PLC在礦山空氣壓縮機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
發(fā)布日期：2022-10-09 點擊率：109
一、概述
可編程控制器（PLC）是一種新型的通用控制裝置，他將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計算機控制技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，專為工業(yè)控制而設(shè)計，具有功能強、通用靈活、可靠性強、環(huán)境適應(yīng)性好、編成簡單、使用方便、體積小、重量輕、功耗低等一系列優(yōu)點。近年來，隨著可編程控制器的日漸成熟，越來越多設(shè)備的控制都采用PLC控制器來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制，并取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。
空氣壓縮機使礦山生產(chǎn)重要的四大固定設(shè)備之一，它生產(chǎn)壓縮空氣，用以帶動鑿巖機、風(fēng)動裝巖機等設(shè)備及其他風(fēng)動工具。其能否安全運行直接影響著煤礦生產(chǎn)的產(chǎn)量和效益問題。影響其安全生產(chǎn)的要素主要有空壓機的超溫、超壓、斷水、斷油等因素。
隨著煤礦現(xiàn)代化的發(fā)展，礦山對礦山設(shè)備的要求越來越高,建設(shè)本質(zhì)安全性礦山已成為煤礦生產(chǎn)建設(shè)的核心。礦山設(shè)備不斷更新，不斷進(jìn)步，可靠性、易操作性、可監(jiān)視性、易維護(hù)性等已是最基本的要求了。用繼電器搭成的控制電路具有可靠性差、不易維護(hù)、不易監(jiān)視，已不能適應(yīng)當(dāng)前的要求。現(xiàn)在迫切需要可靠性高、易維護(hù)、易操作、可監(jiān)視并且價格不高這樣的控制器來代替繼電器搭成的電路。隨著電子技術(shù)、軟件技術(shù)、控制技術(shù)飛速發(fā)展，可編程控制器（PLC）發(fā)展迅猛，性能很高，價格較為合理，與繼電器搭的控制電路比具有非常大的優(yōu)勢。許多礦山設(shè)備已選用了PLC來代替比較重要的設(shè)備控制。傳統(tǒng)的保護(hù)主要采用分離儀表，其可靠性差、集程度低、費用高，不能有效的滿足礦山設(shè)備投入的經(jīng)濟(jì)性和安全性的要求。
本文筆者采用可編程控制器（PLC）作為核心控制器，通過檢測儀器為PLC提供控制中所需要的信號參數(shù)對空壓機進(jìn)行自動巡回檢測控制。進(jìn)行監(jiān)控的主要參數(shù)有空壓機高低壓缸溫度、潤滑油溫度、電動機溫度、風(fēng)包溫度、出水溫度；高低壓缸壓力、風(fēng)包壓力、潤滑油壓力；高/低壓、中/后冷卻水?dāng)嗨畽z測等參數(shù)。
二、控制功能和控制原理
1. 保護(hù)控制功能
⑴、 電機電流和電壓的檢測。
⑵、 一二級缸、油壓、風(fēng)包壓力檢測。
⑶、 一二級排氣溫度、油溫、電機溫度檢測。
⑷、 電動機的延時啟動。
⑸、 電機的無水運轉(zhuǎn)。
2. 保護(hù)控制原理
在啟動主機之前先將水源電磁閥和放空電磁閥都打開，在冷卻水壓和流量達(dá)到規(guī)定值條件下，可以進(jìn)行空壓機的空載起動，然后延時自動關(guān)閉放空電磁閥，空壓機進(jìn)行正常運行。啟動時允許低油壓啟動，設(shè)置一定時間后對油壓進(jìn)行監(jiān)控。在停機時，按復(fù)位按鈕放空電磁閥打開，經(jīng)30秒延時后切斷主電源。實現(xiàn)空壓機的停機，同時關(guān)閉水源電磁閥和放空電磁閥。在保戶狀態(tài)時，以上監(jiān)控參數(shù)有一個在設(shè)定范圍內(nèi)發(fā)生故障，產(chǎn)生報警信號，同時打開放空電磁閥，壓縮機減載運行，延時30秒故障不消除自動機停機。
控制通訊原理
現(xiàn)場總線PROFIBUS可以實現(xiàn)數(shù)字和模擬輸入/輸出、智能信號裝置和過程調(diào)節(jié)裝置與可編程控制器PLC和PC之間的數(shù)據(jù)傳輸，把I/O通道分散到實際需要的現(xiàn)場設(shè)備附近。PROFIBUS一方面覆蓋了傳感器/執(zhí)行器領(lǐng)域的通信要求，另一方面又具有單元級領(lǐng)域的所有通信網(wǎng)絡(luò)通信功能。他支持高速的循環(huán)數(shù)據(jù)通信，以滿足了實時監(jiān)控的要求。
三、信號采集
S7-200為每個本機數(shù)字量輸入提供脈沖捕捉功能。脈沖捕捉功能允許PLC捕捉到持續(xù)時間很短的脈沖。而在掃描周期的開始，這些脈沖不是總能被CPU讀到。當(dāng)一個輸入設(shè)置了脈沖捕捉功能時，輸入端的狀態(tài)變化被鎖存并一直保持到下一個掃描循環(huán)刷新。這就確保了一個持續(xù)時間很短的脈沖被捕捉到并保持到S7-200讀取輸入點。
本設(shè)計需對下列參數(shù)進(jìn)行采集：
(1)、壓力信號分別為1級缸、2級缸及儲風(fēng)缸壓力、潤滑油壓力4點；
(2)、溫度信號為1級缸排氣溫度、2級缸進(jìn)氣溫度、風(fēng)包溫度、油溫、電機溫度以及冷卻水出口溫度共6點；
(3)、電量信號為主電機電流1點，電源電壓1點，共2個點。
(4)、流量檢測有高低/壓端2點，中/后冷2點共4點。
采集參數(shù)總計為4+6+2+4=16個。
對上述參數(shù)采集后，首先判斷有關(guān)參數(shù)是否異常，然后形成動態(tài)數(shù)據(jù)表格進(jìn)行實時巡回顯示，并存儲起來而供以后進(jìn)行隨機查詢。
四、系統(tǒng)軟件設(shè)計
本系統(tǒng)主要是以保護(hù)為主，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求和空壓機的保護(hù)原理，其控制的軟件設(shè)計流如下。
五、結(jié)束語
該系統(tǒng)主要是以S7-200 為核心控制器，PROFIBUS作為通訊橋梁，通過檢測元件為控制其提供檢測信號，以此達(dá)到保護(hù)控制的目的。在本文的編寫過程中，得到了張集礦機電科多位領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，在此致以誠摯的謝意！同時感謝西門子（中國）有限公司自動化驅(qū)動集團(tuán)提供的大量資料。
