plcs7-300控制空气压缩机的应用

plcs7-300控制空气压缩机的应用

1plcs7-400控制系统莱芜钢铁集团有限公司新建9#和10#制氧机组已由德国aet拉斯科技有限公司提供。芜湖钢铁集团自动化部采用硅氮科技有限公司局电子表格系统“双向叶片”，实现了“双元组合”反哮喘振动控制、“双元组合”反哮喘振动控制、数据通讯及中央机管的可能。该机组自建成投产后,保证了热线生产的顺利进行,创造了可观的经济效益。控制系统技术先进,稳定性、可靠性高,扩展性好,易于操作和维护。2空气压缩机的监控与控制程序S7-300PLC是SIEMENS公司推出的目前最常用的控制系统,支持多种国际现场总线标准,既可连接常规I/O,又可连接RemoteI/O及Profibus、FF、CAN、Modbus等现场总线设备。该系统带有1个操作员站OS兼工程师工作站ES,并通过标准TCP/IP协议以太网与操作站实现数据通讯。通过编制适当的控制程序,实现了空气压缩机温度、压力、流量、振动等各种工艺参数的集中监视、记录、归档并报警;压缩机启动和紧急停车等顺序联锁控制以及重要的防喘振控制。硬件配置示意图如图1。3实现主要控制功能3.1自动控制系统与一般的离心式空气压缩机不同,这套由AT-LAS提供的压缩机在一级和二级设有两个进口导流叶片,我们用“双导叶联动法”实现了其调节功能。如下面的控制框图所示,一级入口导叶IGV1031和二级入口导叶IGV1034之间有逻辑关系,操作人员只需对二级入口导叶进行手动输入即可,一级导叶将根据公式计算的结果自动调节。二级入口导叶由限流控制器的输出和HC1034的手操值低选控制:当电流超过额定电流647A,二级入口导叶就会从当前开度关小,当控制器输出为100%,而实际电流仍小于设定值,阀门的开度由手操决定。正常工况下,操作人员通过二级导叶的手操器HC1034控制二级和一级的阀门开度。双导叶控制原理如图2。空压机的启动升压过程:空压机启动5min后,一级入口导叶IGV自动从0(启动位置)逐渐开到30%(最小运行位置),同时空压机启动斜波输出从0逐渐到100%。空压机启动10min后,画面出现“允许加载”,将放空阀的HC1046手操值由100%改为0%,然后点“加载”按钮,放空阀跟随加载斜波的输出,由100%逐渐关到0%,出口压力PI1044不断提升,放空阀全关后,如果压力没超过设定值520kPa,这时可以通过手操器HC1034逐渐增加二级导叶的开度,而一级入口导叶开度也自动跟着增加,直到压力与设定值一致。3.2压缩机无侧于阀压缩机达到最小流量时,叶轮中的气流将失速。失速也被称为“喘振”。喘振是周期性的、有声音的、对压缩机机械元件造成严重应力的现象。压缩机必须有防止喘振的保护,并且决不可以在喘振条件下运行。为了使压缩机能够在稳定的运行范围内持续地运行,在压缩机达到最小流量之前,放空阀必须打开。为了防止压缩机受到冲击,我们设计了喘振控制系统和喘振保护系统,这些系统在压缩机开始受到喘振冲击之前打开放空阀,从而避免了设备的喘振。流量控制器和限压控制器的控制原理如图3。3.2.1压力和流量传感器的工作特性出口流量(m3/h)形成过程值,该值根据下面的工艺参数计算而来:流量传感器的温度:T流体[K]=TE1044(变送器范围0~150℃)。流量传感器的压力:P流体[105Pa,绝对压力]=TE1044(变送器范围0~10°×105Pa(表压))。流量传感器的差压dP流体[102Pa]=TE1044(变送器范围0~27×102Pa)。根据下面的公式:流量控制器的设定点SP是个固定值,SP=72000m3/h。流量控制器比较PV和SP,当PV>SP放空阀FV1046关闭;当PV<SP放空阀FV1046打开。流量控制器的输出信号作用于“高选择器”。高选值通过“逆函数”传送给放空阀(FV1046)。3.2.2控制系统比较控制器的过程值PV指最后一级(PI1044)的出口压力。该控制器的设定点SP是个固定值。该值被设置在520kPa(表压)。限压控制器PIC1044比较设定点SP和过程值PV。PV>SP放空阀FV1046打开;当PV<SP放空阀FV1046关闭。限压控制器PIC1044的输出信号通过“高选择器”和“逆函数”传送给放空阀(FV1046)。流量控制器和限压控制器在其自动位置联锁,只有在极端的工艺条件下控制器才工作,所以“高选择器”的输出信号作为反馈信号FB提供给控制器,使得放空阀可以无扰动地打开或关闭。启动时需要有斜波进行自动启动。利用该斜波,放气阀逐渐关闭并使控制器能够平稳的移交。3.2.3手动配置调整释放阀fv1046操作人员可以通过画面对放空阀进行调节,手操、加载—卸载斜波输出、流量控制器和限压控制器的输出,四者高选值,最终作用于放