往复压缩机的PLC控制系统简述.pdf

往复压缩机的P L C控制系统简述 孙文昊’ ，王润泽 。郭淑英’ 1 ． 沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 1 1 0 8 6 9 ；2 ． 特变电工沈阳变压器集团有限公司 ，辽宁 沈阳 1 1 0 1 4 4 控 制 技 术 l C o n t r o l T e c h n o l o g y i 【 摘要】 阐述了P L C 控制系统提供的应用平台，在4 M3 2 1 4 ／ 1 8 1 7 2 一 B X型新氢气往复压缩机组中的应用，完全满足了用户 的各 项控制要 求。 【 关键词】 P L C 控制 系统 ；新氢 气往复压 缩机 中图分类号T H 4 5 7 文献标志码B 文章编号1 0 0 6 2 9 7 1 2 0 1 8 0 3 0 0 4 9 0 3 P r o fi l e o f P LC Co n t r o l S y s t e m o f Re c i p r o c a t i n g Co mp r e s s o r S UN We n -h a o ， WANG Ru n - z e 。 ，G UO S h u - y i n g 1 ． S h e n y a n g B l o w e r Wo r k s G r o u p C o r p o r a t i o n ， S h e n y a n g 1 1 0 8 6 9 ， C h i n a ； 2 ． T B E A S h e n y a n g T r a n s f o r m e r G r o u p C o ． ， L t d ． ， S h e n y a n g 1 1 0 1 44 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e p a p e r s p e c i fi e d t h e a p p l i c a t i o n p l a tf o r m s u p p l i e d b y P L C c o n t r o l s y s t e m，w h i c h c a n c o mp l e t e l y me e t t h e c o n t r o l r e q u i r e me n t s o f u s e r s i n t h e a p p l i c a t i o n o f 4 M3 2 1 4 ， 1 8 一 l 7 2 一 B X t y p e o f n e w h y d r o g e n r e c i p r o c a t i n g c o mp r e s s o r u n i t ． Ke y wo r d s P L C c o n t r o l s y s t e m； n e w h y d r o g e n r e c i p r o c a t i n g c o mp r e s s o r 1 引言 随着 往复压缩 机技术 的不 断改进应用市 场 的 日趋扩大，用户对保证压缩机组运行的控制系统 要求亦越来越高 。压缩机组运行初期的数显表报 警器或者单片机控制已经远远不能满足当今压缩 机组控制技术的要求，应运而生的P L C 控制系统代 替了单片机和数显表完全 占领了往复压缩机运行 的仪表控制领域，技术先进功能强大的P L C 控制系 统 在往复压缩机 组的联锁保 护系统 中得 到 了广泛 的应用。现以沈阳鼓风机集团股份有限公司为内 蒙古庆华集团庆华煤化有限公司1 0 万t ／ a 煤焦油加 氢 项 目配套 的4 M3 2 1 4 ／ 1 8 1 7 2 一 B X型新氢气 往复 压缩机组为例 ，简单介绍P L C 在该项 目压缩机组运 行 中的应用 。 2 4 M3 2 1 4 ／ 1 8 1 7 2 一 B X 型新氢气往复压缩 机组P L C 控制系统设计依据 收 稿 日期 2 0 1 8 0 3 2 0 2 0 1 8 年 0 3 期 总第 2 6 9 期 2 ． 1 往复压缩机组P L C控制系统联锁保护的作用 往复压缩机组的P L C 控制系统联锁保护的重要 作用就是 当压缩机组在启动和停止的过程 中，P L C 控制系统对压缩机 组 的工作状 态进行监测 ，压缩 机组如果有异常或者发生重大故障而危及压缩机 设备和人身安全时，控制系统及时给报警器发出 报警信号或者由S I S 系统发出联锁信号，停止压缩 机组运行 。这样 才能保证压缩 机组正常运行 ，能 够充分满足用户现场的安全生产要求。 2 ． 2 往复压缩机组P L C控制系统设计依据 首先为保证压缩机组正常运行 ，P L C 控制系统 在具体设 计过程 中对压 缩机组 的各级 进气缓冲器／ 各级排气缓冲器的压力及温度；压缩机组润滑油 管路的润滑油压力及温度 ；压缩机组冷却水管路 的循环水供水压力及温度 ；气体进气过滤器前后 差压；压缩机主轴承温度 ；电机轴承温度及定子 温度；各回水点的回水温度 ；分离器液位等均需 要在仪表控制柜进行触摸屏显示报警或联锁控制。 压缩机组所有仪表为S I 单位 ，电动仪表按本安型 ia I I c T 4 或隔爆型 d l I C T 4 进行选取 ，其 中模 ； 控 制 孜 术 i f Ⅲ ft 拟量信号用本安型，开关量信号用隔爆型，本安 和隔爆信号 必须分开设置 防爆接线箱 ，防爆接线 箱 的防爆等级为d I I C T 4 ，防护等级I P 6 5 ，防爆接线 箱要求 带防爆型 电缆密封接头 。压缩 机组仪表控 制系统采 用P L C控制 ，P L C的I ／ O卡件必 须预 留有 1 5 ％～ 2 0 ％裕度 ，P L C 控制 系统 的显示方式 为触摸 屏 ，并设有与D C S 通讯接 口 P R O F I B U S D P 。仪 表控制柜根据用户要求安装 在现场压缩机旁 ，针 对该压缩机组 的监测 内容涉及 的范 围及气体介质 的易燃易爆性质P L C 控制系统 ，在具体设计柜体时 采用了正压通风式防爆形式。在4 M3 2 1 4 ／ 1 8 1 7 2 一 B X 型新氢气往复压缩机组联锁保护系统 中，当压 缩机组监测 到的各级缓 冲器 的温度参数保 护 内容 超高或者各级缓冲器工作压力参数异常，例如 三级排气缓冲器压力高于1 8 ． 4 MP a 、润滑油管路供 油总管压力低于0 ． 2 MP a ，以及压缩机组 的机身振 动大于 1 3 mm ／ s 时 ，P L C 控制 系统即刻启动压缩机 组报警保护系统报警器发 出鸣笛进行报警 ，机组 其它监测部分 的报警及联锁保 护项 目在系统运行 中同样起着至关重要作用。 3 4 A A 3 2 1 4 ／ 1 8 1 7 2 一 B X 型新氢气往复压缩 机组P L C 控制系统的构成 3 ． 1 往复压缩机组P L C控制 系统配置及运行简述 根据该机组 以上的报警联锁保护项 目，在P L C 控 制系统具 体设计过 程 中 ，P L C 选用 的是西 门子 s 7 3 0 0 系列 。S 7 3 0 0 属于模 块式P L C，主要 由机 架 、C P U 模块 、信号模块 、通信处理器 、电源模 块 和编程设备等组成 。本机组控制系统的P L C 硬件 具体配置如下 电 源 模 块 选 用6 E S 7 3 0 7 1 K A 0 1 0 A A 0 容量为1 0 A C P U 选用 6 E S 7 3 1 5 2 A G1 0 0 A B 0 模块 ，标准 型C P U 3 1 5 2 D P ，1 2 8 K内存 开关量输入选用6 E S 7 3 2 1 系列 D I 3 2 点／ 1 6 点 ，2 4 V D C 开关量输入卡 开关量输出选用6 E S 7 3 2 2 系列 D O3 2 点／ 1 6 点 ，2 4 V D C 开关量输出卡 4 2 O m A模 拟量 输 入6 E S 7 3 3 1 7 K F 0 2 0 AB 0 A I 8 点，多种信号模拟量输入卡 5 O 瓣黎髓 P t l 0 0 模 拟 量 输入 6 E S 7 3 3 1 7 P F 0 1 0 A B 0 8 路模拟量输入 ，1 6 点热电阻 4 0 ／ 2 0 针前连接器6 E S 7 3 9 2 系列卡件 存 储 卡 件 选 用 6 E S 7 9 5 3 8 L G 1 1 0 A A 0 S I MA T I C Mi c r o内存卡1 2 8 K b y t e MMC 接 口模块 选用 6 E S 7 3 6 5 0 B A 0 1 0 A A 0 I M3 6 5 接 口模块 用于P L C 控制系统扩展 安 装 导 轨 选 用 6 E S 7 3 9 0 1 A F 3 0 0 A A 0 5 3 0 m m导轨 触摸屏选用T P C 1 0 6 3 E 1 0 ”彩屏 昆仑通态 国 产品牌 显光报警器X X S 一 1 0 3 一 A M2 X 6 一 F N O N D Y 乐清仪表公司品牌 编程适 配器 6 E S 7 9 7 2 0 C B 2 0 0 X A 0 带U S B 口 4 M3 2 1 4 ／ 1 8 1 7 2 一 B X型新氢气 往复压 缩机 组 选用的是最新版S T E P ／ 编程软件 ，例如压缩机组三 级排气缓 冲器 出 口压力信号控制 ，通过压力 变送 器传输4 ～ 2 0 m A 信号直接引入模拟量输入模块6 E S 7 3 3 1 7 K F 0 2 0 A B 0 ，如果三级排气缓 冲器 出 口压力 超过l 8 ．4 M P a 时，P L C 控制系统就输出报警信号 ； 当 压 缩 机 组 润 滑 油 站 供 油 总 管 输 出 压 力 低 于 0 ． 2 MP a 时 ，P L C 控制 系统发 出报 警信号 同时给低 压电控系统送 出信号启动辅助润 滑油泵 ，当润滑 油供油总管输出压力为0 ． 2 5 MP a ／ 盘车停止及其它 允许启动压缩机的条件都满足时 ，P L C 控制系统发 出允许启机指令 ；而当润滑油供 油总管输 出压力 高于0 ．4 M P a 时，P L C 控制系统又发出报警信号同 时给低压电控系统送出信号停止辅助润滑油泵运 行 ；当 压 缩 机 组 的 一 级 进 气 缓 冲 器 压 力 低 于 1 ． 5 MP a 或者压缩机组润滑油站供油总管输出压力 低于0 ． 1 5 MP a ，P L C 控制系统便进人联锁程序 ，压 缩机组停止运行 ；另外 ，P L C 控制系统接收到来 自 S I S 系统的紧急停车信号时 ，现场操作员按下急停 按钮压缩机组亦停止运行 。 3 ． 2 往复压缩机组P L C控制系统柜组成 4 M3 2 1 4 ／ 1 8 1 7 2 一 B X型新 氢气往 复压缩 机组 P L C 控制柜要求2 台压缩机组共用 一套P L C 控制柜 ， 由于该项 目为易燃易爆 、高度危 险 、连续生产 的 重要装置 ，因此要求压缩机组配置的P L C 联锁保护 系统控制柜必须是 防爆 的 ，而且控 制柜要求安装 2 0 1 8 年 0 3 期 总第 2 6 9 期 黼 在现场压缩机组旁边 ，因此在具体设计中P L C 控制 系统柜采用了正压通风式防爆来实现 。 P L C 控制 系统柜的内部除安装有西 门子S 7 3 0 0 系列 的卡件外 ，还有下列元器件 1 Z D 直流电 源 S 一 2 5 0 2 4 V D C 1 0 A ； 2 足量 的接线端 子 WK F 4 ． 0 ／ 3 5 和WK F 2 ． 5 ／ 3 5 带安装导轨及标记条 ； 3 L I G H T 柜 内照明灯 A D1 6 L 一 2 2 D S ； 4 电源 端子S A S K 1 L D E N 一 2 4 V D C 带L E D 带安装导轨熔 芯及标记条 ；电源端子S 一 A S K 2 ． 5 E N 带电源导轨 标 记 条 及 联 络 组 件 ； 5 足量 的 安 全 栅 G S 5 0 4 5 一 E X系列 用于差压 变送 器／ 压力变送器／ 振 动位移变送器 。 P L C 控制系统柜的操作面板上配置有触摸屏 ， 采用的是国产昆仑通态的T P C 1 0 6 3 E 1 0 寸L C D 彩色 显示屏，并配带触摸屏与P L C 的通讯电缆。控制柜 面板上安装有闪光报警器 ，其型号为 X X S 一 1 0 3 一 A M 2 X 6 一 F N O N G Y ，报警输入形式为F U O 常开 式 ，2 4 V D C 负极 ，u 一 晶体灯。另外 ，还安装有各 种功能 的按钮 其中紧急停车按钮带保护盖 ，运 行停止复位等各项指示灯按不同功能选择不同颜 色以示区分。该系统的人机界面操作简单 ，可直 接触屏操作。 4 结语 在 4 M3 2 1 4 ／ 1 8 1 7 2 一 B X型新氢气 往 复压缩 机 控 制 技 术 l C o n t r o l T e c h ru l o g y l 组联锁保护控制中 ，由于P L C 控制系统监控项 目类 型复杂 ，考虑压 缩机组生产 线的实 际情 况 ，在控 制系统设计过程中设计者为人机界面设置了各种 流程图 包括 工艺气路系统流程图，冷却水路 系统流程 图 ，润滑油路 系统 流程 图 等的画面显 示、压缩机组运行状态显示 、设备故障报警等多 个画面。由于P L C 控制系统 的选型及设计不仅关系 到压缩机组的经济效益 ，还关系到控制系统的稳 定和安全运行 ，为此对压缩机组控制系统的设计 选 型十分重要 。该项 目P L C 控制 系统采用的是西 门 子s 7 3 0 0 控制技术，随机配套有2 台编程用便携式 P C 机安装好压缩机组运行程序软件 ，由于计算机 可编程序控制器P L C 控制系统具有冗余功能，能够 完全满足2 台压缩机组共用的需求 ，此外该压缩机 组联锁保护的P L C 控制系统采用通讯协议其通讯接 口为 P R O F I B U S D P，用 于 实 现 与D C S 进 行通 讯 ， 提高了压缩机组控制系统的监控水平 ，能够完全 满足用户的各项控制要求 ，确保了现场往复压缩 机组 的安全可靠运行 。 参考文献 [ 1 】 西门子公 司． S I E ME N S S I MA C s 7 3 0 o 可编程序控制 器 系统手册【 K ] ． 作者简介 孙文 吴 1 9 9 0 一 男 ， 本科 。 大 连理工大 学机械设计 制造及 其 自动化专业， 研究方向为电气工程及控制系统。 上接 第3 6 页 得尤为突出和重要 。 号。一旦采集的压力值未在设定周期内改变，即 参考文献 被判定为故障信号。 [ 1 】杨伟君 ，李邦 国， 范荣巍， 胡亮． 和谐号动车姐风源系统 及其管J E[ J ] ． 铁道机车车辆， 2 0 1 1 ， 3 1 5 5 5 - 6 0 ． 4 结语 吸附式干燥器作为轨道交通车辆压缩空气主 要的净化设备 ，其设备状态好坏对整车管路、气 动部件等全寿命周期 内的可靠性起着关键性的作 用。事实上 ，几乎所有的吸附式干燥器故障都与 其工作机制有着直接或间接的关系 ，许多再生塔 内结露 、排污阀故障、吸附剂粉化、产品特性提 前衰减等疑难杂症 ，都能体现在基本结构 、再生 能耗 、控制策略等设计的合理性及实用性上。为 此 ，在产品设计定型前 ，基于上述机制的评估显 一2 0 1 8 年0 3 期 总第2 6 9 期 [ 2 ] 辜敏 ， 陈昌国， 鲜学福． L a n g mu i r “ 在 变压吸附过程 中 的应用『 J ] ． 天然气化工 ， 2 0 0 2 ， 2 7 2 9 3 2 ． 【 3 】 王海峰． 双塔式空气干燥装置在城轨车辆上的应用[ J ] ． 大 连交通大学学报 ， 2 0 1 4， 3 5 2 5 7 6 0 ． 【 4 】 李 申． 吸附式干燥器的再生能耗[ J ] ． 压缩机技术， 2 0 0 2 ， 4 3 0 3 4 ． 【 5 】 何小军， 龙华炜． 城市轨道车辆双塔干燥器工作状态监 控 简析[ J ] ． 技术与市场， 2 0 1 3 ， 2 0 5 7 4 7 5 ． 作者简介周其显 1 9 8 5 一 ， 男， 工程师 ， 硕士， 主要从事列车制动技 术的研究。E m a i l z h o u q x 1 9 8 5 1 6 3 ．c o rn