2020年第08期 基于P L C 的空压机控制系统设计 庞成伟
大同煤业金鼎活性炭有限公司，山西大同037006
摘 要 针对金鼎活性炭厂空压机控制系统存在的运行效率低下㊁耗电量大㊁故障率高的问题，基于P L C 控制技术㊁ 模糊控制技术，优化空压机控制系统㊂系统以冷却器出口压力为控制对象，利用传感器技术实时采集并监测出口风包压力，根据设定值完成模糊P I D 控制㊂利用P L C 控制器完成变频器输出功率的实时调节，以监测风包压力的动态变化㊂该控制系统能够使空压机系统运行平稳，同时节约电能并提高运行效率㊂ 关键词 空压机;P L C ;
模糊控制；变频器；传感器中图分类号 T D 443D O I 10.19769/j .z d h y
.2020.08.0170引言
空气压缩机(简称为 空压机 )是一种能够将空气风力摆
进行压缩，将低压气体转变为高压气体的设备，为其他机械装置的降温㊁冷却提供压缩空气，广泛应
用于活性炭厂㊁化工㊁交通运输等领域㊂为控制并保证其进出口压力值稳定，保证压缩过程中的流量值稳定，空气压缩机控制系统经历了继电器控制㊁单片机控制㊁P L C 控制以及D C S 控制四个阶段㊂以P L C 系统为控制核心的空气压缩机控制系统因具有能够适应恶劣现场环境㊁系统运行稳定㊁抗干扰能力强㊁安装维护方便等优点得到了广泛应用㊂目前对空气压缩机控制系统的典型研究主要有文献[1]
燃油调压阀以变频控制为基础，根据负载载荷变化实时调节电动机转速，对空气进行高效压缩，以达到节能的目的㊂该方法的缺点是变频器成本较高，且电动机匀速运行时，变频器运行需要消耗电能㊂文献[2]基于单片机和智能控制技术，设计了体积小㊁稳定性强的空气压缩机控制系统，输入量的振幅波动较小，设备耗电较低，但该方法对于复杂工况的控制效率不高㊂文献[3]设计了变频器闭环控制系统，加装传感器，将检测到的进气口压力反馈至控制系统的输入端参与控制，但该方案的缺点是对系统控制的连续性较弱，存在滞后性㊂文献[4]引入开关磁阻调速系统，根据系统进口压力的变化值的电流信号与标准电流信号比较并进行逻辑处理后驱动电动机运行㊂该方案的缺点是使得压力值范围缩小，控制难度加大㊂
1工作原理
活性炭厂用空气压缩机组的结构框图如图1所示,
电动机启动后，经活塞杆将进气阀打开，地面空气经过滤后由进气阀进入空气压缩机㊂电动机拖动活塞杆反向运动，对空气压缩机内的空气进行压缩㊂润滑油经油量调节装置并过滤后喷入空气压缩机，对压缩机内的空气进
行冷却处理并进入油漆分离装置[
5]
la-5㊂当压缩空气的压力值达到设定值时，压缩空气经排污㊁排水以及水分离器处理，最后经冷却干燥后进入井下管道网络供井下的风钻㊁注浆机等风动工具提供稳定的动力源
水塔
㊂
影视创意制作图1 活性炭厂用空气压缩机组结构框图
2控制系统设计
活性炭厂用空气压缩机控制系统设计框图如图2所
示,P L C 控制器及其扩展模块获取电控装置㊁变频器的输入参数后，经逻辑判断处理后对电控装置的启停进行控制，对变频器的启停以及运行频率进行控制，以完成对空
压机组各空气压缩机的调速控制[
6]
㊂为保证空压机组输出的风包压力满足设定要求，在各空气压缩机冷却器出口加装空气压力传感器，将监测压力值返回至P L C 控制系统中参与逻辑控制，并根据监测压力值的变化实时调整控制策略㊂
为及时掌握和观测空压机控制系统的运行状态和故障信息,P L C 控制系统以总线通信模式将空压机运行数据传送至上位机用于显示
㊂
图2 活性炭厂用空气压缩机控制系统设计框图
2.1硬件设计
P L C 控制器及其扩展模块选用西门子S 7-200系列
1
4
收稿日期:2020-06-01
作者简介：庞成伟(1989 )
，女，山西大同人，本科，毕业于中国矿业大学电气工程及其自动化专业，现为助理工程师㊂
塑料挂钩
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