PLC在高压空气压缩机站自动控制系统中的应用

技术篇　2007年　
第五期 P LC 在高压空气压缩机站自动控制系统中的应用
舒　云,　夏金妹
(中国船舶重工集团公司第七O 四研究所,上海　200031)
摘　要:介绍了用可编程控制器P LC 改造高压空压机站的设计方法.改造后的高压空气压
缩机站自动控制系统的工作稳定性和可靠性都得到了极大的提高,操作环境得到了改善,对同类设备的技术改造具有较高的参考价值. 关键词:PLC;通讯;自动控制系统;应用 中图分类号:T M571.6,U664.5　文献标识码:　文章编号:100528354(2007)0520041203
Appli cati on of P LC i n the auto 2control syste m of
hi gh 2pressure a i r co mpressor st age
SHU Yun,X I A J in 2mei
(No .704Research I nstitute,CSI C,Shanghai 200031,China )
Abstract :This paper introduces the design m ethod of applying PLC to the auto 2control syste m of high 2pressure
air co m pressor stage .The real operation de m onstrates that both reliability and stability of this auto 2control sys 2te m increase .The operating environm ents are i m proved too .It has high reference value for upgrading the si m i 2lar old m achines .
Key words :PLC;co mm unication;auto m atic control syste m;applications
收稿日期:2006208211
作者简介:舒云(19792),男,助理工程师,主要从事电气控制工作.
0　引言
某船上高压空气压缩机站的自动控制部分采用
的是老式的分立元器件组成的控制系统,技术陈旧,结构复杂,电子元器件大多为早期产品,现在市场上已没有可以更换的配件,以至于该控制系统的维修、保养工作变得极为困难.为了解决这个问题,特对高压空气压缩机站的自动控制系统进行了研究分析并进行了改造,采用了先进的PLC 控制技术代替原来的控制线路,取得了良好的效果.
1　高压空气压缩机站组成与操作
某船上有一集机、电、净化、自动控制于一体的高压空气压缩机站,这种机型在国内尚处于空白阶段,它将空气压缩并干燥、净化到给定参数和压力,然后输送到高压空气系统中.其自动控制系统部分由自动控制箱、手动控制台、电动机控制柜、集控控制台、电
动-气动阀、温度传感器、压力传感器及位置信号器等组成,具有空压机站的自动起动、运行控制、自动停机和故障保护停机与报警等功能,同时还能对润滑系统、干燥-净化系统、油水分离系统和冷却系统进行控制管理.它有两种操作方式:自动和手动,且这两种工况是相互独立,互为备用的.其中自动工况是主要的,在自动控制箱或集控控制台上进行操作;手动工况是备用的,只有在调试、自动控制箱出现故障或其它原因导致自动工况无法正常工作时才使用,在手动控制台上进行操作.电动机则由电动机控制柜中的断路器、继电器、交流接触器以及热继电器等电动执行机构输出控制.
2　改造方案
根据该高压空气压缩机站的控制形式、工作特点以及功能控制的需要,对该自动控制系统进行改造时
1
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第五期　2007年　
技术篇采用了可编程逻辑控制器.可编程逻辑控制器(简称
PLC )是20世纪6O 年代末发展起来的一种自动化控
制装置,可以实现逻辑控制、定时、与/或、计数控制、顺序控制和数据处理等功能,以及可通过总线进行快速的数据传递和数据交换,便于集中控制和管理,它集通讯技术、计算机技术于一身,代表着数控系统发
展的趋势
[1]
.
改造后的自动控制系统的核心PLC 采用siemens 公司的S7CP U314C,集控控制台内PLC 采用
S7CPU31522DP .自动控制系统的硬件结构框图如图1
所示
.
图1　自动控制系统硬件结构框图
根据空压机站实际工作过程编制了输入、输出点的地址,其中主要地址编号见表1.
表1　输入、输出点分配表输入
地址
说明输出
地址
说明I 0.0吹扫阀位置信号Q12.0吹扫阀I 0.1卸载阀位置信号
Q12.1卸载阀I 0.2滑油温度Q12.2再生阀I 0.3滑油压力Q12.3系统卸载阀I 0.4再生空气压力Q12.4左吸附器阀I 0.5
空气温度
Q12.5右吸附器阀I 0.6吸附器加热器过流Q12.6左吸附器加热器I 0.7滑油加热器过流
Q12.7右吸附器加热器I 1.0电机过载Q13.0滑油加热器I 1.1冷却水供给
Q13.1输出起动电机I 1.2
Q13.2
接通冷却水阀
改造后的自动控制系统既保证了原空压机站的各项功能和技术性能相一致,又保证了整个自动控制系统的各部分的安装型式以及与高压空压机站之间的接口不变,这使得整个自动控制系统很方便地对原控制系统进行了整体换装以及对各功能部件的接口
重新连接,提高了整个控制系统的可靠性和维修性.
3　软件设计
该自动控制系统的软件部分采用模块化结构设计,对系统的各个功能部分进行了模块化划分,并编写了相应的功能模块(FC ).
图2　滑油加热梯形图
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技术篇　2007年　第五期 3.1　滑油加热处理
在自动工况下,当自动控制系统处于起动等待状态(M0.5=1)下且滑油温度低于15℃时,“滑油加热”被置数“1”,即对滑油进行加热,直到滑油温度高于55℃,“滑油加热”被清“0”,滑油加热停止.
3.2　滑油油位检测
该高压空气压缩机站的所有设备都属船用设备,船只在行驶时有一定的摇摆周期,所以在监测滑油油位时充分考虑了这一因素,否则极易产生误报警.如图3所示,在程序中首先对油位低信号进行了延时处理,延时时间略大于船的摇摆周期,如果油位低信号持续时间大于船的摇摆周期,则说明滑油油位已经低于警界线,自动控制系统发出空压机停机信号并显示故障原因及报警
.
图3　滑油油位检测梯形图
3.3　故障报警处理
当高压空气压缩机站出现故障时,自动控制系统需要发出声报警以及表示故障原因的闪烁灯光报警.按下系统的“应答”按钮后,声报警停止,闪烁灯光报警变成平光,若故障已经消失,则灯光报警自动消失.图4报警梯形图是报警模块中的子模块,将报警模块中的故障信号输入置“#signal ”,声报警输出为“#
buzzer ”,灯光报警输出为“#lamp ”,时间定时器T1是
周期为3s,占空比为50%的脉冲信号.
3.4　通讯
集控控制台与自动控制箱中PLC 之间采用MP I 通讯,这样只需要两根电源线、两根紧急停机按钮输出线、一根通信电缆和若干备用线.为保证两个PLC 之间能正常通讯,硬件必须进行配置,设定集控控制台中S7CP U31522DP 的MP I 通讯地址为2,通信速率为187.5Kbp s,自动控制箱中S7CP U314C 的MP I 通讯地址为3,通讯速率与集控控制台的一致.在软件方面,在自动控制箱中内PLC 程序不需要编写任何与通讯有关的程序,
只需要将要交换的数据整理到一个
图4　报警梯形图
连续的DB 存储区中即可,而集控控制台内PLC 程序则需要在OB1中调用系统功能X_GET (SFC67)和X_
PUT (SFC68),实现两台PLC 之间的通讯.3.5　断电记忆功能
当空气压缩机站正在进行吸附器加热时,如果系
统因故停电后再次上电,则需要继续保持对吸附器进行加热,并需要在原有加热时间的基础上进行累时,直至累时达到设定的时间后吸附器才退出加热.在自动控制系统的硬件组态中,在对需要保持的定时器、数据块等进行设置后,就可在程序中调用组织块
OB30,每次间隔5s 向数据块写入状态值,并且最新的3个数据块将被保留.当系统断电后再次上电时,程
序对3个数据块中的状态值进行比较,判断最新的的数据是否错误,如果没有错误,则释放到程序中继续运行;如果有错误,则判断下一级数据块.
4　结束语
该系统在采用可编程控制器进行改造后,体积小,能耗低,效率高,功能完善,操作简便,维护方便.系统投入运行后,不仅很好地解决了原装置维修、保养的问题,而且还为该装置的数字化进程以及远程监控等打下了基础,极具推广价值.
参考文献:
[1]皮壮性,宫振明,李雪华,等.可编程序控制器的系统
设计与应用实例[M ].北京:机械工业出版社,2000.
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