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壓縮機控制系統設計分析

2018-07-13 09:42:12 來源網站: 百味書屋

壓縮機控制系統設計分析 本文關鍵詞:壓縮機,控制系統,分析,設計

壓縮機控制系統設計分析 本文簡介:摘要:本文以PLC控制系統設計為例,詳細闡述了壓縮機硬件系統、軟件系統設計,通過設計一套穩定的PLC控制系統,可確保壓縮機系統順穩運行關鍵詞:壓縮機PLC控制;硬件系統;軟件系統;設計1緒論壓縮機是一種將低壓氣體提升為高壓氣體的從動的流體機械,已廣泛的使用在石油、天然氣、鋼鐵等國民經濟發展的重要行業

壓縮機控制系統設計分析 本文內容:

摘要:本文以PLC控制系統設計為例,詳細闡述了壓縮機硬件系統、軟件系統設計,通過設計一套穩定的PLC控制系統,可確保壓縮機系統順穩運行

關鍵詞:壓縮機PLC控制;硬件系統;軟件系統;設計

1緒論

壓縮機是一種將低壓氣體提升為高壓氣體的從動的流體機械,已廣泛的使用在石油、天然氣、鋼鐵等國民經濟發展的重要行業,如何保障壓縮機的安全可靠運行,一套可靠的PLC控制系統發揮著至關重要的作用。本文以西門子S7-400系列PLC的應用為例,詳細闡述了壓縮機控制系統設計的基本情況。

2系統設計整體思路

壓縮機系統現場主要自動化儀表檢測到的壓力、流量、溫度、液位等模擬量均為4~20mA電流信號,所有電機、閥門的啟?刂、運行狀態返回均為干接點信號。所有調節閥門的控制為4~20mA電流信號,其運行反饋為4~20mA電流信號,F場儀表數據的采集和顯示,通過電纜與PLC進行接口,與相應PLC模塊接線,并與軟件系統配合,進行相關控制程序的編寫和調試,CPU模塊進行相關數據采集、運算處理、程序編寫后,實現了對現場設備數據的監控。上位監控系統要求各流量、壓力、溫度、液位、振動等測點能夠實時檢測,并有完整的上位運行歷史趨勢,便于相關數據的查詢。輔助油泵、油霧風扇等系統實現上位以脈沖方式控制的啟停操作,并在系統運行中能夠自動連鎖啟停。閥門系統在上位可以實現開關操作,并且上位有位置反饋、開關限位指示。風量風壓控制系統、防喘振閥操作系統設置了專門的上位操作畫面。完善的軟件監控系統,為操作人員的日常操作提供方便。

3壓縮機控制系統硬件設計

3.1壓縮機系統硬件構成

壓縮機系統壓力、差壓檢測采用羅斯蒙特系列應變式變送器,流量計采用孔板節流裝置,油箱液位檢測采用超聲波液位計或磁質伸縮液位變送器,溫度檢測設備為PT100鉑熱電阻,入口導葉閥、防喘振閥采用氣動式閥門,以上設備共同構成了壓縮機系統的現場設備。如圖1所示,壓縮機控制系統硬件采用西門子S7-400系列PLC,該系統設計為冗余控制,壓縮機系統的硬件主要元件為CPU417-4H,作為控制系統的運算和控制核心。IM153-2為接口模塊,主要實現CPU與從站信號模塊的連接。模擬量輸入模塊AI采用西門子6ES7331-7HF01-0AB0,模擬量輸出模塊AO采用西門子6ES7332-5HD01-0AB0,熱電阻輸入模塊RTD采用西門子6ES7331-7PF01-0AB0,開關量輸入模塊DI采用西門子6ES7321-1BL00-0AA0,開關量輸出模塊DO采用西門子6ES7322-1BL00-0AA0。S7-400系列PLC系統運行穩定、可靠、維護方便,控制精度高,為日常設備的正常運行提供了保障。

3.2壓縮機控制系統硬件組態

按照圖1所示的系統硬件圖,在壓縮機系統控制軟件中進行硬件配置。在西門子PCS7中搭載系統硬件,建立SimaticHStation,系統各硬件組成需與現場實際安裝的各模塊型號版本完全一致,配置基于Profibus-DP的從站連接,建立系統從站4個,分別連接現場的模擬量輸入、模擬量輸出、開關量輸入、開關量輸出模塊,通訊模塊中建立網絡連接。在step7中組態PCStation,在項目Caofeidax01_Prj中,選擇insert→station→simaticpcstation,PCStation的名稱默認為SIMATICPCStation(1),將其改為與SCE中相同的名字CAOFEIDAX01-01,其1#槽選擇CP1613,2#槽選擇CP1613,3#槽選擇Application,其余操作員站、工程師的配置與此PCStation的建立方法相同。在硬件配置無誤后,對系統進行編譯、下載。對操作員站或工程師站中SCE進行配置,在1#槽選擇CP1613,2#槽選擇CP1613,3#槽選擇Application,可命名其名字為CAOFEIDAX01-01,完成對Stationconfigurationeditor的配置。同時,通過硬件組態,建立基于工業以太網與兩臺操作員站、工程師站的連接,進行網絡配置。在ConfigureNetwork中選擇需要通訊的站中的CPU或WinccApplication,插入新的連接,即建立CPU417-4H與SimaticPCStation(即操作員站CAOFEIDAX01-01、CAOFEIDAX01-02,工程師站CAOFEIDAX01-ES)中WinccApplication之間的連接S7connection_1,其類型為S7冗余連接,網絡模式為以太網連接。需要說明的是每一個通訊的上位機(包括操作員站和工程師站)都需要建立這種連接。確認所有連接配置無誤后,完成連接的“保存并編譯”,在編譯完成后,系統顯示“沒有錯誤”的信息,此時可以完成連接的下載。需要說明的是,編譯完成后系統顯示報警信息,則對連接的下載無影響,若顯示錯誤信息,則此鏈接將無法下載。需要對系統進行重新配置查找錯誤,以確保其組態的正確性。PC站的組態完成后,在NetPro窗口中可將組態下載到“已選擇的關聯站點”中,也可將組態下載在到工程師站或操作員站中,需要說明的是向“已選擇的關聯站點”進行組態下載,將會造成PLC的短暫停止工作,此時,應避免對現場正常運行設備造成的停機。至此,完成所有硬件的組態。

4壓縮機控制系統軟件設計

4.1壓縮機控制系統軟件組態

壓縮機軟件系統采用用西門子PCS7V7.0軟件,完成PLC程序的編寫和監控畫面的制作。通過調試完成的監控畫面可以實時監測現場各種數據,通過操作員站實現停機操作等。監控畫面制作了詳細的歷史趨勢、操作員記錄、報警記錄等。系統軟件設計的重點是通過軟件設計實現壓縮機運行中的各種連鎖控制,實現潤滑油系統低油壓時的輔助油泵自啟、低低油壓停機、振動高停機、油溫高停機,實現機組運行時低流量、高壓力情況下的防喘振控制。在CFC編程環境下,左邊為庫,包括西門子自身提供的和用戶預先編寫好的塊,對于熟悉塊名稱的用戶可以在左下角直接輸入塊名搜索到你需要使用的塊。在CFC編程環境中完成所有的程序編寫,包括各種數據采集,控制,現場連鎖等。其編譯圖形如下所示,在編譯后,將程序下載至CPU中即可。在GraphicsDesigners中進行相應的圖形編輯,Wincc畫面制作完成后,啟動OS編譯。編譯完成后自動進入Wincc中GraphicsDesigners畫面,在其中對畫面布局等進行優化。然后將程序下載至對應的操作員站即可。

4.2壓縮機控制系統軟件抗干擾設計

軟件抗干擾中對部分重要數據采取軟件數字濾波技術算術平均值法等,涉及到跳機的主要連鎖點,可采用三選二控制策略,避免儀表受干擾誤動造成的影響。潤滑油壓低跳機連鎖采用三選二控制策略,PLC控制器實時采集潤滑油壓力開關的狀態信號,為了避免模塊故障或其供電電源造成的故障跳機,在實際使用時,將三個壓力開關信號接入不同的開關量輸入模塊,將三個開關量模塊分布于不同的DP從站,采用三個不同的空氣開關供電。當控制系統程序檢測到三個壓力開關中的兩個或三個同時斷開,則控制系統發出停機信號。

5結束語

通過對壓縮機控制系統系統進行設計,其中包括控制系統硬件設計和軟件設計,借助于西門子PCS7控制軟件進行系統硬件和軟件組態,引入抗干擾設計理念,提高了控制系統的可靠性,如此形成一套功能齊全、穩定可靠的壓縮機控制系統。

參考文獻

[1]張俊.高爐鼓風機防喘振控制策略研究[D].同濟大學碩士論文,2008

作者:李亞軍 單位:陜西燃氣集團工程有限公司


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