基于PLC的螺杆式空压机控制系统的设计
基于PLC的螺杆式空压机控制系统的设计
基于PLC的螺杆式空压机控制系统的设计【摘要】针对螺杆式空压机运行条件恶劣、故障频出的情况，分析了空压机的控制要求，设计了基于PLC的控制系统，详细介绍了系统的软、硬件设计及工作原理。
实践表明，该控制系统稳定性好，可靠性高，完全满足控制要求。
【关键词】螺杆式空压机；PLC；控制系统Design of Control System for Screw Compressor Based on PLCZHOU Hai-dan（Fair Friend Institute of Electromech，Hangzhou Vocational &Technical College，Hangzhou Zhejiang 310018）【Abstract】Aiming at the bad operating conditions and malfunction frequently of Screw Compressors，a control system was designed based on PLC after analyzing control requirements. Then the hardware and software design and working principle was demonstrated. The results show that the system has well stability and high reliability and completely meet the control requirements .【Key words】Screw compressor；PLC；Control system0 引言压缩空气是现代工业生产中不可缺少的动力源，在工业应用领域被认为是仅次于电力的第二大动力能源，其应用领域遍布冶金、化工、烟草、机械、医药、食品等行业。
基于PLC的煤矿空压机控制系统设计
摘要空气压缩机(简称空压机)是一种用来压缩气体提高气体压力或输送气体的机械。
空压机的用途很广，几乎遍及工农业、国防、科技、民用等各个领域。
空气压缩机的安全生产保护对于煤矿企业的生产是十分重要的。
可编程控制器(PLC)将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计。
本设计方案采用PLC和变频器实现对空压机组的自动控制。
该方案采用变频器实现对空压机“一拖多”的控制，PLC实现变频器的工频与变频的转换控制，以及切换变频器对某台空压机进行控制。
系统利用压力传感器采集气包出口压力，通过变送器输出4～20毫安标准信号至PLC模拟输入端口，经过PLC内部PID算法逻辑运算，送出控制信号至变频器，变频器根据送来的信号改变输出电压的频率，来调节电机转速，以确保供气压力的恒定。
当变频器控制当前机由变频转为工频，而供气压力仍不满足时，则由PLC控制变频器软启动下一台空压机变频运行，依次开启。
当变频器输出电压的频率已降至下限值，而供气压力仍高于所需压力，则由PLC控制变频器关闭当前机，变频器转而变频控制另一台运行的空压机。
从而使生产系统获得良好的经济效益和安全性能。
本论文介绍了空气压缩机、可编程控制系统（PLC）控制原理、系统通信等。
关键词：空气压缩机；可编程控制器（PLC）控制系统；变频器；PID调节器ABSTRACTAir compressor (the compressor) is a compressed gas to increase gas pressure or gas transportation machine. Air compressor is widely used in nearly all industrial and agricultural, defense, science and technology, civil and other fields. Air compressor safety protection for the production of coal mining enterprises is very important.Programmable Logic Controller (PLC) to the traditional relay control technology, computer control technology and communication technology integration, specifically designed for industrial control of. The design uses PLC and frequency converter to realize the automatic control of air compressor. The program uses inverter of the air compressor "dragged more" control, PLC to achieve the inverter frequency and frequency conversion control, and inverter switching control of a compressor station. Collection system using pressure sensors Outlet pressure air bag, transmitter output by 4 to 20 mA standard signal to the PLC analog input port, through the internal PID algorithm PLC logic operations, sends control signals to the inverter. When the inverter to control the current machine by the inverter frequency, while the gas pressure is still not satisfied by the PLC control inverter frequency soft-start the next station air compressor to run, and then click Open.When the inverter output voltage frequency has dropped to the lower limit, while the gas pressure is still higher than the pressure required by the PLC control the inverter to close the current machine, inverter switch to another frequency to run the compressor control. So that the production system for good economic and safety performance. This paper describes an air compressor, a programmable control system (PLC) control theory, system communications.Keywords: air compressor; Programmable Logic Controller (PLC) control system; inverter; PID regulator目录1绪论 (1)1.1 PLC控制在国内外的发展近况 (1)1.2课题的背景和意义 (2)2 空气压缩机 (3)2.1空气压缩机及分类 (3)2.2螺杆式空压机 (4)2.2.1螺杆式空压机基本结构 (4)2.2.2螺杆压缩机的工作原理 (4)2.2.3螺杆压缩机的特点 (5)2.3活塞式空压机 (6)3可编程控制器（plc）控制系统 (8)3.1 PLC的产生和发展 (8)3.2 PLC基本结构 (9)3.3 PLC基本工作原理 (9)3.3.1扫描技术 (10)3.3.2 PLC的I/O响应时间 (11)3.4 PLC的主要特点 (11)4 基于plc的煤矿空压机控制系统设计方案 (13)4.1控制系统组成 (13)4.2控制系统的工作原理 (14)4.2.1空压机切换工作过程 (19)4.2.2通信方式 (21)4.2.3控制系统概述 (22)4.2.4 报警装置 (27)4.3 系统设计 (27)4.3.1 PLC控制系统设计步骤 (27)4.3.2 PLC程序设计的步骤 (30)4.4 控制系统硬件设计 (30)4.4.1主电路设计 (30)4.4.2 PLC选型 (33)4.4.3变频器选型 (35)4.4.4传感器的选取 (36)4.4.5系统PLC硬件部分地址分配及部分程序 (37)5 结论 (38)5.1工作总结 (38)5.2毕业设计心得 (39)参考文献 (40)致谢 (41)附录系统总图 (42)1绪论自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。
基于PIC单片机的螺杆空压机控制器
邮局订阅号：82-946360元/年技术创新单片机开发与应用《PLC 技术应用200例》您的论文得到两院院士关注基于PIC 单片机的螺杆空压机控制器Screw Air Compressor ’s Controller Based on PIC Singlechip(四川大学)张旭领赵武唐爱民ZHANG Xu-ling ZHAO Wu TANG Ai-min摘要:介绍了一种基于PIC 单片机的螺旋空压机控制器。
控制器以PIC 单片机为核心,利用其自身集成的A/D 转换模块,结合外围的信号采集放大电路,继电器控制电路,键盘扫描和液晶显示电路,供电电路来完成。
软件上介绍了信息模块的协调工作。
实验证明,该控制器具有稳定性高,运行可靠,抗干扰性强等特点。
关键词:螺杆空压机;PIC 单片机;信号采集;信息协调模块中图分类号:TP368文献标识码:AAbstract:A kind of design method based on PIC singlechip was introduced.The controller regards PIC singlechip as the core,used the A/D converter of itself ,combined the signal gathering circuiut,the relay control circuit,the keyboard circuit,the display circuit and the power supply circuit to design a controller.In parts of soft it is important to introduce the harmony of simple massage mech -anism.The experiment results show that This controller has more stability,operating reliable,anti -interference performance greatly and so on.Key words:the screw air compressor;PIC singlechip;signal gathering;simple massage mechanism文章编号:1008-0570(2009)09-2-0089-021引言螺杆空压机是利用压缩空气来提供动力的一种机器,由于螺杆空压机的简单、高效、可靠以及直接的流体流动特性,近些年得到了迅速的发展,与其配套的高性能控制器也越来越受到人们的重视。
基于PLC的空压机自动控制系统的设计
基于PLC的空压机自动控制系统的设计摘要PC机将设置的系统运行参数传送给PLC，PLC对采集的风包压力与设定值进行比较，通过智能控制运算后将控制信号送给变频器，控制变频器的启动、运行和停止。
关键词PLC；变频器；空压机1应用价值及意义4L-20/8型活塞式空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备。
由于结构原理的原因，空压机自身存在着明显的技术弱点。
为此，本文引入PLC及变频器进行技术改进，全面提升系统性能。
2 硬件选型2.1PLC选型1）基本单元本系统所使用的可编程序控制器采用日本三菱公司生产的FX2N -128MR-A1型PLC。
2）扩展单元N0～N5为FX2N-8AD型模拟量输入模块，每个模块有8路模拟量输入通道，编号为CH1～CH8。
共计6×8=48路通道，供47路模拟信号输入使用。
缓冲寄存器的编号为0#BFM～31#BFM，各路通道所对应的缓冲寄存器依次为5#BFM～12#BFM，用以存放采样数据，通过PLC的FROM指令读取缓冲寄存器，并将所读取的数据写入PLC的数据存储单元，至此，便完成了A/D转换。
其中，每个特殊功能模块占用8个I/O点，共占用6×8=48个X输入点。
N6为FX2N-8DA型模拟量输出模块，有8路模拟量输出通道，编号为CH1～CH8。
共计1×8=8路通道，供6路模拟信号输出使用。
各路通道所对应的缓冲寄存器依次为5#BFM～12#BFM，用以存放通过PLC的TO指令写入缓冲寄存器的输出信号，至此，便完成了信号的D/A转换。
其中，每个特殊功能模块占用8个I/O点，共占用1×8=8个Y输出点。
N7为PLC的PID过程控制模块，每个模块可控制多个闭环，本系统的PID 控制对象有6个，故本模块只需通过PLC程序中的6个PID指令实施控制即可，他们是：VVVF变频器的4-5端之间4mA～20mA输出控制，5个控制主机进水回路的电调阀。
基于PLC的螺杆压缩机控制系统设计
星三角是螺杆压缩机启动运行的装置，关乎机组设备的正产运行工作。ＰＬＣ为了确保工作的安全性，会对星三角进行检测，如果出现故障，则会马上停机，并向工作人员发出警报。
３.５排污阀检测
排污阀检测是对排污阀定时排污进行时间的控制，这要通过定时器来完成。经过时间的设置，排污阀可以定时向外排污，而ＰＬＣ就是检测这一工序的准确和准时性。
１Байду номын сангаас杆压缩机的工作系统
螺杆式压缩机是用于空气压缩和空气制冷的主要设备，其机组分为气路和油路两部分，其内里工作设备包括减荷阀、空气滤清器、防控电磁阀、比例调节阀、最小压力阀、压力变送器、微电脑控制器、空气冷却器、安全阀、压缩机、电动机等部分组成，工作设备一共２０个，这２０个设备共同组成了螺杆压缩机系统的工作流程。
星三角启动电路、运行机组：首先接通电源，检测排除电路的一切干扰和故障，检测完毕，则可以按下启动键开启机组的启动。到了半分钟之后，电磁阀开始动作，机组进入加载运行阶段，如果压力值达到了最大值，则电磁阀会自动断电作用机组的卸载功能；如果压力值下降到了最小值时，电磁阀优惠自动打开加载系统，进入运行状态；如果不需要机组工作，或者有特殊情况发生，只要按下关机按钮，机组都会进入减压状态，状态基本维持半分钟就可完全关机。螺杆压缩机在输入控制点数时，要设置急停、相许错误等一系列可能出现的问题。在星三角启动运行的整个过程中，显示器会显示出关于检测的参数和故障，直观地显示出机组的工作情况。
１.２油路流程
由气路流程可知，在空气和润滑油进入压缩机被压缩作用之后，油气分离罐会将空气和润滑油进行分离，自此润滑油会从温控阀门进入油冷却器受冷却作用，从而使冷却后的润滑油在油过滤器进行过滤，最后，加工完毕的润滑油可以作用到压缩机主机和各部分润滑部分，起到较好的润滑效果，保证机组的工作效率。
基于变频器及PLC控制的螺杆式空压机的节能改造系统
132研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2020.12 (上)螺杆式空压机是卷烟厂动力车间的重要设备之一，是产生压缩空气的主要设备。
但其自动化程度低，控制方式相对简单，通常采用两点式（上下限）控制，即当空压机气缸内的压力达到设定压力上限值时，空压机关闭进气阀，进入卸载状态，当储气罐内压力低于设定压力下限值时，空压机打开进气阀，进入加载状态。
空压机在运行过程中排气量和压力经常因为生产车间的用气量变化而变化，这就导致空压机经常是加载一段时间，然后，卸载一段时间，频繁重复加载和卸载。
螺杆式空压机的上下限的控制方式导致产生的空气压力不稳定，管路的空气压力波动比较大，基于变频器及PLC 控制的螺杆式空压机的节能改造系统吴勇波1，李朋2，侯小波2（1. 深圳烟草工业有限责任公司，广东 深圳 518109；2.北京航天拓扑高科技有限责任公司，北京 100176）摘要：对于卷烟厂动力车间空压系统主要设备螺杆式空压机能耗大、噪音大、自动化程度低等问题，提出了通过变频器与PLC 控制结合的自动控制系统对螺杆式空压机进行节能改造方案。
改造设计方案自动化程度高且系统稳定性高，采用PID 闭环控制调节等技术手段实现节能。
节能效果明显，具有推广意义。
关键词：螺杆式空压机；PLC；变频器；节能中图分类号：TU991;TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）12（上）-0132-03不能保持恒定的车间用气压力；空压机频繁的卸载和加载，对电网的冲击比较大；空压机卸载状态时，主电机依旧保持运行，并不产气，运转效率低，能耗大，电能浪费较大；空压机始终高速运转，且频繁操作进气阀，导致机械磨损加快，增加造气成本。
由于烟厂制丝生产线是流水式生产线，自动化程度高，相应对于空压的稳定性要求也很高，以及卷烟厂对节能降耗的要求不断增加，加上上述螺杆式空压机的缺点，有必要对螺杆式空压机进行变频节能改造。
空压机PLC控制方案
高（紧急停机）；压力传感器故障（紧急停机）；油过滤器堵塞（警报）；油分离器堵塞（警 报）；空气滤清器堵塞（警报）。
二．硬件配置方案 硬件配置 1（原配置）： 主要的有 NEZA 本体 TSX08CD12R8D＋扩展模块 TSX08EA4A2 TSX08H04M 4
行文本屏＋接触器＋相序保护继电器。 1） 主控器采用施耐德 小型 PLC NEZA 系列 TSX08CD12R8D， 该型号 PLC 性价
比非常高， CPU 单元：8 点输入 / 6 点输出，12 点输入 / 8 点输出 普通 I/O 扩展单元：12 点
输入，8 点输出的扩展结构，最多可连接 3 个扩展单元，可将本地 I/O 点数扩展 至 80 点。 模拟量扩展单元： 4 路 AD 2 路 DA。 4 远程通讯扩展单元： 点输入 / 4 点或 8 点
输出， 一个 RS485 4 通讯端口连接远程 I/O，支持 Modbus 通讯。 编程：中文化界面，Windows 平台。梯形图，指令表编程语言。允许简单编程，语言
80x90x70 80x90x70
100/240 VAC 24 VDC
80x90x70 80x90x70
100/240 VAC 24 VDC
95x90x70 95x90x70
100/240 VAC 24 VDC
混合型模块
4 点 输 TWDDMM8DRT 4
入/4 点
4
输出
16 点输 TWDDMM24DRF 16
PLC程序设计
I:开关量
3 压差发信器 检测油精分压差
I:开关量
4 热继电器
检测电机过负荷状态 I:开关量
5 相序器
检测电源相序状况
I:开关量
6 水流量开关 检测冷却水流量
I:开关量
7 起动开关
空压机起动
I:开关量
8 停止开关
空压机停止
I:开关量
9 加载开关
空压机人工加载
I:开关量
1 KM1
主接触器（电机电源） Q:开关量
变频器
M 螺杆 主机
PLC (带PID调节）
温度 传感器
温度 传感器
压力 传感器
储气罐
触摸屏
气网
2、控制系统主要硬件
触摸屏
PLC
AD3203
模拟量输入模块
变频器
压力、温度传感器
减荷阀
压差发信器
相序器
热继电器
1）PLC在变频空压机站中的主要任务
（1）代替调节器，实现PID控制 （2）控制电动机的运行与切换（如有多台空压机） （3）PLC是变频器的驱动控制： 恒压供气空压机站中，变频器采用模拟量控制方式，气压传感器送来的模 拟量信号输入到PLC中，与给定值比较并经PLD处理后的模拟量控制信号，再 传送到变频器中，以此改变变频器的输出频率，从而实现对电机转速的控制。 （4）气站的其他逻辑控制 除了空压机组的运行管理外，气站还有其他逻辑控制工作，如手动、自动 操作转换、气站的工作状态指示、气站工作异常的报警、系统的自检等，这 些都是在PLC的控制程序中实现。
五、PLC程序控制方案
控制要点
空气 压力 控制
排气压力传 感器
P≥8Kg，减荷阀动作， 关闭进气口
P≤5Kg，减荷阀断电， 打开进气口
基于西门子PLC系统的空压机控制
基于西门子PLC系统的空压机控制作者：吴信达吴俊峰来源：《中国化工贸易·中旬刊》2019年第06期摘要：我国第一台螺杆空压机试制成功以来，经过多年的技术改造，取得了较大的进步，但与国外先进螺杆空压机相比仍有一定差距。
智能微机控制系统在国外得到了广泛的应用，具有很高的可靠性。
计算机控制螺杆空压机在我国的研究应用始于20世纪90年代初。
它经历了单片机、工业计算机和PLC（可编程控制器）的结构过程。
控制方式也经历了顺序逻辑、PID闭环、智能控制等过程。
采用PLC控制不仅可以解决运行的可靠性问题，而且可以灵活地实现机组的单点控制和现场总线网络的运行。
是目前工业控制的理想设备。
介绍了一套由西门子S7-200系列PLC控制的螺杆式空气压缩机。
关键词：螺杆制冷压缩机;西门子PLC1 西门子PLC系统1.1 西门子PLC系统概述目前市场上常见的西门子PLC系统有S7-200（微型PLC系统）、S7-300（小型高性能）和S7-400（高性能）。
西门子开发的PLC系统结构紧凑，运行速度快。
它具有快速响应和网络通信等功能。
当它应用于机械设备控制系统时，还可以通过网络通讯、视频远程监控等功能进行扩展，进一步提高机械设备的运行效率。
1.2 工作原理一个完整的PLC系统通常由CPU、输出模块、接触器、传输装置、按钮开关、电路与内部膨胀装置构成。
最先，程序员通过PLC软件于计算机之上主编程序，剧情手动与控制方案。
CPU是PLC系统的核心。
系统CPU依据程序指令对于机械设备展开手动手动。
如电机、传感器、输送装置等皆可通过PLC。
该系统构建了手动掌控。
除此之外，西门子系统可和远程监控设备通信，构建远程监控，通过现场采集系统收集运行之中的相关参数，通过运行参数研究故障原因，于手动掌控的基础之上通过功能拓展对于故障展开改进。
保障效率提升了系统安全性。
2 基于西门子PLC系统的空压机控制2.1 螺杆空压缩机的基本工作原理螺杆压缩机是一种容积式气体压缩机，其工作容积作为旋转运动。
最新台达PLC在螺杆式空压机的应用
台达P L C在螺杆式空压机的应用台达PLC在螺杆式空压机的应用摘要: 本文主要论述了台达PLC和人机界面大功率空压机应用及其该领域展示一系列优点。
一、设计意图基于成本原因，长期以来空压机制造行业所采用控制系统均采用单片机控制、数码管指示工作状态及指示参数值。
该系统制造成本低，但却难以应付自身易受干扰、修改工艺程序及功能扩展不方便等缺陷和客户提出一系列挑战。
另外，工厂生产工序、时段不均衡性用气和间断性用气造成用气波动很大，若用高峰用气量来规划供气系统，将不不面临用大功率电机空载和容调来适应供气量所造成巨大能量浪费。
采用PLC和人机界面将轻而易举完成单片机所执行所有功能和解同需求用户面临问题。
二、硬件架构图一网路架构图图二PLC配线图DP210、PWS3760 ：功能操作;信息显示;信息查询；DVP14ES00R：提供通讯接口、进行数据及逻辑处理，执行联调程序任务；DVP20EX00R：提供通讯接口、进行数据及逻辑处理，执行单机程序任务。
I/O分配：X0 保留Y0 电机主接触器A0V+---A0V- 温度采样X1 温度开关Y1电机角接触器A1I+----A1I- 压力采样X2 主机过载Y2 电机星接触器D0I+----D0I- 输出20mA恒值X3 风机过载Y3 电磁阀X4 相序错误Y4 [冷却泵/风机]接触器X5 油过滤器堵塞Y5 蜂鸣器X6 油细分离器堵塞X7 空气过滤器堵堵塞四、软件设计软件上将分PLC程序设计和人机界面设计两部分。
PLC程序设计包括单机程序设计和多机联调程序设计：单机程序设计包括工艺动作（启动，气调或电调撤换，排气阀动作和冷却系统动作判断等）、报警及警报处理、模拟量采样（温度和压力）、画面更换、通讯等几部分设计；联调程序设计主要目标压力需求RS-485通讯口处理多台设备逻辑增减。
界面设计包括DP210界面设计和PWS3260界面设计：DP210界面：显示单机信息及单机运行/停止、模式撤换、故障查询及复位、运行/负载时间查询、维护时间提示、用户参数设定等操作。
螺杆式冷水机组PLC控制系统的改造
螺杆式冷水机组PLC控制系统的改造一、概述自我单位采用6台螺杆式制冷压缩机组为制冷设备为我单位提供生产冷源以来, 经过多年的使用, 对该设备的运行及维护有了较为深刻的感性认识。
在使用过程中对该设备的运行虽然较为顺利, 但同时也逐渐暴露出了该设备的许多不足之处。
由于该设备的控制系统各元器件, 都是基于10 多年前的技术所设计选定和开发的, 尤其是其核心控制部PLC( 可编程序控制器) 、传感器和控制器都是采用20 年前的日本元器件, 其运行和维护都显得十分复杂, 核心部件的维护对设备生产厂家的依赖比较大。
零配件价格太高,产生众多不便,集团领导要求在保证机组正常功能的前提下,进行整个控制系统的改造。
经了解，目前国内做中央空调通用控制器的厂家，深圳海润通控的螺杆式冷水机组通用控制器，技术比较成熟，其控制逻辑在能量调节模糊均衡算法及抗干扰技术上有明显优势，功能比较完善。
最终我们选择海润通控HR1000系列螺杆机组通用控制系统对我单位的6台螺杆式制冷机组电控进行整体改造。
二、螺杆式制冷机组的基本工作原理螺杆制冷机组PLC 控制系统是根据被制冷对象的温度或压力要求, 采用PLC、传感器和控制器配合使用事实现对制冷机组的控制和保护的全面监控系统。
螺杆制冷压缩机是工作容积作放置传动的容积式压缩机。
气体压缩中依靠工作容积的缩小来实现的, 而工作容积的变化又是通过压缩机转子在气缸里作高速旋转运行来达到的。
在其容积周期性扩大和缩小的同时, 空间位置也在不断变化。
只要在气缸上合理地配置吸气和排气孔口, 就可以实现吸气、压缩和排气的基本过程。
压缩机组的结构形式主要有: 螺杆制冷压缩机、电机、油分离器、油冷却器、冷凝器、蒸发器等组成。
螺杆制冷压缩机中对压缩量的调节采用能量滑阀调节, 即两个转子高压侧, 装上一个能够轴向移动的滑阀, 来调节能量和卸荷启动。
利用滑阀在螺杆的轴向移动, 以改变螺杆的有效轴向工作长度, 使能量在100%和0%之间连续无级调节。
基于PLC的螺杆压缩机控制系统设计
《 装备制造技术） ） ２ ０ １ ７ 年第 Ｏ ５ 期
器； 面 版 显 示 压 缩 机 的状 态 、 压力 、 温度 、 故 障情 况 等。 １ ． ４ 控 制 系统 流 程及 Ｐ Ｌ Ｃ点 数统 计
输入点 （ Ｉ ）
停机 ； 输 入 同时 设 置 ： 急停 、 相序错误 、 电机 过 载 、 风 机 过 载及 空气 过 滤 器 堵塞 、 机 油 过滤 器 堵 塞 、 油 精 分
１ ． 减荷 阀 ２ ． 空气滤清器 ３ ． 放空电磁 阀 ４ ． 比例调节 阀 ５ 最小压力 阀 ６ ． 梭 阀 ７压力变送器 ８ ． 微电脑控制器 ９ ． 空气冷却器 ｌ Ｏ ． 气水 分离器 １ １ ． 疏水阀 ｌ ２ ． 油冷却器 ｌ ３ ． 温控阀 １ ４ ． 油过滤器 ｌ ５ ． 安全 阀 １ ６ ． 油分离罐 １ ７ ． 油精分离器 ｌ ８ ． 压缩 机 １ ９ ＿ 温度变送器 ２ ０ － 电动机
应 用， 大大提 高压缩机 自身的 自动控制性 能 ， 达到较为理 想的控 制效果 ， 是 目前螺杆压缩机控制 系统发展 的必然趋势。
关键词 ： 螺 杆 压 缩机 ； Ｐ Ｌ Ｃ； 流程 ； 文本显示器 ； 软 件 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｈ ４ ５ ７ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ７） ０ ５ — ０ ０ ２ ６ — ０ ３
目 前 ，螺杆式空气压缩机是风动工具 和风动机 １ ． １ 空气 流程 械 的主 要 原 动力 。主要 供 给 矿 山 、 建筑 、 冶金 、 机械 、 风 冷 螺 杆 空压 机 的 空气 流 动 过 程 为 ：空 气 ＿ ＋ 空 石油 、 化工 、 纺织 、 食 品、 医药、 电子、 烟草等工业 中所 气 滤清 器 ２ 一 减荷 阀 １ 压缩 机 １ ８ 一 油 气 分离 罐 需之压缩空气 。其电气控制部份性能的好坏 ， 直接影 响着 设 备运 行 的可靠 性 及 稳定 性 ，为 提 高 设 备 的 性 能 及稳 定 性 ，大 多数 螺 杆 空压 机 行 业 的企业 都 选 用
PLC的煤矿空压机控制系统设计 精品
基于PLC的煤矿空压机控制系统设计绪论自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代传统继电器控制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。
同时，PLC的功能也不断完善。
随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。
今天的PLC不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
同时，计算机监控系统是采用集中监测、集中控制、集中显示、集中管理、集中保存的系统，融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术，广泛应用在化工、供暖、机械、供水、水处理等多个领域，在工业生产中发挥越来越显著的作用。
1.1 PLC控制在国内外的发展近况20世纪末期，可编程控制器的发展更加适应于现代工业的需要。
从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制功能上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。
目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。
我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。
最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。
接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。
目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。
随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。
1.2课题的背景和意义空气是矿山生产重要的四大固定设备之一，它产生压缩空气，用以带动凿岩机、风动装岩机等设备及其他风动工具。
基于PLC的空压机控制系统设计
2020年第08期 基于P L C 的空压机控制系统设计庞成伟大同煤业金鼎活性炭有限公司,山西大同037006摘 要 针对金鼎活性炭厂空压机控制系统存在的运行效率低下㊁耗电量大㊁故障率高的问题,基于P L C 控制技术㊁模糊控制技术,优化空压机控制系统㊂系统以冷却器出口压力为控制对象,利用传感器技术实时采集并监测出口风包压力,根据设定值完成模糊P I D 控制㊂利用P L C 控制器完成变频器输出功率的实时调节,以监测风包压力的动态变化㊂该控制系统能够使空压机系统运行平稳,同时节约电能并提高运行效率㊂关键词 空压机;P L C ;模糊控制;变频器;传感器中图分类号 T D 443D O I 10.19769/j .z d h y.2020.08.0170引言空气压缩机(简称为 空压机 )是一种能够将空气进行压缩,将低压气体转变为高压气体的设备,为其他机械装置的降温㊁冷却提供压缩空气,广泛应用于活性炭厂㊁化工㊁交通运输等领域㊂为控制并保证其进出口压力值稳定,保证压缩过程中的流量值稳定,空气压缩机控制系统经历了继电器控制㊁单片机控制㊁P L C 控制以及D C S 控制四个阶段㊂以P L C 系统为控制核心的空气压缩机控制系统因具有能够适应恶劣现场环境㊁系统运行稳定㊁抗干扰能力强㊁安装维护方便等优点得到了广泛应用㊂目前对空气压缩机控制系统的典型研究主要有文献[1]以变频控制为基础,根据负载载荷变化实时调节电动机转速,对空气进行高效压缩,以达到节能的目的㊂该方法的缺点是变频器成本较高,且电动机匀速运行时,变频器运行需要消耗电能㊂文献[2]基于单片机和智能控制技术,设计了体积小㊁稳定性强的空气压缩机控制系统,输入量的振幅波动较小,设备耗电较低,但该方法对于复杂工况的控制效率不高㊂文献[3]设计了变频器闭环控制系统,加装传感器,将检测到的进气口压力反馈至控制系统的输入端参与控制,但该方案的缺点是对系统控制的连续性较弱,存在滞后性㊂文献[4]引入开关磁阻调速系统,根据系统进口压力的变化值的电流信号与标准电流信号比较并进行逻辑处理后驱动电动机运行㊂该方案的缺点是使得压力值范围缩小,控制难度加大㊂1工作原理活性炭厂用空气压缩机组的结构框图如图1所示,电动机启动后,经活塞杆将进气阀打开,地面空气经过滤后由进气阀进入空气压缩机㊂电动机拖动活塞杆反向运动,对空气压缩机内的空气进行压缩㊂润滑油经油量调节装置并过滤后喷入空气压缩机,对压缩机内的空气进行冷却处理并进入油漆分离装置[5]㊂当压缩空气的压力值达到设定值时,压缩空气经排污㊁排水以及水分离器处理,最后经冷却干燥后进入井下管道网络供井下的风钻㊁注浆机等风动工具提供稳定的动力源㊂图1 活性炭厂用空气压缩机组结构框图2控制系统设计活性炭厂用空气压缩机控制系统设计框图如图2所示,P L C 控制器及其扩展模块获取电控装置㊁变频器的输入参数后,经逻辑判断处理后对电控装置的启停进行控制,对变频器的启停以及运行频率进行控制,以完成对空压机组各空气压缩机的调速控制[6]㊂为保证空压机组输出的风包压力满足设定要求,在各空气压缩机冷却器出口加装空气压力传感器,将监测压力值返回至P L C 控制系统中参与逻辑控制,并根据监测压力值的变化实时调整控制策略㊂为及时掌握和观测空压机控制系统的运行状态和故障信息,P L C 控制系统以总线通信模式将空压机运行数据传送至上位机用于显示㊂图2 活性炭厂用空气压缩机控制系统设计框图2.1硬件设计P L C 控制器及其扩展模块选用西门子S 7-200系列14收稿日期:2020-06-01作者简介:庞成伟(1989 ),女,山西大同人,本科,毕业于中国矿业大学电气工程及其自动化专业,现为助理工程师㊂2020年第08期的C P U 224X P 以及E M 221㊁E M 222㊁E M 223等㊂根据实现的空压机控制系统功能进行划分,P L C 控制系统I /O地址分配表如表1所示㊂表1 空压机控制系统I /O 地址分配表(部分)变频器选用西门子的罗宾康无谐波系列高压变频器,采用先进的矢量控制技术经实践证明可长期可靠地应用于空压机组控制系统㊂控制系统要求排气温度高于等于1090ħ时,空压机必须报警停机,因此,温度传感器选用Z S B WR 数字温度传感器,其热电偶材质为铂铑30,分度号为B ,测量范围为0~1800ħ,满足设计控制系统测温要求㊂该温度传感器采用二线制传输方式,输出信号为4~20m A 电流信号㊂控制系统要求润滑油压力范围为0.14~0.17M P a ,空压机出口压力为0.75M P a 时排气压力过高,空压机需停机,因此,压力传感器选用M B420压力传感器,其特点是具有断电保护功能㊁零点漂移修正功能㊁数据获取稳定可靠㊂该压力传感器采用二线制传输方式,输出信号为4~20m A 电流信号㊂2.2软件设计在P L C 软件设计中,对空气压缩机冷却器出口压力进行模糊P I D 控制,由安装在冷却器出口的压力传感器实时检测压力值,并将其反馈至模糊控制器的输入端㊂给定压力与实际压力的差值以及该差值的误差率作为模糊控制器的输入,进行模糊P I D 调节㊂设计压力模糊控制器时遵循模糊量化㊁设计规则库㊁模糊推理以及解模糊化的步骤㊂如果e 或e c 超限,则将超限值作为限值的上限或者下限,并由模糊控制器处理㊂活性炭厂用空气压缩机控制系统软件设计基于C ODE S Y S 3.5软件平台进行编程开发,控制系统的P L C软件设计流程如图3所示,采用模块化编程思想,控制系统的功能进行划分,分为初始化子程序㊁采样子程序㊁故障报警子程序㊁P I D 参数模糊控制子程序㊁变频调速子程序以及中断子程序六部分㊂在软件设计中,将空压机组的控制模式分为调试㊁自动运行模式,调试模式用于对机组进行参数设置并进行变频控制;自动运行模式即实现P I D 参数的自适应模糊控制㊂P L C 控制器通过采集获取空压机冷却口出口压力值,依据图4所示的流程完成压力模糊P I D 控制后,P L C 控制器根据该输出结果,实时控制变频器输出频率,进而控制电动机转速,达到调节空气压缩机冷却出口压力的目的㊂为保证该控制系统稳定㊁连续运行,在软件设计中增加对变频器㊁压力传感器以及电动机的故障报警功能,P L C 控制器检测到故障信息后,及时发出声光报警并停机,以防止发生重大安全事故㊂图3 活性炭厂用空气压缩机控制系统P L C 软件流程图4 压力模糊控制系统框图3结语设计并实现的基于P L C 的空压机控制系统在大同煤业金鼎活性炭厂进行工业性试验,该厂使用上海优耐特斯公司生产的U D 110A -7型螺杆式空气压缩机,通过该控制系统,根据冷却器出口风包压力,在上位机中确认各空气压缩机的输出功率,并完成在线参数调整;下位机由P L C 控制器完成对变频器输出功率的控制,进而根据活性炭厂实际风动负荷实现空压机组输出功率的实时调整,降低电能损耗,提高空压机组的运行效率㊂参考文献[1]成咏华,张冉.基于P L C 的煤矿空压机变频调速系统优化设计[J ].煤矿机械,2019,40(4):173-175.[2]李晓庆,王海舰.基于模糊P I D 与智能联动控制的空压机恒压供气系统[J ].机电工程,2015,32(3):366-369.[3]梁慧斌,李学华.西门子P L C 在空压机站智能控制系统中的应用[J ].煤矿机械,2012,33(4):208-211.[4]张还.空压机组电器控制系统的设计[J ].自动化仪表,2010,31(4):34-36,40.[5]何凤有,鲍卫宁,刘西超.基于模糊P I D 控制器的空压机恒压供气系统的设计[J ].工矿自动化,2010(1):91-92.[6]朱应煌.变频器在空气压缩机恒压控制中的应用[J ].自动化仪表,2009,30(1):66-69.24。
PLC控制技术在螺杆式空气压缩机中的应用
PLC控制技术在螺杆式空气压缩机中的应用发布时间：2022-04-23T02:54:56.437Z 来源：《中国科技信息》2022年2期作者：梁华财[导读] 根据国家关于空气压缩机节能降耗及智能化控制要求，针对空气压缩机耗能运行现状、控制方式落后等问题，采用PID控制器、PLC 智能控制、工业以太网等技术，设计了空气压缩机组智能控制系统。
梁华财身份证号码：44122819781026****摘要：根据国家关于空气压缩机节能降耗及智能化控制要求，针对空气压缩机耗能运行现状、控制方式落后等问题，采用PID控制器、PLC智能控制、工业以太网等技术，设计了空气压缩机组智能控制系统。
实现空压机组节能降耗、智能控制、远程监控、无人值守等功能，对于企业设备自动化化管理及经济安全运行具有重要意义。
关键词：控制技术；节能改造；空气压缩机引言空气压缩机是将机械能转换为气体压力能的转换装置，是气动系统的动力源，广泛应用于石油化工、机械制造、矿山、冶金、电力、电子、食品、医药等行业。
我国空气动力用螺杆压缩机行业起步于20世纪80年代，发展历程相对较短，但其销售量从2008年的11.5万台迅速上升至2013年的20.98万台。
空气动力用螺杆压缩机除了用于各种气动工具、气控仪表、食品、医药等，也在一些新的应用领域大展身手，如发动机增压、汽车喷涂行业以及高压氧舱、生物行业、胶片感光材料行业、国防科研等行业和领域应用。
随着国家关于工业绿色发展规划的出台，以及企业对于设备节能降耗改造、自动控制、实时监控、无人值守等智能控制需求，螺杆式空气压缩机的智能控制研究与应用成为许多企业技改重点工作，并已经取得较好的应用效果。
一、螺杆式空气压缩机改造背景1.1案例A公司现状A公司有3台空气压缩机均为开山公司生产的LGS65/8G型螺杆式空气压缩机，排气压力0.8MPa，排气量为65m2/min。
3台螺杆式空气压缩机，一用一备一检修。
1.2案例A公司压缩机存在的问题电机启动方式为直接启动，影响设备寿命。
基于PLC的空压机控制器设计
基于PLC的空压机控制器设计
PLC（可编程逻辑控制器）是一种通用的工业控制器，它广泛应
用于自动化控制系统中。
空压机是一种常见的工业设备，用于将空
气压缩和储存，以供机械设备使用。
基于PLC的空压机控制器设计
包括以下几个步骤：
1. 系统需求分析：根据空压机的工作原理和使用要求，确定控
制器需要实现的功能和性能。
2. 设计系统框图：根据需求分析，设计系统框图，包括传感器、执行器、PLC等组成部分的连接方式。
3. 选型：根据系统框图，选购适合的传感器、执行器和PLC等
设备，并进行组装和调试。
4. 编程：使用PLC编程软件，编写相应的程序代码，控制压缩
机的启动、停止、温度、压力等参数控制。
5. 测试：在实际使用前，需要对控制器进行试运行和测试，确
保其稳定、可靠和安全。
6. 集成和调试：将控制器安装在空压机上进行集成和调试，测
试控制器的效果和满足要求。
空压机PLC控制方案
空压机PLC控制方案关键字：螺杆式空压机PLC 人机界面电气改造引言：空气压缩机作为气动控制系统的气源设备，其在运行过程中的稳定程度和可靠性直接关系到生产安全性。
由于原有NEZA PLC 已停产，在设备故障情况下，难以用原有PLC 直接进行更换，同时需要原设备供应提供新控制系统，方能解决问题，如此将给正常生产造成影响。
本方案在原有设备基础上，以施耐德NEZA及TWIDO、西门子S7-200可编程控制器，重新编写程序，根据实际需要，改进和增加部分功能。
一．基本控制要求：运行：1)开机前按通电源，所有安装在中控室和现场的状态指示灯点亮，显示当前状态。
2)按下起动按钮，空压机按星形启动方式起动，进入减载运行状态,减荷阀关闭。
（供油电磁阀、进气口电磁阀打开。
）3)油压上升到0.2MPA,且运行时间1~3分钟后,按加载启动，加载电磁阀得电加载，卸荷阀（%Q0.7）开启。
（分离油罐内压力升高,当工作压力大于最小压力阀设定的开启压力时,压缩机排出压缩空气,空压机全负荷加载运行。
）4)排气压力达到压力开关(系统)设定值，减荷运行；低于压力下限时，加载电磁阀得电，机组重新加载。
5)停机：按下停止按钮，加荷时先转入减荷运行，30S后，机组停机。
6)紧急停机：按下按钮，所有输出信号强行终止，停机。
2、安全保护相序错误（禁止启动）；1)主机过载保护（紧急停机），轴承温度高报警。
2)排气温度过高保护，报警上限为110℃。
3)环境温度过低保护设定为-20℃，实际不用。
4)超压保护：实际排气压力高出设定额定排气压力0.07MPA,压缩机停机(减荷停机),显示压力超高信息.5)发生水压不足：流量过低时，水流量开关动作，20S内不能排除，及排气温度大于110度时，压缩机减荷停机），并发出指示。
6)供油电磁阀故障保护压缩机工作时需要充足的润滑油来冷却密封和润滑。
在供油电磁阀两侧安装压差发讯器，故障时发出信号，压缩机组紧急停机。
(实际无此信号?)7)油过滤器堵塞（警报）；空气滤清器堵塞（警报）。
基于PLC的空气压缩机组控制系统
《电气自动化）２００６年第２８卷第２期可编程序控制器应用ＰＬＣＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．基于ＰＬＣ的空气压缩机组控制系统ＴｈｅＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍｏｆＡｉｒＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓＢａｓｅｄｏｎＰＬＣ上海交通大学邵慧华顾战松（ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）ＳｈａｏＨｕｉｈｕａＧｕＺｈａｎｓｏｎｇ宝钢分公司炼钢厂陈锦松吴建明（ＳｈａｎｇｈａｉＢａｏｓｔｅｅｌ）ＣｈｅｎＪｉｎｓｏｎｇＷｕＪｉａｎｍｉｎｇ摘要：本文介绍了基于三菱公司的Ｑ系列ＰＬＣ的５台空气压缩机控制系统，叙述了该系统的软硬件设计。
在软件设计中采用了智能控制算法，使每台空气压缩机的累计运行时间大致相等并避免了压缩机的频繁起制动，提高了整个系统的使用寿命。
关键词：ＰＬＣ空气压缩机智能控制算法Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆ５ａｉｒｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓｂａｓｅｄｏｎＭＩＴＳＵＢＩＳＨＩＱｓｅｒｉｅｓＰＬＣ，ａｓｗｅｌｌ－ａｓｔｈｅｄｅｔａｉｌｓｏｆｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍｍａｋｅｓｔｏｔａｌｒｕｎｔｉｍｅｏｆｅａｃｈａｉｒｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙｅｑｕａｌａｎｄａｖｏｉｄｓｆｒｅｑｕｅｎｔｓｔａｒｔｉｎｇａｎｄｓｔｏｐｐｉｎｇｂｙＵＳｅｏｆｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｓＳＯｔｈａｔｉｔｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｌｏｎｇ－ｓｐａｎｏｆｔｈｅｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＬＣａｉｒｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｉｎｔｅｌｌｅｃｔｕａｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ【中图分类号】ＴＭ５７１．６＋１【文献标识码】Ｂ［文章编号】１０００—３８８６（２００６）０２．００６８．０３１引言在工业现场有大量设备需要使用压缩空气作为其动力源，并要求压缩空气的压力保持在一定范围内。
为了达到这一要求，传统的方案是采用多台压缩机（压缩机的驱动装置是不调速的交流异步电动机），根据用气量的多少确定投人运行的压缩机台数。
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基于PLC的螺杆式空压机控制系统的设计
【摘要】针对螺杆式空压机运行条件恶劣、故障频出的情况，分析了空压机的控制要求，设计了基于PLC的控制系统，详细介绍了系统的软、硬件设计及工作原理。
实践表明，该控制系统稳定性好，可靠性高，完全满足控制要求。
【关键词】螺杆式空压机；PLC；控制系统
Design of Control System for Screw Compressor Based on PLC
ZHOU Hai-dan
（Fair Friend Institute of Electromech，Hangzhou Vocational &Technical College，Hangzhou Zhejiang 310018）【Abstract】Aiming at the bad operating conditions and malfunction frequently of Screw Compressors，a control system was designed based on PLC after analyzing control requirements. Then the hardware and software design and working principle was demonstrated. The results show that the system has well stability and high reliability and completely meet the control requirements .
【Key words】Screw compressor；PLC；Control system
0 引言
压缩空气是现代工业生产中不可缺少的动力源，在工业应用领域被认为是仅次于电力的第二大动力能源，其应用领域遍布冶金、化工、烟草、机械、医药、食品等行业。
空压机是气源装置中的主体，它是将原动机的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置[1，2]。
由于空压机的使用外部空气进行动力转换，从某种意义上来讲，是一种取之不尽的能源。
其中，螺杆式空压机凭借其可靠性高等优点占据了其中很大的份额。
但是因为空压机设备运行时会有很多的问题，比如相序错误、电流过载、缺相、耗材使用时间到等，国内外相关此类的安全事故也时有发生[3，4]。
因此，设计一个可靠的螺杆式空压机控制系统十分有必要。
在充分了解螺杆式空压机设备使用情况的前提下，根据螺杆式空压机控制器的功能需求，充分查阅资料，对比多种方案，最终设计了以单片机为核心的空压机控制系统。
1 螺杆式空压机基本结构
空压机系统如图 1 所示，主要由空压机本机、储气罐、PLC控制器、传感器等组成。
其中空压机本机主要包括空压机主机（机头）、油水分离筒、油分离器、油过滤器、水分离器、冷却扇、电机等。
空压机无调速要求，故没有采用变频器。
空压机型号为LRL-220型（22Kw，380V，3.8m3/min，0.7MPa），由三相交流异步电动机驱动。
图1 螺杆式空压机控制系统组成方框图
2 控制系统设计
2.1 相关要求
2.1.1 性能要求
（1）安全性：由于其工作特点和使用环境的限制，决
定了整个系统在工作时是有一定的危险系数存在的，因此在系统的设计中，要从硬件和软件两方面去保证整个系统的安全问题，并考虑最差情况下的手动强制措施；（2）稳定性：控制对象有380V 交流电，而且一般工作环境都是大型设备集群区域，导致系统对于稳定性有很大的要求；（3）易操作性和可维护性：设计控制系统的时候，一定要考虑是否具有简便的操作性，设计时要考虑菜单的清晰化和操作的简便化，对于按键操作，在满足功能要求的情况下，要力求简洁明了；另外，在设计的时候需考虑设备的可维护性[5]。
2.1.2 参数要求
（1）输入电源为三相交流380V；（2）开关量输入，包括开关、急停等；开关量输出，包括风机、主机、指示灯、故障报警输出灯等；（3）一路温度测试电路，一路压力测试电路；两组三相电流（主机、风机）输入，通过电流互感器进行相关测试；（4）显示：人机界面方式显示，人机界面包括点阵式液晶、按键、指示灯；（5）380V 相序检测，判断
是否相序错误，并在设定的动作时间内进行保护；（6）电机保护：对主电机有缺相、逆向电流不平衡、过电流保护功能，
对风扇电机（后简称为风机）有过载保护功能。
缺相、逆向保护采用欠逆相检知继电器；过电流保护采用热动继电器和电流互感器[6]。
2.1.3 控制要求
基本控制要求为润滑油压油温超限保护、断水保护、排气温度超限保护、空压机气压超限压力保护、启动功能、停止功能、保护及故障报警功能、负荷/无负荷运行切换。
如果排出压力下降到负荷压力，根据压力传感器的信号操作电路板使电磁阀励磁。
控制空气经过电磁阀被输送到吸入闭锁阀，活塞运转阀门板打开，空气被吸入压缩机主机，开始压缩。
同时吸入闭锁阀内的放气阀关闭，油水分离筒停止放气。
如果空气消耗量减少，排出压力上升到无负荷压力，则根据压力传感器的信号操作电路板使电磁阀消磁，控制空气经电磁阀，将气体释放到大气。
通过弹簧的力量，活塞被压回，吸入阀门板关闭，压缩机机身的空气吸入停止。
同时放气阀打开，油水分离筒内的压力下降，进行无负荷运转。
如果无负荷运转继续，则压缩机自动停止运转。
2.2 硬件设计
螺杆式空压机的控制系统主要包括PLC、继电器输出控制、模拟量输入模块、电动机、电磁阀、人机界面等组成，如图2所示。
图2 螺杆式空压机PLC控制系统组成原理图
2.2.1 PLC及模拟量扩展模块的选择（1）该控制系统的PLC选用了三菱FX2N-32MR系列。
输入模块的作用是采集螺杆式空压机的各种状态信息，包括运行情况、故障情况、各传感器信号等，然后传送给PLC进行信息处理。
输出模块的作用是PLC将控制信息输出以实现对空压机的控制。
由于PLC的基本单元只配置了数字量接口，为了采集空压机各传感器的模拟量输入信号，在PLC基本单元的基础上扩展了1 个模拟量输入模块FX2N-4AD[7]。
该模块有4个输入通道，每个通道都可进行AD转换，分辩率为12位，采集信号电压为-10V～+10V。
电流输入时，为4～20mA或-20～20mA，分辩率20uA。
通道初始化时设BFM#0=H3111，表示CH1、CH2、CH3的输入范围皆为4～20mA，CH4关闭。
2.2.2 传感器的选择
本系统中采用的温度传感器为米科牌P202一体化温度变送器，其测量范围为-50～350℃，采用24VDC电源供电，输出4～20 mA直流信号，精度等级为0.5，完全防水。
压力传感器选择联测仪表的MIK-P300型压力变送器，其工作电源为24V DC，输出4～20 mA直流信号，量程为0～1 MPa，精度等级为0.1。
电流传感器选择KXT273I，其输入范围为
1A-400A，输出4～20 mA直流信号，线性度为0.1%。
2.2.3 继电器的选择
相序保护可采用相序继电器，当电路中相序与指定相序
不符时，相序继电器将触发动作，切断控制电路的电源从而达到切断电动机电源、保护电动机的目的。
本系统中采用的相序继电器为安良APR-3S欠逆相检知继电器，电源型式为三相三线式。
中间继电器采用欧姆龙牌，主要用于扩展触点数量。
热继电器-型号为RHN-10K，主要用来对异步电动机进行过载保护。
2.3 软件设计
2.3.1 输入/输出端口分配
表1 输入/输出端口分配表
2.3.2 控制原理
系统起动后，先初始化运行，PLC将采集温度传感器、压力传感器、电流传感器、欠逆相检知继电器等信号，通过程序运行以实现对空压机的各种控制，控制动作主要包括起动、停止、电磁阀通断、急停、报警输出等，控制流程如图3所示。
图3 PLC控制流程图
3 结论
本文详细地分析了基于PLC的螺杆式空压机控制系统设计，以三菱FX2N-32MR系列PLC为控制核心，并在此基础上扩展了模拟量输入模块FX2N-4AD，结合了传感器、外围电路。
该控制系统稳定性好、可靠性高，具有一定的可行性。
【参考文献】
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[2]汤钰鹏，李永平，徐建军.空压机系统的自动化节能控制[J].仪器仪表学报，2002，24：651-653.
[3]张旭领，赵武，唐爱民.基于PIC单片机的螺杆式空压机控制器[J].单片机开发与应用，2009，25（9）：89-90.
[4]张建国，梁南丁.矿山固定设备电气控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.
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[7]电气控制与PLC应用[M].北京：人民邮电出版社，2012.
[责任编辑：杨玉洁]。