基于PLC在矿山空气压缩机控制系统中的应用
基于PLC在矿山空气压缩机控制系统中的应用 摘要：本文主要从空压机的监控入手，采用PLC对矿山空气压缩机进行控制，取代传统的电器控制手段，以此获取更高的经济效益和安全性能。 关键词：可编程控制器 PLC 空气压缩机控制系统 一、概述可编程控制器（PLC）是一种新型的通用控制装置，他将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计，具有功能强、通用灵活、可靠性强、环境适应性好、编成简单、使用方便、体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。近年来，随着可编程控制器的日渐成熟，越来越多设备的控制都采用PLC控制器来代替传统的继电器控制，并取得了很好的经济效益。空气压缩机使矿山生产重要的四大固定设备之一，它生产压缩空气，用以带动凿岩机、风动装岩机等设备及其他风动工具。其能否安全运行直接影响着煤矿生产的产量和效益问题。影响其安全生产的要素主要有空压机的超温、超压、断水、断油等因素。随着煤矿现代化的发展，矿山对矿山设备的要求越来越高，建设本质安全性矿山已成为煤矿生产建设的核心。矿山设备不断更新，不断进步，可靠性、易操作性、可监视性、易维护性等已是最基本的要求了。用继电器搭成的控制电路具有可靠性差、不易维护、不易监视，已不能适应当前的要求。现在迫切需要可靠性高、易维护、易操作、可监视并且价格不高这样的控制器来代替继电器搭成的电路。随着电子技术、软件技术、控制技术飞速发展，可编程控制器（PLC）发展迅猛，性能很高，价格较为合理，与继电器搭的控制电路比具有非常大的优势。许多矿山设备已选用了PLC来代替比较重要的设备控制。传统的保护主要采用分离仪表，其可靠性差、集程度低、费用高，不能有效的满足矿山设备投入的经济性和安全性的要求。本文笔者采用可编程控制器（PLC）作为核心控制器，通过检测仪器为PLC提供控制中所需要的信号参数对空压机进行自动巡回检测控制。进行监控的主要参数有空压机高低压缸温度、润滑油温度、电动机温度、风包温度、出水温度；高低压缸压力、风包压力、润滑油压力；高/低压、中/后冷却水断水检测等参数。二、控制功能和控制原理1. 保护控制功能、 电机电流和电压的检测。、 一二级缸、油压、风包压力检测。、 一二级排气温度、油温、电机温度检测。、 电动机的延时启动。、 电机的无水运转。2. 保护控制原理在启动主机之前先将水源电磁阀和放空电磁阀都打开，在冷却水压和流量达到规定值条件下，可以进行空压机的空载起动，然后延时自动关闭放空电磁阀，空压机进行正常运行。启动时允许低油压启动，设置一定时间后对油压进行监控。在停机时，按复位按钮放空电磁阀打开，经30秒延时后切断主电源。实现空压机的停机，同时关闭水源电磁阀和放空电磁阀。在保户状态时，以上监控参数有一个在设定范围内发生故障，产生报警信号，同时打开放空电磁阀，压缩机减载运行，延时30秒故障不消除自动机停机。 . 控制分布图. 控制通讯原理现场总线PROFIBUS可以实现数字和模拟输入/输出、智能信号装置和过程调节装置与可编程控制器PLC和PC之间的数据传输，把I/O通道分散到实际需要的现场设备附近。PROFIBUS一方面覆盖了传感器/执行器领域的通信要求，另一方面又具有单元级领域的所有通信网络通信功能。他支持高速的循环数据通信，以满足了实时监控的要求。 三、信号采集S7-200为每个本机数字量输入提供脉冲捕捉功能。脉冲捕捉功能允许PLC捕捉到持续时间很短的脉冲。而在扫描周期的开始，这些脉冲不是总能被CPU读到。当一个输入设置了脉冲捕捉功能时，输入端的状态变化被锁存并一直保持到下一个扫描循环刷新。这就确保了一个持续时间很短的脉冲被捕捉到并保持到S7-200读取输入点。本设计需对下列参数进行采集： (1)、压力信号分别为1级缸、2级缸及储风缸压力、润滑油压力4点； (2)、温度信号为1级缸排气温度、2级缸进气温度、风包温度、油温、电机温度以及冷却水出口温度共6点； (3)、电量信号为主电机电流1点，电源电压1点，共2个点。(4)、流量检测有高低/压端2点，中/后冷2点共4点。采集参数总计为4+6+2+4=16个。 对上述参数采集后，首先判断有关参数是否异常，然后形成动态数据表格进行实时巡回显示，并存储起来而供以后进行随机查询。四、系统软件设计本系统主要是以保护为主，根据煤矿安全规程的要求和空压机的保护原理，其控制的软件设计流如下。五、结束语该系统主要是以S7-200 为核心控制器，PROFIBUS作为通讯桥梁，通过检测元件为控制其提供检测信号，以此达到保护控制的目的。在本文的编写过程中，得到了张集矿机电科多位领导的大力支持，在此致以诚挚的谢意！同时感谢西门子（中国）有限公司自动化驱动集团提供的大量资料。参考文献：.深入浅出西门子S7-300PLC，北京航空航天大学出版社西门子工业网络通信指南，上下册机械工业出版社可编程控制器，重庆大学出版社 黄明琪等煤矿电工手册煤矿固定设备电力拖动 煤炭工业出版社 .于子捷，吴春燕，钱毅等.空压机状态检测系统.工矿自动化，2003，（4）. 6
