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由PLC控制盤和控制元件器具盤組成的控制操作系統(tǒng)對3臺空壓機進行控制，操作人員可以現(xiàn)地及遠方(上位機操作站)控制單臺空壓機的啟停、查看運行狀況、設置運行參數等、故障警報監(jiān)視及復歸。另外，通過MB+(140NOM21100)模塊，經SA85網卡，支持ModbusRTU協(xié)議，與安裝于3期及老廠中控室內的廠用系統(tǒng)操作員站相連，作為空壓機控制系統(tǒng)的上位機遠程監(jiān)控站。從而為實現(xiàn)空壓機遠方上位機集中監(jiān)控提供了

PLC配置設計系統(tǒng)選用施耐德公司的Quantum系列可編程控制器PLC實現(xiàn)集中監(jiān)控。Quantum系列PLC為模塊化結構，具有模塊齊全、擴充方便、通信能力強、運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，特別適合用于工業(yè)環(huán)境及電氣干擾環(huán)境。根據系統(tǒng)控制要求并考慮留有一定的裕量，PLC的硬件配置如下。(1)電源模塊140CPS12420(冗余電源)。輸入交流電壓為220V，輸出直流電壓為5．1V，輸出電流為11A，向其他PLC模塊供電。(2)CPU模塊140CPU65150。系統(tǒng)中信息的運算和處理的核心，內有48KB隨機存儲器和80KB裝載存儲器，每執(zhí)行1000條指令約需0．3ms，最大可擴展1024點數字量或128個模擬量通道。它有一個Mod-busPlus端口，一個modbus端口(RS－232/RS－485通訊口)，及一個USB端口，modbus端口(RS－232/RS－485)用于連接觸摸屏，USB端口用作調試程序時監(jiān)視PLC程序的運行以及下載程序;并留作將來系統(tǒng)擴展時使用。CPU模塊布置圖如圖2所示。(3)開關量輸入模塊(32點)。配置型號為140DDI35300模塊，采集由高壓空壓機本體及高壓儲氣罐上安裝的壓力開關及壓力傳感器獲得的狀態(tài)信號(如:儲氣罐壓力過高、過低報警，空壓機本體油壓、溫度過高故障報警等)、及3臺空壓機相對應的5個手自動轉換開關和故障報警信號燈的狀態(tài)信號。(4)開關量輸出模塊(16點)。配置型號為140DRA84000模塊，輸出PLC的控制信號如啟動、停止、加載、卸荷、急停等，控制空壓機運行。(5)主站、從站通信?？臁Ｖ?、從站通信由主站適配器模快(140CRP93200)和從站適配器?？?140CRA93200)兩種模塊實現(xiàn)主、從站之間的通信，主站適配器模快(140CRP93200)和從站適配器?？?140CRA93200)功能:遠程I/O頭雙通道模塊與系統(tǒng)控制CPU模塊安裝在同一背板中。RIO頭用于在CPU與RIO子站模塊(安裝在單獨的背板中)之間雙向傳輸數據，同軸電纜網絡用于在RIO頭模塊與一個或多個RIO子站模塊之間進行互連。在此項目中用于采集空壓機PLC主站與3個子站的空壓機運行狀態(tài)信息。(6)通信模快(以太網模塊140NOE77101)。140NOE77101是用于連接工業(yè)以太網的通訊處理器模塊，將PLC系統(tǒng)接入以太網，負責PLC和上位機之間的通訊。

觸摸屏配置設計系統(tǒng)采用施耐德TE/XBTGT4330型觸摸屏作為空壓機現(xiàn)地控制監(jiān)控站。它是基于標準操作系統(tǒng)Mi-crosoftWindowsCE的多功能人機交互界面，具有強大的數據采集和管理功能，運行穩(wěn)定可靠，操作界面友好，圖形顯示直觀，操作管理方便。操作人員可以通過圖形和菜單的方式查看空壓機的運行狀態(tài)及實時數據，查看系統(tǒng)的歷史數據、故障報警信息，并可設置是否允許上位機遠程控制空壓機。觸摸屏直觀顯示了空壓機組的運行狀況，操作方便快捷，避免了定時巡檢記錄的煩瑣工作，大大提高了工作效率和管理水平。

上位機配置設計系統(tǒng)安裝于水電廠中控室內的廠用系統(tǒng)操作員站作為空壓機控制系統(tǒng)的上位機遠程監(jiān)控站。通過MB+網絡在線監(jiān)視空壓機的運行狀況，查看壓力、溫度、運行時間、電機電壓、電機電流、等實時數據，記錄并存儲歷史數據，提供數據的查詢和打印功能。當現(xiàn)場設備有動作或者出現(xiàn)故障時能夠彈出提示消息并記錄存儲下來;在遠程控制允許的情況下，值班人員還可以遠程控制空壓機。遠程監(jiān)控方便了調度，提高了管理自動化水平，是實現(xiàn)智能化水電廠發(fā)展的需要。其他元件包括控制盤上手自動轉換開關、現(xiàn)地/遠方切換開關、安裝于空壓機本體及高壓儲氣罐上的壓力開關、壓力傳感器、測溫電阻、復歸按鈕、故障指示燈等。

系統(tǒng)工作過程

空氣壓縮機組的工作過程空壓機自動控制系統(tǒng)正常備用工況時，應滿足如下條件:①現(xiàn)地及遠方控制1、2、3號空壓機自動泵切換把手1QK、2QK、3QK均放置“投入”位置，先上電的泵為工作泵，另2臺空壓機自動成為備用泵;②控制方式選擇QK4把手放置“現(xiàn)地”或“遠方”位置，以實現(xiàn)現(xiàn)地、遠方控制切換;③壓力監(jiān)視選擇QK5把手放置“1號”或“2號”儲氣罐位置用于PLC控制器判斷由哪個儲氣罐上壓力傳感器監(jiān)視壓力。(1)自動啟停過程。①自動啟泵。當設置與儲氣罐上壓力傳感器檢測壓力低于5．5MPa(空壓機啟動定值)時，軟啟動器動作啟動空壓機，同時卸載閥電磁閥在失磁狀態(tài)，排污減荷2min后，電磁線圈勵磁關閉卸載閥帶載運行15min，每隔15min排污2min，循環(huán)往復。自動泵故障未能正常啟動時，當壓力降低至5．3MPa時，PLC控制器將分廠備用泵啟動命令，2臺備用泵同時啟動，以便保障氣系統(tǒng)壓力維持在正常范圍內。②自動停泵。當壓力傳感器檢測壓力達到6．05MPa(空壓機停止定值)時，瞬間使電磁線圈失磁即減荷排污直到下一次啟泵，同時延時2min停軟啟動器(排空壓機體內水汽)。(2)手動控制泵的啟停操作只靠操作把手本身實現(xiàn)，使軟啟動器ATS和卸載閥同時失電，沒有延時停泵功能。無論自動/手動運行狀態(tài)，當到達過高警報定值6．09MPa，立即事故停泵，沒有正常的延時停泵過程，如果因意外的某種原因仍然未能停泵，由交流停泵保護硬回路(壓力開關6．10MPa交流停泵定值)接點直接串接入電機啟?；芈分?，直接停軟啟動器，作為空壓機壓力過高的后備保護。

空壓機的運行工況信號的采集(1)開關量信號的采集。空壓機在高速運行時，必須有很好的冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)，以避免運行過程中產生的熱量對機器造成損壞。所以水壓、油壓是首先要考慮的，采用壓力開關、壓力傳感器進行這些量的采集，并連接到其數字量輸入140DDI35300模塊上，起始地址為%i1－%i32，其硬件接線如圖8所示。(2)模擬量的采集。主要是用于測試儲氣罐的壓力及空壓機本體及出口溫度，以控制空壓機運行。這些量通過壓力傳感器(霍尼韋爾公司)及測溫鉑電阻進行采集，并將0～10MPa的壓力轉換成4～20mA的電流信號送到140ACI03000模塊和熱電阻，輸入到140ARI03010模塊上，其起始地址為%IW1．10．1－%IW1．10．8。2．4空壓機PLC控制程序設計本空壓機PLC控制程序編程使用UnityPro5．0XL編程軟件對Quantum系列PLC的硬件進行編程和控制。靈活可靠，便于維護修改，適用性強，可遠程在線監(jiān)控及維護。

結語

本次改造后，在空壓機運行過程中，減少了操作人員到現(xiàn)場的巡回次數，可以通過在中控室直接觀察空壓機的工作狀況，對現(xiàn)場出現(xiàn)的異常情況發(fā)出的報警信號，可做出快速反應，而不是像以前那樣，等到其他氣動控制的設備出現(xiàn)氣壓不足報警時才發(fā)現(xiàn)空壓機系統(tǒng)有問題。經過這1a多的運行，除了設備的機械故障外，基本上沒有出現(xiàn)控制上面的問題，完全符合設計要求。采用可編程控制器對空壓機的控制，使其操作簡便;由于采用網絡化、模塊化和獨立控制，其中1臺空壓機檢修停用，不會影響整個高壓氣系統(tǒng)的正常運行。方便檢修人員維護和保養(yǎng)，進一步提高了系統(tǒng)運行過程中的安全性和穩(wěn)定性。

作者：齊世平李延明胡育松賈永單位：國網新源豐滿發(fā)電廠