基于PLC与内置PID变频器的恒压供气系统研究

１ 变频 恒 压供气 系统 整体 结 构
Ｐ Ｃ和 内 置 ＰＤ变 频 器 是 整 个 控 制 系 统 的 核 心 。整 个 变 Ｌ Ｉ
频恒压供气系统的整体结构大致包 括三大部分哪 ： （） １ 主电路部分 。 包括从主 电源到压缩 机电机问的所有真
空开关 、 接触器 、 热继 电器 、 起动器等元件。主电路部分主要为
蔽通信电缆传输 回 ＰＤ调 节器 中， 与压力 预设 值进 行 比较 ， Ｉ 并
获得对应的频率差信号 ， 通过变频 器内部触 点的调 整 ， 电机 将 主电源的频率调整为实时输 气管 口需气频率 ，保证 电机的输 人 功率与用气设备的需求功率 平衡 ，从 而到达根 据用气负荷 波 动压力信号控制 电机 的转速 ， 来实现 系统 的整体供气平衡 。
摘 要 ： 恒 压供 气 系统 整 体 结 构 出发 ， 从 结合 变频 器 内置 ＰＤ 调 节 原 理 ， Ｉ 以及 长 期 的 工 作 经 验 ， 基 于 Ｐ Ｃ 和 变频 器的 恒 压供 气 系统 对 Ｌ
的 设计 重 点 ， 进行 了深入 的 分 析研 究 。
关 键词 ： Ｉ 内置 ＰＤ； Ｐ， ｃ； Ｉ 变频 器 ； 恒压 供 气
除上述三大部 分外 ， 恒压供 气系统还包括气位传感器 、 通信 电
缆、 气位信号器 、 压力传感 器等元 件共同组成 ， 其具 体系统 结 构图如图 １所示。
收稿 日期 ：０ ０ ０ — ７ ２ １— ５ １ 作者简介 ： 钢 （９ ５ ）男 ， 宋 １６ 一 ， 安徽蚌埠人 ， 助理工程 师， 研究方 向为电气 自动化。
Ｅｑｕ ｐ ｎｔ ａ ｕ ａ ｔｉ ｅｃ ｎ ｌ ｇ ｉ ｍｅ Ｍ ｎ ｆ ｃｒｎｇ Ｔ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｎｏ． ２０１ ８， ０
基 于 Ｐ Ｃ与 内置 ＰＤ变 频器 的恒 压 供气 系统研 究 Ｌ Ｉ
宋 钢 。 瑞科 安
（ 蚌埠压缩机有 限公 司， 安徽 蚌埠 ２３ ０ ） ３ ０ ０
中图分类号 ： ２பைடு நூலகம்３ ＴＰ ７
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： ７ — ４ Ｘ（ ０ ０ — ０ ６ ０ １ ２ ５ ５ ２ １ ８ ０ ８— ２ ６ ０）
传统 的公频继 电器 直接控 制电机启 闭的简单 供气系统 ，
电机在运行时一直处 于额定运行 工况 ，供 气系统经常出现气 和电的巨大浪费 。同时压缩机 电机在用气负荷变换 时 ， 不能 自 动调节控制 ， 常常 出现电机空 载 、 过载等非正 常运行工 况 ， 严
转 换 得 到 的 。也 就 是 说 ， 接 采 用 一０ 的 实 际 差 值 ， 为 系 直 ， 作
统 的反馈信号 时 ，给定 电机 的频 率调节 差 Ｇ 就几 乎为零 ， ， 也 就起 不到调节作 用。 因此 ，对 系统反馈 回来 一Ｄ 的压力差 值， 应该采 取放大增益措施 。
时 排 除 系统 故 障 。
２ 变频 器 Ｐ Ｄ调 节 原理 Ｉ
为 了实现 恒压供气系统在用 气负荷波动时 ，能够通过 内 部 自动调 节而实现供需平衡 ，保证 压缩机 电机 高效 经济的运 行， 就需 要利用远动传感 器实时采集需气压力信 号 ， 并通 过反
（） ３ 变频调速系统 。 变频器中包含可编程逻辑数据处理单 元 和 ＰＤ凋节器两大结构 。 Ｉ 通过可编程逻辑单元 ， 以获得变 可 频器起停信号 、 压力 的预设值 ； 通过变频 系统 内部 自检 功能实 时扫描系统 内部故障 ， 并通过 相应 的 Ｒ ４ ５通信 协约 ， 故障 Ｓ８ 将
图２ 闭环 ＰＩ Ｄ控 制 回 路
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《 装备制造技术）０ ０ ２ １ 年第 ８ 期
从 图 ２可看 出 ，由于调节过程 中电路元件状 态量不 可能 瞬 时发 生突变 ， 因此恒压供 气调节过 程 ， 实际上是 一个反 复调
系 统 的人 机 互 通 主界 面 图 。
节 、 步收敛 的过程。在这 个收敛过 程中 ， 逐 也是一个 相互约束 制约 的过程 。 按设计 思想而言 ， 要求系统调 节后管道 内的输 气 压力 （ Ｄ） 越接 近系统 预设压力 （ 越 好 ， ） 即希 望满 足 ｒ一Ｄ ， 产 ， ０的关 系式 。而变频 器控制 电机 的频 率差 ， 由 ｒ 一 的差值 是 ， ｒ
（ ）比例增益 环节 （ ） １ Ｐ 。为 了获得 系统能在进行 调节的压 力差信 号 ， 利用 比例增 益环节将信 号进行放 大 ， 然后供 给变频 器 进行电机 电源频率 调整 ， 获得的调节频率差 为 所
报警信号传输给 Ｐ Ｃ 实现故 障报警 的动态检测 。ＰＤ调节 器 Ｌ， Ｉ 单元 ，利用远传传感 器将 输气管道 中的实际需气压力通过 屏
馈 回路 ， 传输 给变频器进行 数据 比对分析 ， 再将 内部分析 获得 的压力 偏差信号转 换为压缩机 电机调节 电源频率信号 ，通 过
控 制电机转速实现 恒压 供气的 目的。具体 的 ＰＤ闭环控 制回 Ｉ 路 如图 ２所示 。
重 降低 了电机 的使 用寿命和供气 的可靠性 。随着 电力 电子技
术 的不断成熟 ， 利用 内置 （ Ｉ 变频器与 Ｐ Ｅ相结合形成 的恒 ＰＤ） Ｉ 压变频供气 系统 ，可以根据用气负荷 的变化动态地调整 电机 转速 ， 证整 个系统输入输 出的实 时平衡 ， 保 不仅降低 了系统 的 整体能耗 ， 同时到达 了节能降耗的 目的㈣ 。
系统提供 电源， 是压缩机电机工作 的动力源部分 。
（ ） 位 机 Ｐ Ｃ控 制 系统 。 过 Ｐ Ｃ可编 程控 制 器 ， 有 ２ 上 Ｌ 通 Ｌ 具
图 １ 变频恒压供气系统整体结构
对 电机 的起停信 号的采集 、 系统 预设 压力 参数的设 置 、 温度 信 号 的采集等功能。通过系统内部 自检功能 ， 周期性的扫描系统 运行 的整体工况 ， 并通过故 障指示报警 系统 ， 提醒工作人员及