PLC在KA20C螺杆制冷机中的应用

PLC在KA20C螺杆制冷机
中的应用
2012/07/03
目录
1、问题的提出
2、PLC可编程控制器简介
3、解决问题的方案
4、结论
5、附图（一）
6、附图（二）
7、附图（三）
PLC在KA20C螺杆制冷机
中的应用
摘要：本文以减少电机控制回路故障为目标，将传统的、分立的继电器改为PLC可编程序控制器，最大限度地发挥PLC的优点，保证了生产长、满、优地进行。

KA20C螺杆制冷机是生产装置重要的机组，如果该机组发生故障，生产装置将被迫停工。

对于大型连续化生产装置被迫停工，将造成直接经济损失几十万元。

采用PLCPLC可编程序控制器后，KA20C螺杆制冷机运行稳定，未再发生控制方面的问题。

关键词：PLC 控制异步电动机螺杆制冷机
一、问题的提出
①可靠性的要求——目前全国各大中型人企业的生产，大多采用半自动化和全自动化连续生产。

但是，整个生产线中如有一个环节出了问题，将造成整个生产线停运，给国家和企业造成相当大的经济损失。

甚至带来火灾、爆炸等特大事故的发生。

因此对设备的控制电路要求很高。

即能准确可靠地动作，又能安全长时间的运行无故障，才能保证整个生产线的安全生产。

②继电器——接触器控制电路存在的问题。

南京某大型石化企业，是一个具有易燃易爆、易腐蚀特点，还是一个全自动化程度很高连续生产的大型生产线，由于其中几台制冷设备经常性地发生故障造成停产。

影响很大，损失严重。

对该台设备进行检查所有电气控制设备系统全部采用继电器——接触器进行控制，发生故障的主要原因就是那些继电器触点经常因腐蚀性气体多、继电器触点氧化、触点弹簧腐蚀失去弹性、常开接点动作压不紧、常闭触点接触不良接触电阻增
加等造成故障。

时常发生继电器内部铁芯动作不灵活，导致继电器线圈烧坏。

另外，由于继电器控制电路较复杂，配线走线很多，在发生故障时，检修人员查线时，线路难以理清，导致越搞越乱，有经验的师傅查找时可能快点，对经验不足的检修人员来说，有时一查就是一个通宵，也不能排除故障。

严重影响生产。

③对该台设备的影响——由于继电器-接触器控制时常产生失灵，在工艺发出停机信号时，而继电器发生拒动。

如，油压过低时（<0.049Mpa）应停机，起到保护压缩机的目的。

动作顺序是：KA4↑→KA7↑→KA1↓→KA2↓→107.111闭合送至高压柜跳闸回路,主机停机。

致使主压缩机损坏。

所以说，控制设备的优劣、可靠性将直接影响整个生产过程，也是本人对该台设备控制部分进行改造的根本原因之一
二、 PLC可编程控制器简介
1．简述PLC原理及发展过程
可编程控制器简称PC。

它是70年代以来发展起来的一种新型的工业控制设备。

为了与个人计算机相区别，有时在PC中间人为地加一个L，而写为“PLC”。

PLC控制器，它是一种数字运算操作的电子系统。

专为在工业环境下应用与设计，它采用了可编程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算，顺序控制定时，计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出来控制各种类型的机械或生产过程。

2．PLC的特点与功能
①高可靠性——一一般工业生产对控制设备的可靠性要求很高，而可编程控制器正是一种高可靠性的工业控制设备。

如，三菱公司的F1、F2系列平均无故障可达30万小时，具有很强的抗电磁干扰能力。

由于有相当高的平均无故障时间，该公司已宣布，今后生产可编程控制器不再标可靠性这一指标。

因为这一指标已毫无疑义。

可以说在可编程控制器使用中发生的故障基本上都是外围设备发生的故
障。

（如开关、按钮、传感器、执行器等）引起的，而不是由可编程控制器内部发生的。

②使用方便，编程简单——目前，大多数PLC均采用继电器控制而形成的“梯形图编程方式”。

这种梯形图编程方式由于与实际的继电器控制方式非常接近，故易懂易编，因此对一般电气工人，只要经过一段时间的培训，便能掌握。

由于可编程控制器具有这一特点，因此，它被工业企业电气技术人员和操作人员广泛地应用和接受。

③环境要求低——由于可编程控制器的定义是专为在工业环境下而设计制造的，因而它广泛适用在环境较恶劣的场合下使用。

而不像其它的电子控制设备对电磁干扰信号要求高等。

④体积小、重量轻、便于安装固定——以三菱公司F-40MR可编程控制器为例。

它具有24点输入，16点输出继电器、16个定时器，16个计数器和192个辅助继电器，但尺寸仅为225mmX80mmX100mm，重量为1.5公斤。

这是传统的继电器逻辑机是无法与之相比的。

由于体积小、重量轻，因此安装起来十分方便，只要固定在一个比它体积大一点的任何一种材料制作的盒内均可。

⑤扩充方便、组合灵活——PLC产品一般都具有各种扩展单元，可以方便地组合成适应不同工业控制需要的不同的输入/输出点数及不同输入/输出方式的系统。

3、价格低、程序调整方便
因功能强，其性能价格比较高。

目前PLC的售价只有几十元一个点。

在调整程序方面非常方便。

可以不变化外围接线而通过改变输入的控制程序以达到不同的控制要求，以适合生产的需要，调整变化是灵活方便。

4、PLC的发展方向
PLC的发展非常之快，计算机技术又是PLC发展的支柱。

目前高档PLC均以16位微处理单片机为核心。

如，AM2900系列的16位高速单片机，不仅输入、输出总数多，存储容量大，而且功能较全，
具有中断控制功能、过程控制功能，并能接偏差信号的比例进行积分、微分来调节控制；还可以设有远程控制，智能控制的功能。

PLC除了向高档机发展外，为了更广泛地占领工业控制领域，还向廉价、简易、小型、多功能方向发展，以适应广大的低和高要求工业控制设备应用，如编程技术方面开发了编程多样化，程序模块化。

用模块化编写程序后，每个程序都有一个确定的功能，这样可以大大简化编程和程序的找错。

三、解决问题的方案
1、直接用PLC—程序控制器取代继电器—接触器控制电路。

考虑到现在输入和输出共需25个点，今后可能要增加两地控制和室内监视，PLC选用日本产F1-40MR型号，以便今后扩展。

2、原控制电路图见（图一）。

工作原理：
（1）启动
1、1防爆柜门关上后，将空气过滤减压阀调至1.2—2.0MPa,
关闭转子流量计,按下启动按钮.此时防爆柜内进气电磁阀与排气电磁阀同时打开,进行气体置换,将柜内可能存在的易燃气体的浓度置换至爆炸极限以下，5min后,吹扫停止,调节转子流量计,使柜内压强高于环境大气压80Pa-120 Pa，此时防爆控制电路给后继电器供电。

1、2 待工作指示灯亮，在高压柜未发出“故障及停机信号”的
情况下，按下SB3均可启动油泵电机，经KT3延时15秒后，油压升起，此时如将A1（手动）接能，按下SB6则可直接将“主电机开信号”送至高压柜，启动主电机，如果将SA2（自动）接通，则经KT2延时90秒后，可将“主电机开机信号”送至高压柜，此时HL5、HL6和HL7灯亮。

（2）停止。

按下SB1与SB2，KA1掉电，将“主电机停机信号”送至高压柜，
使主机停止，此时HL7灭，经过KT1延时60秒后，油泵电机停止，HL6灯灭。

（3）故障停机
机组运行中出现下列情况时，机组将自动停止运行。

3．1如果高压柜发出“故障及停机信号”，则KA1掉电，并将“主电机停机信号”送至高压柜，主机停止，HL7灭，经90秒后，油泵电机停止，HL6灭。

3.2如果排气压力超高，高于1.57 MPa时，KA3接通，HL2亮，
KA7接通，则会导致主电机与油泵电机相继断电停机。

3.3如果油泵差压小，并在KT3延时时间内不能恢复正常，则
会使KA1接通，从而导致KA7接通，使压缩机与油泵电机
相继断电。

3.4如果油滤器堵塞，滤油压差大，则KA5接通，KA7接通，
从而使压缩机与油泵电机相继断电。

3.5如果正压柜内压强与大气压之差，ΔP<50Pa或ΔP>200Pa 时,会使工作指示灯灭,控制电路掉电,从而使主电机及油泵电机相继停电.
机组发生故障停机时,正压柜内蜂鸣器会发声报警,指示故障原因,按下SB8即可消除声音.
在重新启动机组前,应先按下复位按钮SB7.
3、PLC输入输出分配表见（表一）。

输入输出分配图表
表一
4、I/O接线图（图二）
输入、输出单元是PC与现场外围设备相连接的组件。

用户送入PC 的各种开关量、模拟量信号，通过输入单元的光电隔离器件，将各种信号转换成微处理器能够接受的电平信号。

输出单元将微处理器送出的信号转换成现场需要的信号，最后驱动继电器、接触器、电磁阀等执行元件。

5、梯形图见（图三）。

PLC的编程语言采用面向控制过程的“自然语言”，这些语言中梯形图语言用得最为普遍，很受欢迎。

梯形图在形式上类似于继电器控制电路图，它们采用的基本图形如图三所示，每一个接点和线圈均有相应的编号。

梯形图直观易懂，是形象化的一种编程方法。

一般情况下，某个编号的继电器线圈只能出现一次，而继电器接点则可无限次使用。

6、程序清单（表二）。

四、结论。

生产装置运行中的电机是否可靠工作，是每一个企业最为关心的问题。

传统采用分立继电器作为电机控制元件，可靠性较低，已不能满足现代化、连续生产的需要。

PLC可编程序控制器以它的可靠性高、抗干扰性强、操作容易灵活、体积小、重量轻、便于安装，得到了广泛应用。

连续重整KA20C螺杆制冷机自从改为PLC控制后，运行正常，没有再发生控制方面的任何问题，保证了生产安、稳、长、满、优运行。

我们真正体会到了PLC可编程控制器的优异性能。

我们下一步准备将螺杆制冷机全部改为PLC可编程序控制器
参考文献：
1、《PLC控制器》
2、《可编程序控制器补充讲义》
3、《KA20C螺杆制冷机控制说明书》
武汉仪器仪表自动化工业集团公司
4、《维修电工技师培训教材》主编姜平
机械工业出版社2001。

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