压缩机控制系统设计分析

压缩机控制系统设计分析 本文关键词：压缩机，控制系统，分析，设计

压缩机控制系统设计分析 本文简介：摘要：本文以PLC控制系统设计为例，详细阐述了压缩机硬件系统、软件系统设计，通过设计一套稳定的PLC控制系统，可确保压缩机系统顺稳运行关键词：压缩机PLC控制；硬件系统；软件系统；设计1绪论压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械,已广泛的使用在石油、天然气、钢铁等国民经济发展的重要行业

压缩机控制系统设计分析 本文内容：

摘要：本文以PLC控制系统设计为例，详细阐述了压缩机硬件系统、软件系统设计，通过设计一套稳定的PLC控制系统，可确保压缩机系统顺稳运行

关键词：压缩机PLC控制；硬件系统；软件系统；设计

1绪论

压缩机是一种将低压气体提升为高压气体的从动的流体机械,已广泛的使用在石油、天然气、钢铁等国民经济发展的重要行业，如何保障压缩机的安全可靠运行，一套可靠的PLC控制系统发挥着至关重要的作用。本文以西门子S7-400系列PLC的应用为例，详细阐述了压缩机控制系统设计的基本情况。

2系统设计整体思路

压缩机系统现场主要自动化仪表检测到的压力、流量、温度、液位等模拟量均为4~20mA电流信号，所有电机、阀门的启停控制、运行状态返回均为干接点信号。所有调节阀门的控制为4~20mA电流信号，其运行反馈为4~20mA电流信号。现场仪表数据的采集和显示，通过电缆与PLC进行接口，与相应PLC模块接线，并与软件系统配合，进行相关控制程序的编写和调试，CPU模块进行相关数据采集、运算处理、程序编写后，实现了对现场设备数据的监控。上位监控系统要求各流量、压力、温度、液位、振动等测点能够实时检测，并有完整的上位运行历史趋势，便于相关数据的查询。辅助油泵、油雾风扇等系统实现上位以脉冲方式控制的启停操作，并在系统运行中能够自动连锁启停。阀门系统在上位可以实现开关操作，并且上位有位置反馈、开关限位指示。风量风压控制系统、防喘振阀操作系统设置了专门的上位操作画面。完善的软件监控系统，为操作人员的日常操作提供方便。

3压缩机控制系统硬件设计

3.1压缩机系统硬件构成

压缩机系统压力、差压检测采用罗斯蒙特系列应变式变送器，流量计采用孔板节流装置，油箱液位检测采用超声波液位计或磁质伸缩液位变送器，温度检测设备为PT100铂热电阻，入口导叶阀、防喘振阀采用气动式阀门，以上设备共同构成了压缩机系统的现场设备。如图1所示，压缩机控制系统硬件采用西门子S7-400系列PLC，该系统设计为冗余控制，压缩机系统的硬件主要元件为CPU417-4H，作为控制系统的运算和控制核心。IM153-2为接口模块，主要实现CPU与从站信号模块的连接。模拟量输入模块AI采用西门子6ES7331-7HF01-0AB0，模拟量输出模块AO采用西门子6ES7332-5HD01-0AB0，热电阻输入模块RTD采用西门子6ES7331-7PF01-0AB0，开关量输入模块DI采用西门子6ES7321-1BL00-0AA0，开关量输出模块DO采用西门子6ES7322-1BL00-0AA0。S7-400系列PLC系统运行稳定、可靠、维护方便，控制精度高，为日常设备的正常运行提供了保障。

3.2压缩机控制系统硬件组态

按照图1所示的系统硬件图，在压缩机系统控制软件中进行硬件配置。在西门子PCS7中搭载系统硬件，建立SimaticHStation，系统各硬件组成需与现场实际安装的各模块型号版本完全一致，配置基于Profibus-DP的从站连接，建立系统从站4个，分别连接现场的模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出模块，通讯模块中建立网络连接。在step7中组态PCStation，在项目Caofeidax01_Prj中，选择insert→station→simaticpcstation，PCStation的名称默认为SIMATICPCStation(1)，将其改为与SCE中相同的名字CAOFEIDAX01-01，其1#槽选择CP1613，2#槽选择CP1613，3#槽选择Application，其余操作员站、工程师的配置与此PCStation的建立方法相同。在硬件配置无误后，对系统进行编译、下载。对操作员站或工程师站中SCE进行配置，在1#槽选择CP1613，2#槽选择CP1613，3#槽选择Application，可命名其名字为CAOFEIDAX01-01，完成对Stationconfigurationeditor的配置。同时，通过硬件组态，建立基于工业以太网与两台操作员站、工程师站的连接，进行网络配置。在ConfigureNetwork中选择需要通讯的站中的CPU或WinccApplication，插入新的连接，即建立CPU417-4H与SimaticPCStation（即操作员站CAOFEIDAX01-01、CAOFEIDAX01-02，工程师站CAOFEIDAX01-ES）中WinccApplication之间的连接S7connection_1，其类型为S7冗余连接，网络模式为以太网连接。需要说明的是每一个通讯的上位机（包括操作员站和工程师站）都需要建立这种连接。确认所有连接配置无误后，完成连接的“保存并编译”，在编译完成后，系统显示“没有错误”的信息，此时可以完成连接的下载。需要说明的是，编译完成后系统显示报警信息，则对连接的下载无影响，若显示错误信息，则此链接将无法下载。需要对系统进行重新配置查找错误，以确保其组态的正确性。PC站的组态完成后，在NetPro窗口中可将组态下载到“已选择的关联站点”中，也可将组态下载在到工程师站或操作员站中，需要说明的是向“已选择的关联站点”进行组态下载，将会造成PLC的短暂停止工作，此时，应避免对现场正常运行设备造成的停机。至此，完成所有硬件的组态。

4压缩机控制系统软件设计

4.1压缩机控制系统软件组态

压缩机软件系统采用用西门子PCS7V7.0软件，完成PLC程序的编写和监控画面的制作。通过调试完成的监控画面可以实时监测现场各种数据，通过操作员站实现停机操作等。监控画面制作了详细的历史趋势、操作员记录、报警记录等。系统软件设计的重点是通过软件设计实现压缩机运行中的各种连锁控制，实现润滑油系统低油压时的辅助油泵自启、低低油压停机、振动高停机、油温高停机，实现机组运行时低流量、高压力情况下的防喘振控制。在CFC编程环境下，左边为库，包括西门子自身提供的和用户预先编写好的块，对于熟悉块名称的用户可以在左下角直接输入块名搜索到你需要使用的块。在CFC编程环境中完成所有的程序编写，包括各种数据采集，控制，现场连锁等。其编译图形如下所示，在编译后，将程序下载至CPU中即可。在GraphicsDesigners中进行相应的图形编辑，Wincc画面制作完成后，启动OS编译。编译完成后自动进入Wincc中GraphicsDesigners画面，在其中对画面布局等进行优化。然后将程序下载至对应的操作员站即可。

4.2压缩机控制系统软件抗干扰设计

软件抗干扰中对部分重要数据采取软件数字滤波技术算术平均值法等，涉及到跳机的主要连锁点，可采用三选二控制策略，避免仪表受干扰误动造成的影响。润滑油压低跳机连锁采用三选二控制策略，PLC控制器实时采集润滑油压力开关的状态信号，为了避免模块故障或其供电电源造成的故障跳机，在实际使用时，将三个压力开关信号接入不同的开关量输入模块，将三个开关量模块分布于不同的DP从站，采用三个不同的空气开关供电。当控制系统程序检测到三个压力开关中的两个或三个同时断开，则控制系统发出停机信号。

5结束语

通过对压缩机控制系统系统进行设计，其中包括控制系统硬件设计和软件设计，借助于西门子PCS7控制软件进行系统硬件和软件组态，引入抗干扰设计理念，提高了控制系统的可靠性，如此形成一套功能齐全、稳定可靠的压缩机控制系统。

参考文献

[1]张俊.高炉鼓风机防喘振控制策略研究[D].同济大学硕士论文，2008

作者：李亚军 单位：陕西燃气集团工程有限公司