空氣壓縮機PLC控制系統的研究與實踐

趙睿 許群松

摘要：隨著自動化技術的不斷發展，許多領域中都運用了自動化技術，PLC系統是近些年發展最火的空氣壓縮機控制系統。空氣壓縮機幾乎遍及工業、農業、科技、國防等各個領域，所以說空氣壓縮機的性能對于生產起著至關重要的作用。本文旨在對PLC控制系統在空氣壓縮機中的運用展開研究，并提出有效的建議。

關鍵詞：空氣壓縮機；PLC控制系統；研究實踐；

一、空氣壓縮機的發展現狀與知識背景

空氣壓縮機是制造業動力設備之一，被廣泛運用在國內生產制造上。空氣壓縮機的原理是利用高速旋轉的葉輪對腔內的氣體進行物理壓縮，在腔內產生一定的壓力，從而產生動力。國內之前采用的空氣壓縮機都是繼電器式壓縮機，這種壓縮機技術低下，不能滿足一些高標準的制造生產，也不能達到國家的一些標準規定，從而在逐漸被棄用。現階段在產品制造上，離心式壓縮機被廣泛應用，離心式壓縮機不僅體積小、運行平穩而且容量大耗能低。隨著技術的改善，空氣壓縮機的控制系統出現了PLC控制系統，PLC作為新時代的產物具有很多優點，例如：功能齊全、調試便捷、工作穩定。這樣的系統解決了很多壓縮機的控制難題，能夠對離心式壓縮機的工作狀態進行控制和監測。基于PLC系統下的空氣壓縮機，極大的簡化了設備的操作流程，節省了大量的人力物力，加強了機器工作的穩定性和安全性，PLC和空氣壓縮機讓員工們在計算機控制下完成各種操作，使生產活動高效便捷。

二、空氣壓縮機的系統構成

空氣壓縮機機組主要是由控制器、過濾器、電源裝置、傳感器、壓力變送器等組成，在進行工作的時候，由CPU進行處理，PLC控制系統進行操作，通過傳感設備進行時時監督，時刻掌握設備工作狀態。主要功能有以下幾個方面。（1）壓力檢測。PLC在操作的過程中通過傳感器設備可以對壓縮機的內壓強進行時時監測，并對壓縮機的運轉排氣、油壓等進行監測一旦出現異常情況系統會在第一時間進行報警，及時采取防范措施。（2）溫度監測。PLC系統靠溫度傳感器對機內的排氣溫度、油溫、水溫等進行時時監測，一旦溫度出現異常情況立即報警，將損失減少到最低。（3）電力參數監測。在空氣壓縮機運轉的時候，PLC系統會對電流、電壓、功率等各個電力參數進行時時監測，一旦出現異常情況，立即停止工作，并將異常信息發送至電腦端，作為修復依據。（4）水量監測。空氣壓縮機在進行工作的時候，一旦出現水量減少或者是斷水的情況，會立即報警，并采取安全模式，對設備進行安全保護。要值得關注的是，新一代的空氣壓縮機，主機全部是采用可編程的控制器，機器運行抗干擾能力強，操作簡單有利于設備維護。壓力變送器和傳感器采用的是高精度模塊，對微妙的特征的變化都會準確的記錄下來。PLC系統具有集中控制，自動操作的特點，整個機器軟硬件配置合理，性能高價格適中，而且在外觀上也做了較大的改善。而且對于設備運行的各種數據包括歷史數據都可以準確無誤的記錄打印出來。在設備的裝置上，五臺壓縮機只需要使用一套PLC控制系統，而且運行相互不受影響，每臺壓縮機配置一個報警裝置，可以準確無誤的做出反饋。

三、在各個子系統中的應用

（1）在潤滑油控制系統中的應用。潤滑油系統是離心式壓縮機的重要組成部分，因此，潤滑油系統的控制至關重要。潤滑油系統的良好控制是保證離心式壓縮機正常運作的必要條件。潤滑油系統包括油箱、油泵、加熱器、傳感器、冷卻器和連接管路等部分。潤滑油系統的檢測參數包括以下幾項：油壓檢測；軸承溫度檢測；油箱溫度檢測等。滑動軸承位置的油溫需要嚴格控制，壓力油膜的形成需要控制此處的溫度。如果油溫低于標準范圍時，潤滑油系統中的電加熱器就自動開始加熱，直到溫度達到標準范圍為止；如果溫度高于標準范圍，設備會自動停止加熱，溫度高于五十度時，系統會發出聲光報警，當溫度高于七十二度時，系統會自行開始跳級。

（2）在電機控制系統中的應用。主電機的控制系統會對電機電流、電機軸溫度和電機軸位移這些模擬量的輸入進行處理。需要在離心式壓縮機中設置啟動條件和停止條件，這樣可以保證離心式壓縮機的正常啟動和停止。為什么講是正常啟動呢？因為一系列因素諸如油溫、油壓等因素有可能對壓縮機有影響，在極端情況下還會有緊急停機的可能，因此我們認為只能是在正常的情況下才能啟動主電機。當主電機達到額定轉速之后，才可以對所需工況的壓力和壓縮機的流量條件進行調整，只有這樣才能保證主電機的正常運轉。

（3）控制子系統的保護。 離心式壓縮機的子系統設計范圍廣，包括出口氣體量、出口氣體壓力、電機軸瓦溫度、軸承溫度、軸位移、各段振動等。這些子系統都在受保護的范圍之內。為了使得PLC對系統的異常狀況準確判斷，在設置上述參數之前，我們需要把相關傳感器采集到的模擬量信號輸入到PLC的模擬單元量中。當聲光訊號發出報警信號或出現跳級等情況的時候，離心式壓縮機就可以在規定的限值范圍內正常運轉。

（4）應用在壓力流量系統中。上位機和PLC之間多數情況下會利用串行的傳輸模式進行通訊，因為傳輸距離比較元，所以在平衡方式的傳輸條件下，接口標準采用RS-485，利用這種接口進行通信。簡言之就是，兩條傳輸線路之間的電位差決定邏輯狀態，實現雙端接受和雙端發送。由于MCGS工作組態軟件便于學習，容易上手，方便使用，具有很強的擴展性和延續性，擁有強大的數據處理能力，可以和PLC進行廣泛的結合和應用，因此我們利用MCGS工作組態軟件的環境下對離心式壓縮機實時進行檢測和實時的在線控制。

近幾年隨著制造業的迅速發展，空壓機的更新換代也在不斷的加快，PLC控制系統在空氣壓縮機上的應用對生產效率和安全性有了很大的提高，而且還減少了能源消耗，起到了節能減排的效果，積極迎合了國家綠色發展的戰略計劃。本文詳細介紹了PLC控制系統在空氣壓縮機中的應用情況，希望這種技術可以為經濟發展和改善居民生活做出有效貢獻。

參考文獻

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（作者單位：沈陽鼓風機集團自動控制系統工程有限公司）