西门子(晋城)PLC代理商

　　1  引  言
　　空气压缩机是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备。作为基础工业装备，空压机在冶金、机械制造、矿山、电力、纺织、石化、轻纺等几乎所有的工业行业都有广泛的应用。空压机占大型工业设备（风机、水泵、锅炉、空压机等）耗电量的15%。由于结构原理的原因，大部分空压机自身存在着明显的技术弱点。当输出压力大于一定值时，自动打开泄载阀，使异步电动机空转，严重浪费能源；异步电动机易频繁的启动、停止，影响电机的使用寿命，压机工频启动电流大，对电网冲击大，电机轴承磨损大，设备维护量大；工作条件恶劣，噪音大；自动化程度低，输出压力的调节是靠人为调节阀的开度来实现的，调节速度慢，波动大，不稳定，精度低。
　　针对以上存在的问题，设计采用PLC和变频器实现对螺杆式空气压缩机的节能改造方案，经分析，该方案自动化程度高，节能效果显著，实用性好。
　　2 空压机变频改造原理
　　2.1 空压机的工作原理
　　螺杆式空压机的工作原理：空气经空气过滤器和吸气调节阀而吸入，该调节阀主要用于调节气缸、转子及滑片形成的压缩腔，阴、阳转子旋转相对于气缸里偏心方式运转。滑片安装在转子的槽中，并通过离心力将滑片推至气缸壁，高效的注油系统能够确保压缩机良好的冷却及润滑油的小舒适耗量，在气缸壁上形成的一层薄薄的油膜可以防止金属部件之间直接接触而造成磨损。经压缩后的空气温度较高，其中混有一定的油气，经过油气分离器进行分离，之后，油气经过油冷却器冷却在经过油过滤器流回储油罐，空气经过气后冷却器 （空气冷却装置）进行冷却而进入储气罐。
　　2.2 空压机变频节能原理
　　螺杆式空压机基本运行方式是加载、减载方式。减载时电机空转,能源白白的浪费，如果利用变频器通过改变电机频率来调节转速，变频控制即通过改变电动机的转速来控制空压机单位时间的出风量，从而达到控制管路的压力，具有明显的节能效果。
　　原理如下：通过压力变送器测得的管网压力值与压力的设定值相比较，得到偏差，经PID调节器计算出变频器作用于异步电动机的频率值。由变频器输出的相应频率和幅值的交流电，在电动机上得到相应的转速。那么空压机输出对应的压缩空气输出至储气罐，使之压力变化，直到管网压力与给定压力值相同。
　　2.3变频改造注意事项
　　(1)  空压机是大转动惯量负载，这种启动特点很容易引起变频器在启动时出现跳过流保护的情况，建议采用具有高启动转矩的无速度矢量变频器，保证既能实现恒压供气的连续性，又可保证设备可靠稳定的运行。
　　(2)  空压机不允许长时间在低频下运行，空压机转速过低，一方面使空压机稳定性变差，另一方面也使缸体润滑度变差，会加快磨损。所以工作下限应不低于20Hz。
　　(3)  建议功率选用比空压机功率大一等级的变频器，以免空压机启动出现频繁跳闸的情况。
　　(4)  为了有效的滤除变频器输出电流中的高次谐波分量，减少因高次谐波引起的电磁干扰，建议选用输出交流电抗器，还可以减少电机运行的噪音，提高电机的稳定性。
　　(5)  设计的系统应具备变频和工频两套控制回路，确保变频出现异常跳保护时，不影响生产。
　　3  基于PLC的空压机变频控制系统
　　3.1系统原理设计
　　控制系统由以下部分组成：变频器、可编程控制器、变频柜、电抗器、压力变送器、震荡传感器、接触器、空气开关、电缆、电流表、电压表、按钮、互感器等。
　　基于PLC的变频控制系统由PLC、触摸屏、电源、CPU、模拟量输出模块、开关量输入、输出模块等组成。其中采用PLC来实现电气部分的控制。包括五部分：起动、运行、停止、切换、报警及故障自诊断。
　　起动：以两台电机M1，M2为例，可以通过转换开关选择变频/工频启动。
　　运行：正常情况，电机M1处于变频调速状态，电动机M2处于停机状态。现场压力变送器检测管网出口压力，并与给定值比较，经PID指令运算，得到频率信号，动动调节转速达到所需压力。
　　停止：按下停止按钮，PLC控制所有的接触器断开，变频器停止工作。
　　切换：实现M1，M2工频、变频相互切换。
　　报警及故障自诊断：
　　空压机内部一般有四个需要监测的量：冷却水压力监测、润滑油监测、机体温度监测、储气罐压力监测。
　　3.2案例分析
　　以某厂房空压机为例。改造前经测试参数如下：电机功率110KW，出口压力为5.9~6.5MPa，运行时间为12小时/天，一年运行320天，加载时间为15秒，减载时间15秒；加载电流为190A，减载电流为90A。经检测其节电率为30%以上。年节电量（按30%）计算如下：
　　W节电量=12×320×110×30%=1.27×105（kWh）
　　可见节电效果明显，此外，改造后系统还存在其它优点。首先，减少了机器的噪音。利用PLC和变频器实现了机器的软启动、软停止，避免了空压机启动时对电网的冲击，减少了对设备的维修量。其次，两套控制回路可保证系统的正常、安全运行。后，自动化程度高，克服原系统手动调节的缺点。
　　4   结束语
　　目前我公司开发生产的CCAC-M型一体化空压机专用控制器可配合高性能7200GS系列变频器组成变频螺杆式空压机电气与驱动系统，利用PLC和变频器实现对螺杆式空气压缩机实现改造，改造后系统具有节约能源，自动化程度高，降低原系统噪音，减少设备维修量等优点。

   流延成型线是在电子元器件制造行业中一种很重要的工艺设备，它对控制系统的可靠性、安全性及故障处理等方面的要求很严格，控制系统同时有速度和位置控制方面的要求。我们开发的由禾川TX1N系列PLC、MR-J2S伺服系统、E720变频器组成的控制系统很好地满足了流延成型线的工艺要求。          
 
一、流延成型线结构
   
流延成型线结构主要由基板传动线、流延机构、滑块机构、烘箱设备、冷却设备组成。
 
    基板传送线：把处理后的基板传送到烘干设备和冷却设备。
    滑块机构：滑块机构是用真空吸盘吸住基板从送板处平稳地以一定速度把基板运送到接板处的结构。
    流延设备、烘干设备、冷却设备的控制与基板传送线、滑块机构的控制分开单独控制。
 
二、流延工艺原理   

    基板传送线在系统启动后一直运行，流延设备、烘干设备、冷却设备等在系统启动后独立工作。 

    当基板在传送线上传送到送板处，来板传感器感应到有板信号，延时后旋转汽缸旋转摆臂抬起到水平位置，真空发生器开启，当真空感应开关感应到压力吸盘压力降到设定值，且接板处基板已离去，滑块按预设运动曲线运动到终点，真空发生器关闭，吸盘松开，摆臂回到原始位置，然后滑块后退到起始点等待，如送板处感应到基板信号，滑块循环执行下一运动过程。    
 
三、控制系统简介

    1．基板传送线采用4台三菱E720系列变频器拖动普通三相异步电机控制辊道运行速度。各段辊道速度通过控制柜上的变频器操作面板进行设定。

    2．滑块机构控制系统硬件结构：
     F940GOT+TX1N-24MT+MR-J2S-100A+HC-SFS102

    3．滑块机构控制系统软件设计：

（1） HMI的设计：
        HMI有运行控制、参数设置、输入监测、输出监控、报警显示等画面。
        运行控制页面：可进行滑块系统自动运行和手动运行控制。
        参数输入页面：可对当前移动的基板数量进行统计。
        输入监测页面：可对输入信号实时显示。
        输出监测页面：可对输出信号实时监控。
        报警显示页面：报警发生时，相应的报警信息页面自动弹出，当报警故 障排除时，报警页面消失，回到运行页面。

（2）PLC的程序设计思路：

    禾川TX1N系列PLC有两个脉冲元件Y0、Y1，可输出大100KHz的脉冲。同时使用脉冲指令PLSR或PLSV，在Y0和Y1输出端得到各自独立的脉冲输出。输出脉冲可用于控制驱动步进电机或伺服电机。

    TX1N系列PLC的PLSY、PLSR、DRVI、DRVA 等指令有脉冲输出功能，定位位置可由输出脉冲数进行定位控制。

    在位置控制中电机的启动和停止可由外部开关信号进行控制，但外部开关信号的处理有响应延时，实际停止位置和指令脉冲的目标位置有偏差，速度快时，位置偏差大，速度慢时，位置偏差小。

    在该系统中，由于滑块的运行频率较高，而客户在机械设计时没有考虑原点开关的安装，只装了左右两个限位开关，故系统的积累误差的消除必须靠限位开关来进行处理，程序设计中用两个限位开关启动或停止脉冲输出指令的执行，从而控制伺服电机的定位。

    在本系统中，每次开机运行之前必须系统回零。下面是滑块机构运动的程序，客户要求滑块运动距离可以微调，即终点可以通过限位开关微调，所以程序中设定滑块从起始点先高速运动到一确定位置，然后再低速爬行到终点。调节位置和低速速度保证精度

　琅琊山抽水蓄能电站位于滁州市西南郊的琅琊山麓，是由奥地利政府出口信贷支持的重大项目和安徽省"861"重点建设项目。整个电站枢纽部分由上水库、输水系统、地下厂房、下水库和地面开关站5部分。电站建成后，将在电网中发挥调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等重要作用，将改善安徽省及华东电网的火电机组运行条件，提高电网运行的安全可靠性和经济性，经济效益和社会效益都十分显着。ABB PLC 强大的旗舰PLC产品，其设计理念允许简单的一个模块就能提供宽范围的性能水平、功能和可扩充性，而其他大多数竞争产品为了实现相似的功能则需要多种模块或产品。

　　琅琊山水电站公用及通风空调设备采用多层式控制，主控工作站设1台公用设备上位机，各个子系统设就地控制单元，在主控及网络失效的情况下，就地控制单元仍能独立完成其系统内设备的监测和控制功能。

　　各就地控制子系统采用PLC为控制系统，对于PLC要求有较高的性价比。PLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。也是公共有限公司、电源线车等的名称缩写。PLC = Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。

　　早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC.但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,plc自1966年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。

　　系统网络结构见下图：

　　公用设备主控工作站负责协调合管理公用设备就地各子系统的工作，记录和计算运行信息，并把经过处理的数据存入数据库中，同时完成公用及通风空调设备的远方监测和远方控制功能。各子系统站分别为：厂内渗漏排水泵系统、低压空压机系统、消防泵和雨淋阀控制系统、通风空调系统，AC31 50系列PLC系统负责对各子站进行控制。其中，通风空调系统分为主厂房、副厂房、安装场副厂房以及出线竖井几个远程控制站，每个远程控制站又分别由几套远程I/O进行分散控制，远程I/O选用50系列Modbus远程扩展模块，不仅提高了系统的性价比，而且能够保证系统的稳定运行。每套PLC子站都采用MODBUS协议与公用设备上位机进行通信，子站与主控工作站的距离长为1380米。整套系统利用了AC31系列PLC的优势，实现了优化的控制。

　　系统投入运行后完全达到用户要求，整个系统设计合理、操作简单、安全可靠，并且一直运转良好，得到了用户的好评