PLC自控系 统实现空压站自动化控制

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PLC自控系 统实现空压站自动化控制

        在棉纺 织企业广泛使用喷气织机的情况下,空压站 建设是一项重要的辅助工程。在天津 纺织园区所有空压站配备的主要设备为离心式空气压缩机、冷冻式空气干燥器,通过储气罐、连接管 道和阀门等组成压缩空气供气系统,并配套冷却系统、仪表空气系统,计算机检测系统,以实现 空压站为生产一线保证不同压力、不同负荷的用气需求。在此前 提下确保合格的供气品质,满足稳定的气源压力,自动调 节供气流量等是空压站自动控制的基本任务。随着自 动化水平的不断提高,关于建 设无人值守空压站的讨论,是一个 发展过程中的必然的课题。 

空气系 统自动控制的必要性 
        应用在 天纺投资控股有限公司棉纺一工厂的空压站,安装有4台70M3/min4台,53M3/min4台,48M3/min2台,43M3/min4台离心式空压机和1台42.5M3/min螺杆式空压机,配有相 应处理量的冷冻式干燥器。空压机 设备自身带有的CMC控制器,能够自 动控制和保护主机的运转,自动提示工作信息,具有故 障报警和保护停机功能,能自动 根据用气量的大小加载或卸载,并配有LCD显示屏 供现场观察各工艺参数和设备状态,具有RS422/485通讯接口,可以实 现与现场控制室计算机监控系统的完整连接。 
目前,空压站 的自控系统通过西门子S7-300可编程控制器,将部分 空压机的实时运行数据通过RS422/485通讯接口采集进PLC控制系统,并将数 据传送到现场控制室计算机上进行显示,以代替传统仪表。但是没 有对空压机进行控制。 
        空压机设备自带的CMC控制器 已经能很好的控制单台空压机,但是不 具备对空压系统的整体调控能力。在空压系统中,相对单 台空压机的调整,空压系 统的整体自动调控具有更重要的意义: 
单台空 压机无法保证空压系统整体供气压力的稳定,而空压 系统的整体自控可以有效保持系统内空气压力稳定。 
       整体的负载平衡,减少排气放空,可以节约更多的能源,节省人力成本。 
       可以实现无人操作,根据实 际需要自动开机或加载空压机以保持系统压力;可以定 时间断地记录空压机运行数据和报警,如跳车、喘振、通讯故障、压力等。 
       在已有的PLC系统中,没有实 现空压系统的整体调控功能。由于空压机自带的CMC控制器提供了RS422/485通讯接口,所有的 数据采集和控制功能都通过通讯接口来实现,对比原有的控制系统,不需要 增加硬件设备的投资,只需要 改进和增加控制软件即可实现空压系统的整体控制。 
除空压机设备外,还可以 将与空压机配套的冷冻式干燥器集成到RS422/485网络中来,实现空 压供气设备的全面自控。 
空压站 其他系统的自动控制 
        除空压供气系统外,空压站 的其他系统也需要进行自动控制,如水循环冷却系统等。这些系 统的控制方法与空压供气系统不同,主要是 采用传统控制模式。使用仪 表采集需要的运行参数,进行数 据处理和分析运算后,输出控 制信号给执行机构就可以实现系统的自动控制。
       良好的实时调节,防止了人为因素滞后; 具有高可靠性; 减轻工作人员负担; 节省人力成本。 
需要控 制的参数和可能的控制方式 
空压站 需要的控制需求;⑴高、低压供气压力控制(机组自动开停控制);⑵系统自动排水控制;⑶循环水 液位控制和自动加药控制;⑷所需压缩空气温度、循环水 温度等参数控制等等。 
空压系 统的整体自动调控一般可以使用以下2种方法之一来实现: 
⑴采用PLC系统进行通讯和控制。 
⑵可以采 用英格索兰公司或自己编制的控制软件。 
            第一种方法可靠性高,适用于工业控制系统。当监控 计算机出现故障时,PLC还可以 按照设定的程序进行自动控制。 
            第二种 方法是通过控制系统的计算机进行单独的分析运算进行控制,它具有较好的灵活性,但缺点 是如果出现如计算机死机等故障时,有可能 影响系统的正常运行。好在计 算机的一般恢复往往不需要太多的时间。 
            除空压 供气系统自控外,空压站可与制冷站、热力站 系统一起建立设备控制网络,实现集中控制,或与工 厂控制中心联网,由控制 中心的控制器实时远程监控,实现真正的无人值守。 
系统构成 
对于以上讨论,如果需 要实现空压站的整体自控,又许多成熟PLC自控系统可以选用,现以ZH公司的PLC自控系统为例。 
        该自控 系统选用西门子S7-300系列可编程控制器,带有RS422/485网络接口,支持MODBUS等相关网络通讯协议。该系统 可以采用专用工业通讯网络技术实施远程联网。空压站 自控设备可根据生产实际情况和各设备的特点,以及可能存在的问题,综合各 方面因素后确立分级控制网络的实施方案。 
硬件配置 
现场仪表,受控设备、执行器、带有串 行通讯接口的设备(如空压机,冷干机等),PLC和监控计算机。 
软件功能 
        选用专 用的工业组态软件(如WINCC或iFIX)用来监 视和操作整个生产过程,为控制系统提供通讯、显示及 报表管理等功能,各设备 控制器自成一子系统,其应用程序功能包括:信息采集,设备控制,故障报警,连锁保护,以及数 据处理和通信传输。 
        在系统实施过程中,还可引 入故障检测和故障诊断的处理程序,能够提 高系统的智能化程度,有利于 进一步改善自控系统的有效性和可靠性,通过优化调度策略,软件连 锁保护等自动控制功能模式的应用,有望将 自动化水平提升到更高层次,可以为 确定空压机设备状态检修点提供依据,并由此 获得更大的效益。
结论 
       总之通 过自动化控制可以克服由于人为因素造成的调节滞后等不利因素,减少运行参数的波动,达到减 少用工和节约能源的目的。对于提 升天纺控股有限公司的整体技术水平是相当重要的。
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