摘  要         本文介紹由PLC和檢測儀表構(gòu)成的螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)是結(jié)合實際應(yīng)用情況，對螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)進行的改造升級。使用結(jié)果表明，該系統(tǒng)操作合理，實時數(shù)據(jù)記錄和顯示方便直觀，系統(tǒng)運行更加安全穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞       和利時LM系列PLC；螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)

The Application of Hollysys LM PLC in the Control System of Screw Rod Compressor

Fan Zhansong

（Beijing Hollysys Automation & Drive Ltd.,Co，100176）

Abstract: This paper describes the control system of screw rod compressor which composed by the PLC and instrumentation. Based on the real situation of equipment, the control system of screw rod compressor has been reformed. By using that, changing the system operation become more fast and reasonable. Real-time date is recorded more convenient, and the system becomes more safe and stable.

Key Words: Hollysys LM PLC, Control System of Screw Rod Compressor

1      引言

      螺桿式壓縮機廣泛應(yīng)用于礦山、化工、動力、冶金、建筑、機械、制冷等行業(yè)，具有可靠性高和適用性強等優(yōu)點，逐步替代了其他類型的壓縮機。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，螺桿式壓縮機的銷售量已占所有容積式壓縮機銷售量的80%以上。今后，螺桿式壓縮機的市場份額仍將不斷擴大，特別是無油螺桿式壓縮機會獲得更快的發(fā)展。

2      螺桿式壓縮機的基本工作原理

      螺桿式壓縮機屬于容積式壓縮機。螺桿式壓縮機氣缸內(nèi)裝有一對相互嚙合的螺旋形陰陽轉(zhuǎn)子，兩個轉(zhuǎn)子都有幾個凹形齒，兩者互相反向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子之間和機殼之間的間隙僅為5~10絲，主轉(zhuǎn)子又稱陽轉(zhuǎn)子或凸轉(zhuǎn)子，由發(fā)動機或電動機驅(qū)動，其中大多數(shù)由電動機驅(qū)動。另一轉(zhuǎn)子又稱陰轉(zhuǎn)子或凹轉(zhuǎn)子，由主轉(zhuǎn)子通過噴油形成的油膜進行驅(qū)動，或者由主轉(zhuǎn)子端和凹轉(zhuǎn)子端的同步齒輪驅(qū)動。

      螺旋轉(zhuǎn)子凹槽經(jīng)過吸氣口時充滿氣體。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子凹槽被機殼壁封閉，形成壓縮腔室。當(dāng)轉(zhuǎn)子凹槽封閉后，潤滑油被噴入壓縮腔室，起到密封、冷卻和潤滑作用。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)壓縮油氣混合物（即潤滑劑和空氣的混合物）時，壓縮機室容積減少，向排氣口壓縮油氣混合物。當(dāng)壓縮腔室經(jīng)過排氣口時，油氣混合物從壓縮機排出，完成一個吸氣、壓縮和排氣過程。螺桿式壓縮機的工作循環(huán)可以分為吸氣、壓縮和排氣三個過程。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán)。

3      螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

      早期的螺桿式壓縮機自控系統(tǒng)所安裝的儀器儀表安裝在現(xiàn)場儀表箱內(nèi)，無遠程儀表，靠人工現(xiàn)場操作。通過現(xiàn)場的壓力開關(guān)、差壓開關(guān)和溫度開關(guān)與電氣柜配合來控制壓縮機的啟動和停車操作。而溫度、壓力、差壓開關(guān)和電氣的接觸器、時間繼電器等互相配合，實現(xiàn)壓縮機的自動保護連鎖功能，保障壓縮機平穩(wěn)安全運行。這種控制方式的缺陷比較明顯，因為操作人員無法詳細(xì)了解壓縮機的具體運行狀況，而且此類儀表穩(wěn)定性較差，精度也較低。

      為了解決上述這些缺陷，本控制系統(tǒng)的硬件部分由PLC、監(jiān)測儀表、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和觸摸屏等組成?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集采用遠程儀表，用壓力變送器、熱電阻來替換原來的壓力開關(guān)、差壓開關(guān)、溫度開關(guān)和現(xiàn)場溫度計，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳，提高測量精度?？刂撇糠植捎肞LC和HMI，利用PLC強大的邏輯控制和上位機的記錄分析功能，畫面友好直觀，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中顯示和操作，完善機組安全連鎖保護功能，提高操作控制性能。既可以保障集中安全運行，又能夠使操作人員詳細(xì)了解機組的運行狀況。螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1  螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖

      可編程控制器采用和利時公司的LM 3109，改模塊I/O包括24通道24VDC輸入/16通道繼電器輸出，最大可以擴展7個擴展模塊，用戶程序存儲空間為120K字節(jié)，掉電保持區(qū)為6K字節(jié)；擁有密碼保護和實時時鐘；定時器計數(shù)器不限點；基本指令340條，擴展指令為47條；通訊接口包括一個RS232和一個RS485；支持專有協(xié)議（僅RS232）/MODBUD RTU協(xié)議/自由協(xié)議。觸摸屏用于工作狀態(tài)、數(shù)據(jù)已經(jīng)報警顯示和參數(shù)設(shè)定及遠程控制。

4      螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

      螺桿式壓縮機的負(fù)荷調(diào)節(jié)由6臺電磁閥來實現(xiàn)。每臺電磁閥的開度可以為25%、50%、75%、100%。壓縮機加載時，工作時間少的先開啟，然后按照25%、50%、75%、100%四個能級依次開啟。壓縮機卸載時，工作時間多的先卸載，然后按照100%、75%、50%、25%四個能級依次關(guān)閉。需要注意的是，在25%能級時，先關(guān)閉壓縮機，延遲一定時間后再關(guān)閉25%電磁閥。螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)的主程序流程圖如圖4所示，加載和卸載流程圖如圖5所示。

圖4 螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)的主程序流程圖

圖5 螺桿式壓縮機加載和卸載流程圖

5      結(jié)論

      本文介紹了基于和利時LM系列PLC的螺桿式壓縮機控制系統(tǒng)。采用此控制系統(tǒng)，壓縮機的工作狀況得到了改善。特別是觸摸屏的使用，可以對壓縮機的能量級和工作狀況進行修改，使得系統(tǒng)的運行更加穩(wěn)定和安全。

參考文獻

[ 1 ]    和利時LM系列PLC硬件手冊

[ 2 ]    董天祿，螺桿式制冷機組及應(yīng)用；機械工業(yè)出版社

作者簡介：范戰(zhàn)松，北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司，市場拓展部，技術(shù)支持組，技術(shù)支持工程師。