摘要：本文能詳細(xì)介紹了利用PLC與空壓機(jī)的單片機(jī)通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)機(jī)組聯(lián)鎖控制方法，能根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)開(kāi)機(jī)或加載空壓機(jī)以保持系統(tǒng)壓力。有效保持了系統(tǒng)內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定 。

Abstract: This paper could introduce in detail realized the air compressor unit interconnection control method using PLC and the air compressor monolithic integrated circuit communication, could automatic starting or loads the air compressor according to the actual need to maintain the system pressure.Maintained in the system the air pressure to be stable effectively.

關(guān)鍵詞：PLC 單片機(jī)，聯(lián)機(jī)控制

Keyword: PLC Single Chip Micyoco on-line control

一、系統(tǒng)介紹

確保合格的供氣品質(zhì)，滿(mǎn)足穩(wěn)定的氣源壓力，自動(dòng)調(diào)節(jié)供氣流量等是空壓站自動(dòng)控制的基本任務(wù)?？諌簷C(jī)設(shè)備自帶的單片機(jī)控制器已經(jīng)能很好的控制單臺(tái)空壓機(jī)，但不具備對(duì)空壓系統(tǒng)的整體調(diào)控能力。聯(lián)控系統(tǒng)最主要的功能是可以實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)機(jī)組（包括每臺(tái)空壓機(jī)的后處理設(shè)備）的聯(lián)鎖控制，能根據(jù)總管壓力和空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)智能地加卸載對(duì)應(yīng)的空壓機(jī)等以保證管網(wǎng)的供氣穩(wěn)定。在空壓系統(tǒng)中，相對(duì)單臺(tái)空壓機(jī)的調(diào)整，系統(tǒng)的整體聯(lián)控具有更重要的意義。

聯(lián)控有兩種模式：時(shí)間順序模式、固定順序模式。兩者的聯(lián)控原理是一致的。只是時(shí)間順序模式中各臺(tái)空壓機(jī)每隔一個(gè)輪換時(shí)間就按順序時(shí)間判斷一次，而固定模式的啟動(dòng)順序是保持不變的。

工控機(jī)選用研華工控機(jī)，監(jiān)控軟件為昆態(tài)公司的MCGS組態(tài)軟件。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，為系統(tǒng)報(bào)警和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控提供一個(gè)數(shù)據(jù)信息交互平臺(tái)；對(duì)機(jī)組各類(lèi)運(yùn)行控制要求進(jìn)行命令觸發(fā)，為介入系統(tǒng)實(shí)時(shí)改變系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)提供一個(gè)控制命令操作平臺(tái)。

1#PLC和2#PLC分別使用三菱FX2N為兩個(gè)空壓機(jī)站的控制中心完成組態(tài)與單片機(jī)的數(shù)據(jù)交換和存儲(chǔ)以及工控機(jī)各類(lèi)控制信號(hào)處理。主要的自動(dòng)控制任務(wù)都由PLC自行完成，組態(tài)只能選擇具體的機(jī)組運(yùn)行方式，以及特定狀態(tài)下對(duì)單臺(tái)機(jī)組的單一運(yùn)行方式改變。各臺(tái)空壓機(jī)的信號(hào)通過(guò)RS485總線連接至PLC； 由于空壓機(jī)自帶的單片機(jī)控制器提供了RS485通訊接口，所有的數(shù)據(jù)采集和控制功能都通過(guò)通訊接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，在原有的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增加2臺(tái)三菱PLC，通過(guò)FX系的485通訊擴(kuò)展模塊能方便地與其通訊可以改進(jìn)和增加控制軟件即可實(shí)現(xiàn)空壓系統(tǒng)的整體控制與連網(wǎng)監(jiān)控。

二、設(shè)備工藝

PLC控制部分是系統(tǒng)的核心部分：而供氣壓力是系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)改變與保持的唯一指標(biāo)。簡(jiǎn)言之：壓力小于供氣壓力要求下限就要更多的供氣機(jī)組運(yùn)行以增加供氣量，壓力大于供氣壓力要求上限就要把當(dāng)前運(yùn)行供氣機(jī)組減少以減少供氣量。而處于上下限之間的壓力值時(shí)就保持當(dāng)前機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)不變。

就單臺(tái)空壓機(jī)而言，其可以自行進(jìn)行供氣量大小的調(diào)節(jié)。當(dāng)一臺(tái)機(jī)器運(yùn)行時(shí)，它的供氣量是一個(gè)從零到最大氣量之間浮動(dòng)的值而不是一個(gè)額定輸出的定值。所以在整個(gè)供氣方案中我們用改變運(yùn)行機(jī)組臺(tái)數(shù)的方法來(lái)改變對(duì)管網(wǎng)的供氣。每臺(tái)機(jī)組有加載、滿(mǎn)載、卸載、和停機(jī)四種狀態(tài)。加載到滿(mǎn)載之間，供氣量的值是0到最大值的過(guò)程；卸載是停止供氣的狀態(tài)但機(jī)組仍在運(yùn)行；而停機(jī)是機(jī)組不供氣也不運(yùn)行。

一個(gè)正常的供氣流程如下：

把確定在網(wǎng)機(jī)組數(shù)與機(jī)組中間運(yùn)行狀態(tài)結(jié)合起來(lái)就構(gòu)成了控制思路的最基本環(huán)節(jié)。即通過(guò)壓力報(bào)警確定機(jī)組數(shù)目需要增加或減少，如果已經(jīng)在中間狀態(tài)了加載、滿(mǎn)載、卸載任意一個(gè)，就按增氣或減氣的方向移動(dòng)中間狀態(tài)直到運(yùn)行到邊界狀態(tài)；當(dāng)?shù)竭_(dá)邊界狀態(tài)時(shí)按增氣或減氣的方向移動(dòng)到下一臺(tái)。當(dāng)然如要穩(wěn)定下來(lái)必須是在中間狀態(tài)，邊界狀態(tài)是不能穩(wěn)定的。

三、控制程序

空壓機(jī)聯(lián)控系統(tǒng)主要是PLC與單片機(jī)交換數(shù)據(jù)并確定每臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行方式。 程序的編寫(xiě)主體上分兩大部分：讀數(shù)據(jù)部分和寫(xiě)數(shù)據(jù)部分，流程圖如下

（一）讀取單片機(jī)的信息 根據(jù)空壓機(jī)控制器內(nèi)單片機(jī)的相關(guān)通訊協(xié)議，編寫(xiě)通訊“讀信息指令”的數(shù)據(jù)，通過(guò)以三菱PLC中的串行RS通訊指令發(fā)給控制器內(nèi)的單片機(jī)，單片機(jī)響應(yīng)后返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。通過(guò)返回幀的相應(yīng)字符串判斷與控制器相連的空壓機(jī)的各種故障狀態(tài)工作狀態(tài)以及空壓機(jī)的各種壓力溫度數(shù)據(jù)，并將返回的各類(lèi)數(shù)據(jù)存放在相應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器。 在該子程序的開(kāi)始部分，執(zhí)行站地址加1的操作，即每進(jìn)入讀數(shù)據(jù)子程序就會(huì)讀取上次讀過(guò)的程序的下一臺(tái)；靠站地址的不斷變化我們實(shí)現(xiàn)了讀取數(shù)據(jù)通訊的輪詢(xún)操作。

（二）向單片機(jī)中寫(xiě)入相關(guān)信息 整個(gè)寫(xiě)信息部分分下面三塊：

a.邏輯判斷運(yùn)算部分

供氣壓力是系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)改變與保持的唯一指標(biāo)。壓力小于供氣壓力要求下限就要更多的供氣機(jī)組運(yùn)行以增加供氣量，壓力大于供氣壓力要求上限就要把當(dāng)前運(yùn)行供氣機(jī)組減少以減少供氣量。而處于上下限之間的壓力值時(shí)就保持當(dāng)前機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)不變。

按照工藝控制邏輯來(lái)構(gòu)成邏輯判斷運(yùn)算部分，并且機(jī)組按照先開(kāi)后停的原則順序啟動(dòng)（1、2、3←→3、2、1）。

為保證數(shù)據(jù)的正確性，需要判斷讀信息子程序的站地址與寫(xiě)信息程序?qū)?zhí)行控制操作的站地址是否一致，然后需要判斷相應(yīng)的故障信息寄存器是否為0，為0證明無(wú)故障或輕故障，不為0則不向該站發(fā)任何控制指令并馬上對(duì)下一臺(tái)操作 由于我們對(duì)故障進(jìn)行了分類(lèi)，所以可以根據(jù)不同類(lèi)別的故障進(jìn)行不同的控制操作：

1類(lèi)故障不讀不寫(xiě)（相應(yīng)的故障信息寄存器為1）

2類(lèi)故障只讀不寫(xiě)（相應(yīng)的故障信息寄存器為2）

沒(méi)有故障紀(jì)錄（相應(yīng)的故障信息寄存器默認(rèn)值為0）

對(duì)故障分類(lèi)的控制策略是很有價(jià)值的，在以后的控制過(guò)程根據(jù)故障類(lèi)別或者可以作為運(yùn)行態(tài)的類(lèi)別，進(jìn)行有所區(qū)分的控制。不管是通訊控制方式還是數(shù)字I/O控制方式，相信都可以在某種程度上采用這類(lèi)簡(jiǎn)便有效的方法。

b.數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)部分

在這個(gè)部分里主要是發(fā)送數(shù)據(jù)幀的整體架構(gòu)。

c.通訊指令發(fā)送部分

指令發(fā)送部分和讀數(shù)據(jù)子程序類(lèi)似，就不再多介紹了。

客戶(hù)還要求機(jī)組順序可以任意打亂，但是順序號(hào)關(guān)聯(lián)著整個(gè)控制流程又不能搭亂所以只能把機(jī)器號(hào)放到依照固定順序排列的機(jī)器號(hào)寄存器里面去，打亂這些機(jī)器號(hào)寄存器里面存放著的機(jī)器號(hào)的順序來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)組順序的任意性。主程序中加入了判斷機(jī)組信息的部分，還是判斷故障信息寄存器內(nèi)的值，先根據(jù)這些值判斷出有多少臺(tái)機(jī)組在網(wǎng)，然后根據(jù)故障信息寄存器內(nèi)的值判斷哪臺(tái)機(jī)組退網(wǎng)，退網(wǎng)的機(jī)組編號(hào)放在網(wǎng)內(nèi)最后一臺(tái)機(jī)組機(jī)器號(hào)寄存器的后面機(jī)器號(hào)寄存器里面。進(jìn)網(wǎng)的時(shí)候只需改寫(xiě)故障信息寄存器，相應(yīng)的在網(wǎng)機(jī)組臺(tái)數(shù)可自行判斷出來(lái)。這樣進(jìn)網(wǎng)退網(wǎng)的順序就變成了先退先進(jìn)。

四、總結(jié)

空壓機(jī)系統(tǒng)聯(lián)控可以根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)開(kāi)機(jī)或加載空壓機(jī)以保持系統(tǒng)壓力。有效保持了系統(tǒng)內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定。調(diào)整了整體的負(fù)載平衡，減少了排氣放空，節(jié)約了更多的能源，提高了監(jiān)控系統(tǒng)的全面有效性，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)人自動(dòng)化操作。

［參考文獻(xiàn)］

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［2］電氣控制與PLC 阮友德 人民郵電出版社 2006

［3］王先路，謝源，等．空壓機(jī)控制．自動(dòng)化與儀表，2004（1）：29－31

作者簡(jiǎn)介

鄭輝（1970-） 男 碩士,四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系 講師 主要從事機(jī)電一體化研究和開(kāi)發(fā) 梁彥（1983-）女 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系 助講，主要從事電氣自動(dòng)控制化研究和開(kāi)發(fā)

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