基于PLC的燃氣壓縮機裝置控制系統的研究及設計探討

邢立凱

摘 要：近年來，天然氣在我們日常生活中得到了廣泛的應用。燃氣壓縮機主要是用以處理燃氣的設備，其控制系統比較復雜。本文主要是基于PLC上，對燃氣壓縮機裝置控制系統設計進行探討，以便更好的滿足系統所有控制程序控制要求，提高系統運行的可靠、安全性。

關鍵詞：PLC；燃氣壓縮機裝置系統；設計

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0054-01

天然氣具有潔凈、環保的特點，是一種非常重要的能源燃料，它是我們日常生活中不能缺少的一種重要燃料，且近年需求量一直在遞增。燃氣壓縮機主要是傳遞燃氣的工具，對燃氣進行收集、回收、輸送以及壓縮。從當前情況看，燃氣壓縮機系統依然存在不足，需要對燃氣壓縮機裝置控制系統采用更為高級的控制方式，確保控制更加安全有效，使用PLC監控系統中的各項參數，實現操作自動化和簡便化，從根本上提高生產效率和擴大生產規模。本文首先分析了PLC的優點，并對基于PLC的燃氣壓縮機裝置控制系統進行深入的研究和設計，詳細如下。

1 PLC的優點

（1）PLC主要是通過軟件來實現控制的，不但功能齊全且具備良好的靈活性，即使是控制對象不同也依然可以采用相同的硬件來進行配置，控制場合的大多數要求基本上都可以滿足。（2）具有極強的干擾能力和良好的可靠性，不管是在任何工業環境之下都可以照常作業。此外，不管是軟件還是硬件，都采用了一系列措施（濾波、屏蔽、故障診斷以及光電隔離）。（3）PLC主要是使用梯形圖來進行變成，較為簡便，語句表、流程圖二者可自行的轉換，操作使用都具備良好的便捷性[1]。（4）PLC屬于模塊化的結構，用戶可自己配置模塊化結構，不管擴展還是維修都較為方便。（5）PLC安裝過程簡單且容易調試，只需要把對于那個的I/O端進行子連接即可完成了接線的任務，安裝時間較短。

2 基于PLC的燃氣壓縮機裝置控制系統設計和實現

2.1 系統總體設計

主要采用由西門子公司生產的S7-300 PLC作為主要的控制系統，達到集中控制整體式天然氣壓縮機的目的，并以控制柜作為現場的主要控制中心。同時，在現場控制的過程當中，所使用的人機交互界面也是由西門子公司生產的觸摸屏，并通過遠程通信來實現對遠程的監控[2]。

2.2 控制系統的實現

（1）系統設計的原則。為了促使系統順利實現可靠監控壓縮機的運行狀況，保證系統高效、安全以及可靠性，需要嚴格按照天然氣增壓站的各種工藝要求，在設計上應該堅持集中管理、分散控制的兩大原則。（2）硬件系統設計。一般來說，現場儀表和現場控制柜是組成硬件系統的兩大部分：1）現場儀表：對于天然氣壓縮機來說，必須要使用對應的現場儀表對運行時的各項參數進行檢測之后，才能送入PLC進行處理。使用智能壓力變送器來對壓力進行檢測，把壓力信號進行轉化，轉化為4～20mA直流信號之后再送入 PLC模擬量輸入模塊；使用熱電偶或者熱電阻對溫度進行檢測，可直接接入PLC模擬量輸入模塊；使用Murphy公司的振動開關來對風冷器振動、機身進行有效檢測。使用霍爾轉速傳感器對飛輪轉速進行有效的測量；需要特別注意的是，必須要確保現場儀表符合防爆等級的各種規定和要求[3]。2）現場控制柜：現場控制柜主要是由多種控制零件來組成的（摸屏、按鈕、開關、PLC、接觸器、繼電器以及24VDC 電源），它是整個系統的主要核心。一般來說，不管是單門標準還是鋼質雙門的尺寸柜都符合現場控制柜的要求，且門上都會具備安全鎖頭。此外，控制柜還會配備有一系列設施（照明、散熱通風等）。在設計控制柜的過程當中，需要機柜內、外部的電纜的分布進行充分的考慮，且在布置柜內機架與端子排的時候，還需要考慮到日后擴展的余地以及維修保養的方便性，確保柜內所有的布線均要通過匯線槽且柜下端安裝與母線要接地。保證整個控制柜安裝環境符合防爆的各項規定和要求，保證現場中所有的控制柜、現場儀表之間的信號在傳遞的過程中都需要經過隔離式安全柵，從根本上來保證進入到現場的電流和電壓的功率安全。（3）軟件設計。軟件系統設計兩大部分（觸摸屏組態和PLC編程）。觸摸屏組態主要是選用WinCC flexible 2007，可在STEP-7項目插入WinCC項目，便可進行調試軟件以及相關模擬。在觸摸屏上，主要是清晰顯示各項機組的參數、組態工藝流程簡圖以及調節需要認為設置的參數，各項參數在設置之后都會在于PLC的變量中進行保存。

3 結語

綜合以上所述可知，燃氣壓縮機裝置是一種重要的處理天然氣的設備，其控制系統比較復雜。為了提高系統的安全可靠性，應基于PLC技術之上來對系統進行設計和實現，使系統配置更加合理完善，確保其安全運行，維修方便，實現設備自動化，提高生產效率和規模，滿足現今天然氣的生產需求。

參考文獻

[1]楊忠強，牟乃渠，顧亞雄，徐源.基于PLC的天然氣壓縮機監控系統設計[J].自動化應用，2015（11）：666-668.

[2]閆慶華.天然氣壓縮機PLC控制器的研究[J].科技創新與應用，2016（20）：777-779.

[3]劉亮.PLC在氣處理裝置中的應用[J].中國儀器儀表，2015（01）：880-883.