PLC在压缩机联琐保护系统中的应用

计算机和网络技术飞速发展，引起了可编程控制器结构和性能变革，可编程控制器已经深深介入机械制造、电气控制以及生产过程控制等各个领域中。本文叙述可编程控制器压缩机联锁保护系统中应用，着重阐述了可编程控制器控制系统硬件和软件应用。 
引言： 
可编程序控制器（PLC）是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术新型、通用自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程及适应性强等一系列优点。近年来，它工业自动化、机电一体化、传统产业技术等方面应用越来越广，成为现代工业控制三大支柱之一。其紧凑设计、良好扩展性、低廉价格、强大指令以及较高可靠性和简便维护,近乎完美满足了小规模控制要求。压缩机组是动力核心，从避免事故和对机组保护角度考虑，对机组温度、压力、和防喘震等都设计了严密联锁程序，机组正常运转过程中，一旦有控制参数超标或有危害机组安全因素，控制系统都要联锁保护程序做出相应处理。PLC处理功能强大、扫描速度快，抗干扰能力强，机组联锁保护系统中到了广泛应用。本文以聚丙烯生产中制冷降温冰机为例介绍PLC连锁保护设计和应用。 
一、联锁保护必要性和压缩机控制要求 
联琐保护主要作用是当机组启停和运行过程中发生危及设备和人身安全故障时，自动采取保护或联锁措施，防止事故产生和避免事故扩大，保证机组正常启停和安全运行。是对设备工作状态和机组运行参数严密监视，发生异常情况时，及时发出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系统，使机组维持原负荷运行或减负荷运行。当发生重大故障而危及机组设备时，停止机组（或某一部分）运行，避免事故进一步扩大。上述压缩机控制中，当温度高于70℃、入口压力低于1Mpa、机组润滑油压力低于0.5Mpa、出口压力高于9Mpa操作员按下紧急停车按扭时，PLC启动压缩机联锁保护程序，机组停止运行。 
二、硬件配置 
１、ＰＬＣ硬件 
PLC选用西门子S7-300，S7-300属于模块式PLC，主要由机架、CPU 模块、信号模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。冰机控制系统PLC硬件配置中，电源选用PS3075A电源模块，CPU选用标准型315- 2DP。数字量输入模板选用SM321DI16x24VDC，数字量输出模板选用SM322DO8x24VDC/0.5A，模拟量输入模板选用 SM331AI8×12位，模拟量输出模板选用SM332AO4×16位。 
2、人机界面 
操作界面上配置触摸屏。选用5.7″LCD显示屏，具有操作简单，显示直观特点，可直接触动屏幕进行操作。触摸屏内置通用端口，可串行通讯电缆直接与计算机及其它含有RS-232C端口设备相连。 
本套生产线实际应用中，为人机界面设置了生产线运行状态显示、I/O监控、手动操作、设备自动运行指示及故障报警和报警帮助等多个画面，并应用了操作人员等级密码设定等功能。
三、软件设计 
1、软件运行 
用户写好程序并下载到PLC后，一旦开机运行，PLC就循环执行用户程序。OB1是用于循环处理组织块（主程序），它可以调用别逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。起动完成后，不断循环调用OB1，OB1中可以调用其它逻辑块（FB,SFB,FC或SFC）。循环程序处理过程可以被某些事件中断。循环程序处理过程中，CPU并不直接访问I/O模块中输入址区和输出址区，访问CPU内部输入/输出过程映像区，批量输入、批量输出。 
２、测量参数运算 
PLC 从传统继电器回路发展而来，最初PLC没有模拟量处理能力，PLC从开始就强调是逻辑运算能力。科技发展，控制技术突飞猛进，PLC 发展到今天，已经全面移植到计算机系统控制上了，已经具备了强大模拟量处理能力。机组控制，前期PLC模拟量处理能力局限，大部分模拟量参数控制都采用开关，如压力开关、液位开关等。这些开关大部分是机械式，是设定器设定报警点，转换成数字量。这样往往控制精度相对较低，难免有误动作。PLC模拟量处理能力强大，模拟量处理模块产生，可以把测量变送器信号直接引入PLC处理模块，程序中写入联锁动作点。大大提高控制精度，减少了误动作。 
上述机组控制，压缩机出口压力控制，压力变送器传输4-20mA信号直接引入模拟量输入模板SM331AI8×12。CPU只能以二进制形式处理模拟量，模拟量输入模块用于将模拟过程信号转化为数字形式，模拟量输出模块用于将数字输出之转化为模拟信号。模块硬件配置和软件设置中写入相应参数，就可以写入处理程序。本压缩机控制要求，压缩机出口压力变送器量程是0～10Mpa，出口压力超过8Mpa，PLC输出报警，蜂鸣器响，当出口压力达到9Mpa时，压缩机安全，就要打开泄压阀门，模拟量输入址为PIW256，PLC报警输出点址为Q2.0，泄压阀门控制输出址为Q2.1，程序如下： 
压缩机温度也是压缩机联锁保护中很重要参数，温度测量，直接采用热电阻，把测量欧姆信号引入模拟量输入模板SM331AI8×12，设置好相应硬件参数后，写入联锁动作程序，上述压缩机控制，温度达到70℃，防止事故发生，则停止压缩机，温度输入点址为PIW260,压缩机停机控制址为Q2.2。 
３、连锁保护程序 
机组具备开机状态下，操作员按下开车按扭，压缩机自检没有报警信号后，启动运行。压缩机运行过程中，PLC程序循环扫描控制参数，严密监控压缩机状态，当温度高于70℃、入口压力低于1Mpa、机组润滑油压力低于0.5Mpa、出口压力高于9Mpa、操作员按下停止或紧急停车按扭时，压缩机自动进入联琐程序，调用联琐处理子程序或事故级别直接停止压缩机运行，实现设备自保和防止事故进一步扩大。下面是压缩机启停联琐运行一段程序。 
四、总结 
PLC内部资源极其丰富，内部存储器（软继电器）数量往往数以千数。
PLC 采用“软器件”、“软触点”进行联锁，它并不改变PLC外部电路结构，不存使电路复杂化问题。而这种联锁本质上是增加PLC运算条件，使 PLC进行输出之前需要进行更多安全可靠性判断，使系统安全可靠性到提高。系统保护程序开发与运行，使PLC能及时感知系统故障或存事故隐患，并保护程序做出相应反应，止事故发生或扩大，更好保护人身和设备安全。

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