压缩机的软硬件设计

1工艺介绍

在北良3期系统中，空压站内装备有4台常规螺杆式空压机，型号为ML110.原始设计为4台空压机分别独立运行，工作方式为三用一备。生产工艺为：经空压机压缩后的空气，通过油气分离器进行分离，经过空气冷却装置进行冷却后存入储气罐，再经过主管道分送到用气设备。无论生产现场用气负荷如何变化，3台在线运行的空压机均同时运行，现场设备的用气负荷的调整通过储气罐及管道挡板调节，备用机也仅限于某一在线空压机故障时投切。

当前系统虽然控制方式简单，但在实际运行中，存在不少问题：任一在线运行空压机故障时，备用空压机人为投切方式动作慢，系统及时响应性差；3台在线运行空压机无法轮休，易造成疲劳运行，且备用机长时间待停，机械或油路等部位极易产生故障，整体系统运行安全系数低；经测算，生产系统额定用气量（气压）时，3台机器的设计富裕量约为20%，随着生产用气负荷的变化，富裕量幅度有所增加，这部分能量通过储气罐的调节阀或管路挡板损失掉，造成系统运行不经济。

2安全经济运行控制系统的实现

2.1控制系统的组成

原有系统的弊端，可以通过采用PLC和变频控制技术的集控系统加以规避，并实现空压机组的安全经济运行。控制系统主要由1台主控PLC和1台变频器组成。系统工作原理为：4台空压机组成空压机组集中规划由1个PLC控制器进行控制，保持3台在线运行，其中1台由PLC进行调速控制，另1台待机备用。PLC采集主供气管道压力信号，进行计算，比较，控制调速空压机，对其进行压力，加卸载控制，维持系统出力稳定。同时，计算4台空压机的运行时间，自动投切轮换，实现4台空压机周期循环运行。

2.2硬件设计

2.2.1变频器

选用DELTA塑胶/空压机专用型VFD-G变频器，该变频器具有独特的过载能力（150%60S），内置PID反馈功能，能够节能运转及用电量记录等功能。特别是该变频器"转矩增益补偿"，"转差增益补偿"和较高的"加速中过电流失速防止"功能，满足了项目调速空压机负荷变化随动的要求。 2.2.2PLC可编程控制器

根据机组集中控制功能并结合I/O的需求，选用DVP48EHOOR2经济型PLC控制器。该主机同时具有RS-485通讯口，可以连接台达VFD变频器。PLC通过通讯方式把频率写入变频器；同时该PLC支持STL指令，即用来做顺序功能图（SFC，SequentialFunctionChart）设计语法的指令，方便规划程序流程，使编程清楚易读。

2.3软件设计

程序设计方针是以流程控制程序作为主程序，PLC与变频器之间的通讯，空压机组轮换控制，报警事故处理作为子程序。我们把通讯，空压机组轮换控制及报警事故处理做成标准程序模块，以增强程序可读性。

2.3.1空压机组轮换控制子程序

（1）DD系统初始化（开始）。分配4个Word内存（空压机编号）D11，D12，D13，D14，将4个Word内容初始化，对应为KM1，KM2，KM3，KM4的状态位。将D15定义为故障位，故障时，置1.设定D21为移位动作标志位，D22为计时标志位。DD系统初始化（结束）。（2）DD每隔120h执行1次（开始）。用循环移位指令对4个Word进行移位（注意：每次必须移1个Word）。这样第1次移位后，数据应该对应于KM2，KM3，KM4，KM1的状态，下1次应该是对应于KM3，KM4，KM1，KM2，依此类推。DD每隔120h执行1次（结束）。（3）DD每次故障执行1次（开始）。将空压机切换程序执行1次。

2.3.2PLC与变频器通讯子程序

通讯主要为实现控制变频器的起停和工作频率的修改，工作频率初始值已在PLC系统内存储器中预设。

（1）DD系统初始化（开始）。1.设定通讯格式MODBUSRTU，19200，8，N；变频器RS485通讯口格式与PLC通讯格式设为一致。2.判断通讯标志M1127，通讯错误对应标志寄存器：M1129，M1140，M1141的on/off状态计数，建立通讯可靠联接。DD系统初始化（结束）。

（2）DD通过比较c0数值执行通讯（开始）。当M0=on时，MODRDK1H2102K2被执行，PLC读取VFD-G变频器的主频率及输出频率。频率以ASCII码形式存放在D1073~D1076中，并自动转换成16进制数存在D1050.，D1051中。当M2=on时，MODWRK1H2001D2被执行，变频器主频随着D2值的给定变化而变化。1次通讯（结束）DD PLC反复对变频器进行数值读写。

3结束语

这种主要由PLC，变频器组成的4台空压机组控制系统在实际应用中具有控制响应实时性好，安全性及经济节能性高的优点，有效解决了机组单机独立运行的不可靠，能耗高的问题。并且系统构成简单，实施成本低，使得系统维护方便容易，是一种值得在行业中推广的技术方法。