往复式压缩机气量调节系统中PLC技术的应用

　　摘要：本文通过分析PLC在往复式压缩机气量调节系统中的应用情况， 在详细分析PLC控制器的硬件结构、软件设计、工作原理、具体功能运用的基础上， 由分析结果得出了该系统不但能够实现稳定压力、调节排气量的功能， 而且结构简单， 操作性强、运行可靠， 是能够解决生产工业上实际问题的工具。
　　
　　关键词：PLC控制系统； 往复式压缩机； 运用效果；
　　
　　1 前言
　　
　　PLC可以表达为可编程控制器， 它是一种新型、先进的生产工业控制装置， 在技术科研、工业生产以及人们的社会生活中占据重要地位， 也越来越受工业上的应用。PLC有大型和中小大型两种， 中小型PLC控制系统只对一路或几路模拟量进行闭环控制。大型可编程控制器配备过程控制模块， 虽然价格比较贵， 但是可同时对几十路模拟量进行闭环控制。PLC是采用“顺序扫描， 不断循环”的方式进行工作的， 而且PLC的一个扫描周期一定要经过输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。可编程控制器的结构可以简单有以下这几个单元结构组成的， 通常由中央处理单元 （CPU） 、输入输出单元 （I/O） 、存储器 （RAM、ROM） 、电源和编程器组成[1].
　　
　　往复式压缩机气量调节系统在国民经济支柱产业石油、化工行业存在非常广泛的应用， 在只是作为流程压缩机方面。现在， 石化厂一般都采用的是旁路节流调节的这种方式， 压缩机一直都是处于超负荷的工作下， 所以能量的消耗大， 而且存在不及时反馈、需要人工频繁干预和调节严重滞后的问题， 但是它的操作简单， 不复杂。确定往复式压缩机的额定排气量要在设计的时候， 但是在化工和炼油生产过程中， 因为一些原料种类的变更、工艺流程的变化， 以及市场需求的变化都要求往复式压缩机的排气量能在较大的范围内进行调节。那么PLC控制系统的在往复式压缩机气量调节系统中起到辅助性的效果。
　　
　　2 PLC的运用领域
　　
　　近几年， PLC渐渐地在国内外被广泛应用在机械制造、石油、化工、钢铁、电力、建材、环保及文化娱乐、轻纺、汽车及交通运输等行业领域， 所涉及的运用装置有以下几大类别：开关量的逻辑控制器， 能代替以往的继电器电路， 实现逻辑的控制、顺序的控制， 它也是PLC最广泛、最基本的应用范围， , 还有的是它可控制单台设备， 也可用于自动化流水线和多机群控。比如一些注塑机、印刷机、包装生产线、组合机床、订书机械、电镀流水线、磨床这些都是世纪的装置。它还可以做为模拟量控制， 如温度、液位和速度、流量、压力都是模拟量， 这些都是在工业生产过程当中， 有许多连续变化的量。也可作过程控制， 过程控制是指对温度、流量、压力等模拟量的闭环控制。运动控制， PLC可以用于直线运动、圆周运动的控制。而从控制机构配置看出， 目前都使用一般专用的运动控制模块。最后也可作为工业控制计算机， PLC能编制复杂多样的控制算法程序， 并且完成闭环的控制。其中大中型PLC会存在PID模块， 现在也有许多小型PLC也含有这部分的功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、热处理、化工、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。还用于数据处理、通信及联网等等领域， 它的运用现在涉及的范围在一步步扩大了。
　　
　　3 PLC的工作程序
　　
　　该系统的过程是先在PLC控制系统中调节好所需排气的压力、温度、流量值， 并使其可以随时重新设定根据情况的变化[2].然后在运行过程中， 实时监控和采集相关的变化数据， 也就是同步用传感器来跟踪被采集量， 并且观察该装置的数据及运行的变化情况， 再通过变送器进行传送， 最后经过模数转换输入给PLC.然后再由控制的需要， 每过一段特定的时间， 周期性地执行中断程序， 使PLC对输入数据处理后， 对设定值与实际值的结果进行比较， 最后输出控制信号传给电磁阀。那么当电磁阀线圈接电后， 液压装置中的液体就可以通过电磁阀， 驱动执行机构压开进气阀进行调节；当电磁阀断电时， 液体就会排出， 执行机构复位， 往复压缩机就可以恢复正常地运行。所以体现出该闭环控制过程可以由PLC中自带的PID功能来实现。而在系统的全部运行过程， 所监测的温度、压力、流量等数据都是可以记录和显示出来的， 如果超过了一定的范围时， 还可以进行自动报警。
　　
　　4 PLC在往复式压缩机气量调节系统中的运用
　　
　　该系统的调节方式基本上根据设置好的供气压力和需要气量， 然后再根据实际的供气压力变化和负荷的变化自动实时调节每一个气缸的工作时间以及关闭的时间， 让往复式压缩机供气量在一定的流量范围内， 能够自动满足系统的使用要求从而达到解决压缩机气量调节的问题， 有笔者选用西门子公司的s7-200系列的PLC以及触摸屏， 设计了一种整个行程顶开进气阀的调节系统， 从而达到稳定压力、控制调节排气量的效果以及目的。为了实现供气压力的灵活设定， 将模拟电位器作为压力设定输入量， 在程序中通过读取相应寄存器获得压力设定值， 以此为基准与实测值比较， 然后进行恒压控制口棚， 这也是可以体现自动控制的方便性。那么根据某石化公司在加氢压缩机中应用PLC系统的情况分析看出， 在原有的供气情况下， 这个装置是能够达到节能18%的效果， 那么每年就可以节约电405万千瓦每小时。
　　
　　5 结语
　　
　　PLC系统在往复式压缩机气量调节的运用中实现了恒压排气的控制功能， 而且其硬件结构简单， 可靠性高， 编程调试方便， 还有特定的推广应用价值。尤其新的气量调节系统运用s7-200系列PLC的PID功能， 配合模拟量输Ⅳ输出扩展模块和通过电磁阀控制的液压控制系统， 实现了恒压排气的控制功。通过选用PLC可编程控制器作为压缩机的压力、流量、温度等这些参数的整个过程的系统控制装置， 该控制系统装置通过调节面板上的可调节模拟电位器， 最终实现了压缩机的恒压控制和气量调节的功能， 这也很显然可以看出该系统的结构简单、形式简易、运行的过程中稳定性高， 避免了外围环境的不良干扰。
　　
　　参考文献
　　
　　[1]沈顺成， 饶恕。PLC在往复式压缩机气量调节系统中的应用[J].武汉理工大学报， 2009, 31 （2） :275~277.
　　[2]姚建国。往复式压缩机气量调节系统的应用[J].高桥石化， 2004 （16） :827~829.