压风机PLc控制系统.doc

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1、4．控制系统设计方案4.1控制系统组成控制系统由以下部分组成：变频器、可编程控制器、电抗器、压力变送器、接触器、空气开关、电流表、电压表、按钮、互感器等。基于PLC的控制系统原理图如图4.1所示空压机空压机空压机M1M2M3压力变送器变频器PLC电源储气与供气管道图4.1控制系统简图PLC由电源、CPU、模拟量输入、输出模块、开关量输入、输出模块等组成。其用来实现电气部分的控制。包括五部分：起动、运行、停止、切换、报警及故障自诊断。起动：三台电机M1，M2，M3如图4-1所示，可以通过转换开关选择变频/工频启动

2、。运行：正常情况，电机M1处于变频调速状态，电动机M2、M3处于停机状态。现场压力变送器检测管网出口压力，并与给定值比较，经PID指令运算，得到频率信号，调节变频器的输出频率，以调节电动机的转速，达到所需压力的目的。停止：按下停止按钮，PLC控制所有的接触器断开，变频器停止工作。切换：实现M1，M2，M3工频、变频相互切换。报警及故障自诊断：空压机内部一般有四个需要监测的量：冷却水压力监测、润滑油监测、机体温度监测、储气罐压力监测。4.2控制系统的工作原理启动前，将变频器的机组开关置于欲工作的机组，工作方式选择

3、置于变频位置，将PLC的控制开关置于运行状态，按下启动按钮，机组运行。1#空压机变频启动，转速从零开始上升，若达到预设的频率上限值50Hz时，延时一段时间后风包出口处的压力仍不能达到预设的压力值0.83MPa，则由PLC通过控制中间继电器的通断将1#空压机切换到工频运行，同时将2#空气压缩机切换到变频状态，变频启动2#空压机。若2#空压机达到频率上限时，延时一段时间后仍不能满足要求，再自动将2#空压机切换到工频运行，变频启动3#空压机。当用风量减小，若3台空压机同时运行时，3#空压机变频运行而此时变频器的频率降

4、到频率的下限值20Hz时，则自动停止1#空压机，若还不能满足要求，则自动停止2#空压机的运行。当空压机在运行的过程中出现机体温度过高，润滑油温度过高，风包温度过高，分包压力过高及润滑油压力过高，断水等故障时，系统会发出声光报警信号，提示有关的工作人员及时地排除故障。控制系统工作流程如图4-2所示。开始变频器启动频率上限是否达到频率下限是否达到监测参数是否正常是否有停机信号停机转化为工频运行并把变频器切换到下一台空压机当前空压机停机并把变频器复位报警延时YYNYYNN图4.2系统流程图该系统具有手动和自动两种运行

5、方式：(1)手动运行方式选择此方式时，按启动按钮空压机或停止按钮，可根据需要而分别启停各空压机。这种方式仅供检修或控制系统出现故障时使用。(2)自动运行方式在自动运行方式下开始启动运行时，首先打开冷却水阀，关闭供气阀，1#空压机变频交流接触器吸合，电机与变频器连通（启动过程如图4-3）变频器输出频率从0Hz开始上升，此时压力变送器检测压力信号反馈PLC，由PLC经PID运算后控制变频器的频率输出；如压力不够，则频率上升至50Hz，延时一定时间后，将1#空压机切换为工频，2#空压机变频交流接触器吸合，变频启动2#

6、空压机，频率逐渐上升，直至供气压力达到设定压力，依次类推增加空压机。变频调速系统将管网压力作为控制对象，装在储气管出气口的压力变送器将储气罐的压力转变为电信号送给PLC内部PID调节器，与压力给定值进行比较，并根据差值的大小按既定的PID控制模式进行运算，产生控制信号去控制变频器的输出电压和逆变频率。当压力小于设定值时，频率升为50HZ，延时30s后，若测量值仍小于设定值，则变频器切换为工频运行，同时变频器启动下一台空压机，依次启动各台空压机。当压力大于设定值时，通过PID调节降低频率，当频率降为20HZ，延时

7、30s后，若测量值仍大于设定值，则变频器切换到下一正在运行的空压机进行调速，同时关闭当前机。依次关闭各台空压机。从而使实际压力始终维持在给定压力。正常情况下，空气压缩机在变频器调速控制方式下工作。变频器一旦出现故障，煤炭生产不允许空气压缩机停机，因此，系统设置了工频与变频切换功能，这样当变频器出现故障时，可由工频电源通过接触器直接供电，使空气压缩机照常工作。整个控制过程如下：用气需求↑——管路气压↓——压力设定值与反馈值的差值↑——PID输出↑——变频器输出频率↑——空压机电机转速↑——供气流量↑——管路气压趋

8、于稳定特别注意：为防止电机频繁起制动和变速，在压力容差范围内，变频器的输出频率不变。开始上电初始化冷却水压力>0.2Mp润油压力>0.15Mp电气故障启动运行报警及故障处理NＮＹＮＹＹ图4.3启动过程上位机报警装置PLC变频器1#空压机2#空压机1#空压机检测变送装置检测变送装置检测变送装置图4.4空压机变频调速原理图空压机变频调速的要求：(1)空压机是大转动惯量负载，这种启动特点很容