一、背景
空壓機(jī)是一種用來(lái)壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)械，其用途廣泛，涉及工農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科技、民用等各個(gè)領(lǐng)域。然而，不足的是，絕大部分空壓機(jī)都存在著耗電量大、控制方式落后、自動(dòng)化程度不高等問(wèn)題。尤其是一些用在煤炭、礦區(qū)的大型空壓機(jī)，每天工作24小時(shí)，從不間斷，其中很長(zhǎng)一段時(shí)間都是在空載或輕載下運(yùn)行，供氣壓力不穩(wěn)，能耗巨大。
基于此，改變空壓機(jī)的控制方式，提高空壓機(jī)效率，降低能耗顯得十分重要。尤其是當(dāng)下國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略正進(jìn)行地如火如荼的時(shí)候。那么問(wèn)題來(lái)了，我們應(yīng)該如何操作，才能改變空壓機(jī)的控制方式，并達(dá)到增效降耗的目的？
這里，不妨看看矩形科技基于PLC和變頻器設(shè)計(jì)的煤礦空壓機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)功能強(qiáng)大，簡(jiǎn)化了空壓機(jī)的操作，使得工作人員可以在計(jì)算機(jī)集控下完成各項(xiàng)工作，從而達(dá)到降低生產(chǎn)中的勞動(dòng)強(qiáng)度和工作所需，以及保障生產(chǎn)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的目的。
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
如圖所示，系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、壓力變送器、接觸器、空氣開(kāi)關(guān)、互感器等電器元件組成。
系統(tǒng)核心部分采用矩形M48DR-PLC為控制原件，其是N80系列中最具有代表性的微型可編程控制器，具有48個(gè)輸入/輸出點(diǎn)位。標(biāo)配通訊口RS232+RS485各一路（可擴(kuò)展），標(biāo)配4路高速脈沖輸出，支持掉電保護(hù)，支持MODBUS/RUTZ主、從協(xié)議，及其他自由通訊協(xié)議。
PLC 由電源、CPU、模擬量輸入、輸出模塊、開(kāi)關(guān)量輸入、輸出模塊等組成。用來(lái)實(shí)現(xiàn)電氣部分的控制，包括五部分：起動(dòng)、運(yùn)行、停止、切換、報(bào)警及故障自診橋。
起動(dòng)：三臺(tái)電機(jī) MI，M2，M3（如上圖所示）可以通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇變頻/工頻啟動(dòng)。
運(yùn)行：正常情況，電機(jī)M1處于交頻調(diào)速狀態(tài)，電動(dòng)機(jī) M2、M3 處于停機(jī)狀態(tài)。現(xiàn)場(chǎng)壓力變送器檢測(cè)管網(wǎng)出口壓力，并與給定值比較，經(jīng)PID指令運(yùn)算，得到頻率信號(hào)，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到所需壓力的目的。
停止：按下停止按鈕，PLC控制所有的接觸器斷開(kāi)，變頻器停止工作。
三、控制流程
如下圖所示，圖為系統(tǒng)的自動(dòng)控制邏輯流程，開(kāi)始運(yùn)行后，有壓力變送器采集信號(hào)，當(dāng)壓力符合要求時(shí)，即可進(jìn)行下一步的啟動(dòng)運(yùn)行，否則開(kāi)始報(bào)警。
本系統(tǒng)與上位機(jī)的通信可采用以太網(wǎng)的形式，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)的監(jiān)控報(bào)警功能。與變頻器的通信采用485通訊口方式，控制變頻器的運(yùn)行，讀取電壓、電流等相關(guān)參數(shù)。
四、優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)
1、采用PLC控制的方式，過(guò)程簡(jiǎn)單清晰，造價(jià)成本低，易維護(hù)；
2、矩形M48 PLC性能穩(wěn)定、本體最大輸出6個(gè)軸，2路高速脈沖輸入；
3、程序自主可控，用戶可根據(jù)相關(guān)需求進(jìn)行編程；
4、從已實(shí)施的項(xiàng)目來(lái)看，系統(tǒng)整體運(yùn)行穩(wěn)定，客戶滿意度高；
五、結(jié)語(yǔ)
國(guó)家工業(yè)化體系不斷完善，PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)化領(lǐng)域的應(yīng)用是當(dāng)代工業(yè)化發(fā)展的趨勢(shì)。本控制系統(tǒng)具有價(jià)格實(shí)惠、控制方式簡(jiǎn)單、系統(tǒng)穩(wěn)定等特點(diǎn)。符合當(dāng)代工業(yè)控制系統(tǒng)的大部分要求，其核心控制器為矩形科技的M48DR型號(hào)PLC，具有輸出控制穩(wěn)定，控制點(diǎn)位多，運(yùn)算功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。
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