基于PLC和WinCC的空气压缩机电控系统的改造.pdf

P L C 与D O S PL C an d DCS 自动化技术与应用2 0 1 6年第 3 5卷第 3 期 基于 P L C和 Wi n C C的空气压缩机电控系统的改造 王 浩 ， 王 琨 1 ． 威海职业学院机电工程系 ， 山东 威海 2 6 4 2 1 0 ； 2 ． 黑龙江省教育学院 ， 黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 8 0 摘 要 本系统以某能源公司下属矿的空压机组为例 ， 对空气压缩机的电控系统进行了P L C改造。该矿空压机组原控制系统采用 继电接触器控制 ， 系统运行不稳定 ， 经常出现故障 ， 严重影响生产。经过对系统的详细分析 ， 决定采用 P L C对系统进行 改造 ， 并通过 P r o f i b u s DP网络实现 P LC与上位机之间的通讯 ， 通过上位机即可实现现场设备的远程实时监控。另外 ， 本系统还通过 Wi n C C We b Na v i g a t o r 进行网络发布 ， 打开 I E浏览器 ， 输入服务器设定的I P 地址 ， 便可实现监控画面 的远程浏览。整个系统经过改造 ， 系统的故障率明显降低 ， 保证了生产的正常运行 ， 方便操作 ， 易于维护。 关键词 P L C； Wi n CC； 空气压缩机 ； 监控系统 中图分类号 TK8 3 文献标识码 B 文章编号 1 o o 3 7 2 4 1 2 0 1 6 0 3 一 o 0 4 7 0 5 Re c o n s t r u c t i o n o f El e c t r i c Co n t r o I Sy s t e m O f Ai r Comp r e s s o r Ba s e d O n PL C a n d V V i n CC W ANG Ha o ， W ANG Ku n I ． De p a r t me n t o f Me c h a n i c a l a n d E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g o f We i h a i V o c a t i o n a l C o l l e g e ， We i h a i 2 6 4 2 0 0 C h i n a ； 2 ． He i l o n g j i ang I n s t i t u t e o f E d u c a t i o n ， H a r b i n 1 5 0 0 8 0 C h i n a Ab s t r a c t T h i s s y s t e m t a k e s a c o mpa n y u n d e r t h e mi n e a i r c o mp r e s s o r e n e r g y g r o u p，a s e x a mp l e ，a i r c o mp r e s s o r s P LC e l e c t r i c c o n t r o l s y s t e m i s t r a n s f o r me d ． Th e o r i g i n a l c o n t r o l s y s t e m o f a i r c o mp r e s s o r r e l a y c o n t a c t o r c o n tro l s y s t e m i n mi n e i s u n s t a b l e ， o fte n f a i l s ，i t s e rio u s l y a ffe c t s p r o d u c t i o n ． Afte r a d e t a i l e d an a l y s i s o f t h e s y s t e m，t h i s a r t i c l e d e c i d e s t o a d o p t t h e PLC s y s t e m t r a n s f o rm a t i o n， a n d r e a l i z e s t h e c o mmu n i c a t i o n be t we e n PLC a n d PC vi a P r ofi b u s DP n e tw o r k， r e a l t i me r e mo t e mo n i t o ri n g o f fi e l d d e v i c e s v i a P C a r e a c h i e v e d ． I n a d d i t i o n， t h e s y s t e m a l s o b y W i n CC W e b Na v i g a t o r we b p u b l i s h i n g ，o pe n s t h e I E b r o ws e r ,I P a d d r e s s ， e n t e r s t h e s e r v e r s e i n g s ， r e mo t e v i e wi n g s c r e e n c a n b e mo n i t o r e d a n d c o n tro l l e d． Aft e r the f a i l u r e r a t e o f t h e tra n s f o rm a t i o n o f the e n t i r e s y s t e m i s s i g n i fic a n t l y r e d u c e d ， t h e n o r ma l o p e r a t i o n o f the p r o d u c t i o n i s e n s ure d． I t i s e a s y t o o p e r a t e a n d ma i n t a i n ． Ke y wo r d s P LC； W i n CC； a i r c o mp r e s s o r ； mo n i t o rin g s y s t e m 1 引言 空气压缩机 以下简称为空压机 是矿山的主要设备 之一 ， 担负着全矿井风动机械和主井卸煤机械的动力供 给任务 ， 其工作的可靠性和安全性直接影响着全矿的正 常生产和经济效益。对空压机的控制有多种方式 ， 比如 以继 电接触器为核心的传统控制方式或以单片机、工控 机、可编程控制器、D CS等为核心的现代控制方式等。 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 3 - 1 3 但如何实现空压机的自动控制 ， 达到无人值守 ， 是值得 我们研究和思考的一个问题。而本文对空压机电控系统 进行了改造 ， 实现了这一 目标。本系统已在河北某能源 公司投入使用 ， 经多年使用 ， 系统稳定可靠 ， 取得了较 好的经济效益。 2系统主要工艺分析 某能源股份有限公司下属矿现有 3台 2 D- 1 0 0 ／ 8型 空压机 ， 均为继电接触器控制系统 ， 由于触点接触不良 ， 自 动 化 技 术 与 应 用 2 0 1 6 年 第3 5 卷 第3 期 P L C 与D O S PL C a n d DCS 控制系统故障明显增多 ， 严重影响空压机的平稳运行 ， 主要问题表现在以下几点 1 仪表、线路老化 ， 性能不稳定 ， 多次出现报警、 停机等误操作。 2 3台空压机控制柜型号不同 ， 配件多且不统一 ， 接线多且凌乱 ， 给维护和检修造成很多不便。 3 工作人员必须在现场控制 ， 定时记录各种数据 ， 既 不能满足实时陛， 又浪费了人力和物力 ， 并且空压机工作时 噪音很大 ， 长时间工作在这种环境给健康带来很大的危害。 空压机 尤其在矿山 的长期运行中 ， 为了保证生产的 正常进行 ， 空压机必须连续安全正常运转。而保证空压机 正常工作的主要因素有四个 即风、 油、 水、电 ， 这是因为 1 风 ⋯风压是空压机工作的主要标志 ， 风压 过低 ， 会影响生产 ， 但风压过高 ， 会增加 电能消耗 ， 故 风压应控制在规定的范围内。 2 油 ⋯润滑油是保持空压机正常运转的重要 因素 ， 如果润滑油量不够或油质不好 ， 就会使空压机的 各个润滑部位的摩擦温度升高 ， 甚至造成机件过热而发 生事故 ， 致使机器无法继续运转 ， 3 水 ⋯冷却水是水冷式空压机不可缺少的。如 果冷却水量供应不足或中断 ， 就会使气缸温度显著升高 ， 致使润滑油汽化烧焦 ， 与高温压缩空气相接触就会有爆炸 的危险。同时 ， 空压机冷却不良 ， 就会增大功耗 ， 降低生 产效率。 所以要经常检查冷却水的流动情况、 水温和水位。 4 电一电是空压机的动力。电气设备如果维 护不好 ， 发生故障 ， 就会使机器无法转动。所以 ， 要经 常检查设备的工作情况 ， 注意 电流、电压的数值和 电动 机的温度等 。 为保证正常生产 ， 现决定对 目前的 3台空压机电控系 统和水泵房电控系统进行改造 ， 实现空压机工作参数的集 中监控。除对空压机的自动控制外 ， 还能实现集中监控数 据的网络化监控 ， 使空压机工作现场达到无人值守的效果。 本系统采用 P I D控制 ， 根据所需空气压力 ，自动控制 空压机输出大小。现场的 3台空压机均可对各自风包压力 和压风机房的出口压力进行检测。开机前首先设定需要的 压力值 ， 当开启任何一台空压机后 ， 系统会自动进行压力 检测 ， 根据用风量的大小 自动调节变频器输出频率 ， 从而 控制出风量的大小。当用风量增大 ， 第一台无法满足时 ， 则 自动开启第二台空压机。整个运行采用闭环 PI D控制 ， 通过设置P 、 I 两个参数 ， 使整个系统达到最优的控制效果 ， 既能保证所需要的压力 ， 又能达到节能的目的B J 。 序号 输入模拟量 个教 序号 输入模拟量 个数 l 电机帆身温度 1 l l 风包压力 1 2 电机前轴温度 1 l 2 润滑油压力 1 3 电机中轴温度 1 l 3 主机电压 1 4 电机后轴温度 l 1 4 主机电流 l 5 一级捧气温度 1 l 5 励磁电压 l 6 二级捧气温度 l 1 6 励谶电流 l 7 风包温度 l 1 7 总出口压力 1 8 润滑油温度 l 1 8 冷却水水温 1 9 一级捧气压力 l 1 9 冷却求水位 l l 0 级捧气压力 l 图 1 模拟量参数一览表 序号 输入开关量 个数 号 输入开关量 个数 l 盘车 3 1 l 断水保护 2 2 油泵 2 1 2 空压机运行返回点 1 3 主帆 2 1 3 油泵运行返回点 1 4 止铃 l 1 4 油泵过滤保护 1 5 故障清除 l 1 5 注油器过流保护 1 6 仪表得失电 2 l 6 励磁故障 3 7 放空 1 l 7 励磁允许返回 l 8 急停按钮 1 1 8 9 远程／ 近程转换开关 l 1 9 1 0 卸葡转换开关 2 2 0 序号 输出l开关量 个数 号 输出开关量 个数 l 允许启动指示 l 1 7 油紧开停控制 1 2 息停指示 l 1 8 主机开俸控制 1 3 卸荷指示 2 1, 9 盘车控制 1 4 放空指示 l 2 0 放空爵醺制 1 5 机身温度高 l 2 1 风路闲控制 1 6 轴瓦温度高 l 2 2 卸荷一l控制 2 7 排气温度高 l 2 3 仅表得失电控{镪 1 8 风包温度商 l 2 4 远程／ 近程转抉开关 1 9 润滑油温度高 l 2 5 励磁电舞控制 l l O 捧气压力高 l 2 6 风机控嘲 i l l 风包压力高 1 2 7 灭磋控觎 l 1 2 润滑油压力低 1 2 丑 励罐允诈控制 1 1 3 冷却水流量低 l 2 9 主机运转控制 1 l 4 主机过流 l 1 5 鼬磁故障 l 1 6 盘车失效 l 图 2 开关量参数一览表