摘  要         本文介紹由PLC和檢測(cè)儀表構(gòu)成的螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)是結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行的改造升級(jí)。使用結(jié)果表明，該系統(tǒng)操作合理，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄和顯示方便直觀，系統(tǒng)運(yùn)行更加安全穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞       和利時(shí)LM系列PLC；螺桿式壓縮機(jī)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(jī)廣泛應(yīng)用于礦山、化工、動(dòng)力、冶金、建筑、機(jī)械、制冷等行業(yè)，具有可靠性高和適用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，逐步替代了其他類型的壓縮機(jī)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，螺桿式壓縮機(jī)的銷售量已占所有容積式壓縮機(jī)銷售量的80%以上。今后，螺桿式壓縮機(jī)的市場(chǎng)份額仍將不斷擴(kuò)大，特別是無(wú)油螺桿式壓縮機(jī)會(huì)獲得更快的發(fā)展。

2      螺桿式壓縮機(jī)的基本工作原理

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

      螺旋轉(zhuǎn)子凹槽經(jīng)過(guò)吸氣口時(shí)充滿氣體。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子凹槽被機(jī)殼壁封閉，形成壓縮腔室。當(dāng)轉(zhuǎn)子凹槽封閉后，潤(rùn)滑油被噴入壓縮腔室，起到密封、冷卻和潤(rùn)滑作用。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)壓縮油氣混合物（即潤(rùn)滑劑和空氣的混合物）時(shí)，壓縮機(jī)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(guò)排氣口時(shí)，油氣混合物從壓縮機(jī)排出，完成一個(gè)吸氣、壓縮和排氣過(guò)程。螺桿式壓縮機(jī)的工作循環(huán)可以分為吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過(guò)程。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，每對(duì)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(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

      早期的螺桿式壓縮機(jī)自控系統(tǒng)所安裝的儀器儀表安裝在現(xiàn)場(chǎng)儀表箱內(nèi)，無(wú)遠(yuǎn)程儀表，靠人工現(xiàn)場(chǎng)操作。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的壓力開(kāi)關(guān)、差壓開(kāi)關(guān)和溫度開(kāi)關(guān)與電氣柜配合來(lái)控制壓縮機(jī)的啟動(dòng)和停車操作。而溫度、壓力、差壓開(kāi)關(guān)和電氣的接觸器、時(shí)間繼電器等互相配合，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的自動(dòng)保護(hù)連鎖功能，保障壓縮機(jī)平穩(wěn)安全運(yùn)行。這種控制方式的缺陷比較明顯，因?yàn)椴僮魅藛T無(wú)法詳細(xì)了解壓縮機(jī)的具體運(yùn)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(cè)儀表、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和觸摸屏等組成。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集采用遠(yuǎn)程儀表，用壓力變送器、熱電阻來(lái)替換原來(lái)的壓力開(kāi)關(guān)、差壓開(kāi)關(guān)、溫度開(kāi)關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)溫度計(jì)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，提高測(cè)量精度?？刂撇糠植捎肞LC和HMI，利用PLC強(qiáng)大的邏輯控制和上位機(jī)的記錄分析功能，畫(huà)面友好直觀，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集中顯示和操作，完善機(jī)組安全連鎖保護(hù)功能，提高操作控制性能。既可以保障集中安全運(yùn)行，又能夠使操作人員詳細(xì)了解機(jī)組的運(yùn)行狀況。螺桿式壓縮機(jī)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(jī)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(shí)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(kuò)展7個(gè)擴(kuò)展模塊，用戶程序存儲(chǔ)空間為120K字節(jié)，掉電保持區(qū)為6K字節(jié)；擁有密碼保護(hù)和實(shí)時(shí)時(shí)鐘；定時(shí)器計(jì)數(shù)器不限點(diǎn)；基本指令340條，擴(kuò)展指令為47條；通訊接口包括一個(gè)RS232和一個(gè)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(bào)警顯示和參數(shù)設(shè)定及遠(yuǎn)程控制。

4      螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

      螺桿式壓縮機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)由6臺(tái)電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。每臺(tái)電磁閥的開(kāi)度可以為25%、50%、75%、100%。壓縮機(jī)加載時(shí)，工作時(shí)間少的先開(kāi)啟，然后按照25%、50%、75%、100%四個(gè)能級(jí)依次開(kāi)啟。壓縮機(jī)卸載時(shí)，工作時(shí)間多的先卸載，然后按照100%、75%、50%、25%四個(gè)能級(jí)依次關(guān)閉。需要注意的是，在25%能級(jí)時(shí)，先關(guān)閉壓縮機(jī)，延遲一定時(shí)間后再關(guān)閉25%電磁閥。螺桿式壓縮機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)的主程序流程圖

圖5 螺桿式壓縮機(jī)加載和卸載流程圖

5      結(jié)論

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

參考文獻(xiàn)

[ 1 ]    和利時(shí)LM系列PLC硬件手冊(cè)

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

作者簡(jiǎn)介：范戰(zhàn)松，北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司，市場(chǎng)拓展部，技術(shù)支持組，技術(shù)支持工程師。