視壓力。(1)自動(dòng)啟停過(guò)程。①自動(dòng)啟泵。當(dāng)設(shè)置與儲(chǔ)氣罐上壓力傳感器檢測(cè)壓力低于5．5MPa(空壓機(jī)啟動(dòng)定值)時(shí)，軟啟動(dòng)器動(dòng)作啟動(dòng)空壓機(jī)，同時(shí)卸載閥電磁閥在失磁狀態(tài)，排污減荷2min后，電磁線圈勵(lì)磁關(guān)閉卸載閥帶載運(yùn)行15min，每隔15min排污2min，循環(huán)往復(fù)。自動(dòng)泵故障未能正常啟動(dòng)時(shí)，當(dāng)壓力降低至5．3MPa時(shí)，PLC控制器將分廠備用泵啟動(dòng)命令，2臺(tái)備用泵同時(shí)啟動(dòng)，以便保障氣系統(tǒng)壓力維持在正常范圍內(nèi)。②自動(dòng)停泵。當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)壓力達(dá)到6．05MPa(空壓機(jī)停止定值)時(shí)，瞬間使電磁線圈失磁即減荷排污直到下一次啟泵，同時(shí)延時(shí)2min停軟啟動(dòng)器(排空壓機(jī)體內(nèi)水汽)。(2)手動(dòng)控制泵的啟停操作只靠操作把手本身實(shí)現(xiàn)，使軟啟動(dòng)器ATS和卸載閥同時(shí)失電，沒(méi)有延時(shí)停泵功能。無(wú)論自動(dòng)/手動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)?shù)竭_(dá)過(guò)高警報(bào)定值6．09MPa，立即事故停泵，沒(méi)有正常的延時(shí)停泵過(guò)程，如果因意外的某種原因仍然未能停泵，由交流停泵保護(hù)硬回路(壓力開(kāi)關(guān)6．10MPa交流停泵定值)接點(diǎn)直接串接入電機(jī)啟?；芈分?，直接停軟啟動(dòng)器，作為空壓機(jī)壓力過(guò)高的后備保護(hù)。

空壓機(jī)的運(yùn)行工況信號(hào)的采集(1)開(kāi)關(guān)量信號(hào)的采集。空壓機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)，必須有很好的冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)，以避免運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的熱量對(duì)機(jī)器造成損壞。所以水壓、油壓是首先要考慮的，采用壓力開(kāi)關(guān)、壓力傳感器進(jìn)行這些量的采集，并連接到其數(shù)字量輸入140DDI35300模塊上，起始地址為%i1－%i32，其硬件接線如圖8所示。(2)模擬量的采集。主要是用于測(cè)試儲(chǔ)氣罐的壓力及空壓機(jī)本體及出口溫度，以控制空壓機(jī)運(yùn)行。這些量通過(guò)壓力傳感器(霍尼韋爾公司)及測(cè)溫鉑電阻進(jìn)行采集，并將0～10MPa的壓力轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)送到140ACI03000模塊和熱電阻，輸入到140ARI03010模塊上，其起始地址為%IW1．10．1－%IW1．10．8。2．4空壓機(jī)PLC控制程序設(shè)計(jì)本空壓機(jī)PLC控制程序編程使用UnityPro5．0XL編程軟件對(duì)Quantum系列PLC的硬件進(jìn)行編程和控制。靈活可靠，便于維護(hù)修改，適用性強(qiáng)，可遠(yuǎn)程在線監(jiān)控及維護(hù)。

結(jié)語(yǔ)

本次改造后，在空壓機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，減少了操作人員到現(xiàn)場(chǎng)的巡回次數(shù)，可以通過(guò)在中控室直接觀察空壓機(jī)的工作狀況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的異常情況發(fā)出的報(bào)警信號(hào)，可做出快速反應(yīng)，而不是像以前那樣，等到其他氣動(dòng)控制的設(shè)備出現(xiàn)氣壓不足報(bào)警時(shí)才發(fā)現(xiàn)空壓機(jī)系統(tǒng)有問(wèn)題。經(jīng)過(guò)這1a多的運(yùn)行，除了設(shè)備的機(jī)械故障外，基本上沒(méi)有出現(xiàn)控制上面的問(wèn)題，完全符合設(shè)計(jì)要求。采用可編程控制器對(duì)空壓機(jī)的控制，使其操作簡(jiǎn)便;由于采用網(wǎng)絡(luò)化、模塊化和獨(dú)立控制，其中1臺(tái)空壓機(jī)檢修停用，不會(huì)影響整個(gè)高壓氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。方便檢修人員維護(hù)和保養(yǎng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的安全性和穩(wěn)定性。

作者：齊世平李延明胡育松賈永單位：國(guó)網(wǎng)新源豐滿(mǎn)發(fā)電廠