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空氣系統(tǒng)自動控制的必要性
應(yīng)用在天紡?fù)顿Y控股有限公司棉紡一工廠的空壓站,安裝有4臺70M3/min 4臺,53M3/min 4臺,48M3/min 2臺,43M3/min 4臺離心式空壓機(jī)和1臺42.5M3/min螺桿式空壓機(jī),配有相應(yīng)處理量的冷凍式干燥器。空壓機(jī)設(shè)備自身帶有的CMC控制器,能夠自動控制和保護(hù)主機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),自動提示工作信息,具有故障報警和保護(hù)停機(jī)功能,能自動根據(jù)用氣量的大小加載或卸載,并配有LCD顯示屏供現(xiàn)場觀察各工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài),具有RS422/485通訊接口,可以實現(xiàn)與現(xiàn)場控制室計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的完整連接。
目前,空壓站的自控系統(tǒng)通過西門子S7-300可編程控制器,將部分空壓機(jī)的實時運(yùn)行數(shù)據(jù)通過RS422/485通訊接口采集進(jìn)PLC控制系統(tǒng),并將數(shù)據(jù)傳送到現(xiàn)場控制室計算機(jī)上進(jìn)行顯示,以代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀表。但是沒有對空壓機(jī)進(jìn)行控制。
空壓機(jī)設(shè)備自帶的CMC控制器已經(jīng)能很好的控制單臺空壓機(jī),但是不具備對空壓系統(tǒng)的整體調(diào)控能力。在空壓系統(tǒng)中,相對單臺空壓機(jī)的調(diào)整,空壓系統(tǒng)的整體自動調(diào)控具有更重要的意義:
■ 單臺空壓機(jī)無法保證空壓系統(tǒng)整體供氣壓力的穩(wěn)定,而空壓系統(tǒng)的整體自控可以有效保持系統(tǒng)內(nèi)空氣壓力穩(wěn)定。
■ 整體的負(fù)載平衡,減少排氣放空,可以節(jié)約更多的能源,節(jié)省人力成本。
■ 可以實現(xiàn)無人操作,根據(jù)實際需要自動開機(jī)或加載空壓機(jī)以保持系統(tǒng)壓力。
■ 可以定時間斷地記錄空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)和報警,如跳車、喘振、通訊故障、壓力等。
在已有的PLC系統(tǒng)中,沒有實現(xiàn)空壓系統(tǒng)的整體調(diào)控功能。由于空壓機(jī)自帶的CMC控制器提供了RS422/485通訊接口,所有的數(shù)據(jù)采集和控制功能都通過通訊接口來實現(xiàn),對比原有的控制系統(tǒng),不需要增加硬件設(shè)備的投資,只需要改進(jìn)和增加控制軟件即可實現(xiàn)空壓系統(tǒng)的整體控制。
除空壓機(jī)設(shè)備外,還可以將與空壓機(jī)配套的冷凍式干燥器集成到RS422/485網(wǎng)絡(luò)中來,實現(xiàn)空壓供氣設(shè)備的全面自控。
空壓站其他系統(tǒng)的自動控制
除空壓供氣系統(tǒng)外,空壓站的其他系統(tǒng)也需要進(jìn)行自動控制,如水循環(huán)冷卻系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的控制方法與空壓供氣系統(tǒng)不同,主要是采用傳統(tǒng)控制模式。使用儀表采集需要的運(yùn)行參數(shù),進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析運(yùn)算后,輸出控制信號給執(zhí)行機(jī)構(gòu)就可以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。
自動控制具有以下優(yōu)點:
■ 操作簡單,可以實現(xiàn)無人值守;
■ 良好的實時調(diào)節(jié),防止了人為因素滯后;
■ 具有高可靠性;
■ 減輕工作人員負(fù)擔(dān);
■ 節(jié)省人力成本。
需要控制的參數(shù)和可能的控制方式
空壓站需要的控制需求;⑴高、低壓供氣壓力控制(機(jī)組自動開停控制); ⑵系統(tǒng)自動排水控制; ⑶循環(huán)水液位控制和自動加藥控制; ⑷所需壓縮空氣溫度、循環(huán)水溫度等參數(shù)控制等等。
空壓系統(tǒng)的整體自動調(diào)控一般可以使用以下2種方法之一來實現(xiàn):
⑴采用PLC系統(tǒng)進(jìn)行通訊和控制。
⑵可以采用英格索蘭公司或自己編制的控制軟件。
*種方法可靠性高,適用于工業(yè)控制系統(tǒng)。當(dāng)監(jiān)控計算機(jī)出現(xiàn)故障時,PLC還可以按照設(shè)定的程序進(jìn)行自動控制。
第二種方法是通過控制系統(tǒng)的計算機(jī)進(jìn)行單獨的分析運(yùn)算進(jìn)行控制,它具有較好的靈活性,但缺點是如果出現(xiàn)如計算機(jī)死機(jī)等故障時,有可能影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。好在計算機(jī)的一般恢復(fù)往往不需要太多的時間。
除空壓供氣系統(tǒng)自控外,空壓站可與制冷站、熱力站系統(tǒng)一起建立設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)集中控制,或與工廠控制中心聯(lián)網(wǎng),由控制中心的控制器實時遠(yuǎn)程監(jiān)控,實現(xiàn)真正的無人值守。
系統(tǒng)構(gòu)成
對于以上討論,如果需要實現(xiàn)空壓站的整體自控,又許多成熟PLC自控系統(tǒng)可以選用,現(xiàn)以ZH公司的PLC自控系統(tǒng)為例。
該自控系統(tǒng)選用西門子S7-300系列可編程控制器,帶有RS422/485網(wǎng)絡(luò)接口,支持MODBUS等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議。該系統(tǒng)可以采用工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實施遠(yuǎn)程聯(lián)網(wǎng)。空壓站自控設(shè)備可根據(jù)生產(chǎn)實際情況和各設(shè)備的特點,以及可能存在的問題,綜合各方面因素后確立分級控制網(wǎng)絡(luò)的實施方案,如圖1所示。
■ 硬件配置
現(xiàn)場儀表,受控設(shè)備、執(zhí)行器、帶有串行通訊接口的設(shè)備(如空壓機(jī),冷干機(jī)等),PLC和監(jiān)控計算機(jī)。
■ 軟件功能
選用的工業(yè)組態(tài)軟件(如WINCC或iFIX)用來監(jiān)視和操作整個生產(chǎn)過程,為控制系統(tǒng)提供通訊、顯示及報表管理等功能,各設(shè)備控制器自成一子系統(tǒng),其應(yīng)用程序功能包括:信息采集,設(shè)備控制,故障報警,連鎖保護(hù),以及數(shù)據(jù)處理和通信傳輸。
在系統(tǒng)實施過程中,還可引入故障檢測和故障診斷的處理程序,能夠提高系統(tǒng)的智能化程度,有利于進(jìn)一步改善自控系統(tǒng)的有效性和可靠性,通過優(yōu)化調(diào)度策略,軟件連鎖保護(hù)等自動控制功能模式的應(yīng)用,有望將自動化水平提升到更高層次,可以為確定空壓機(jī)設(shè)備狀態(tài)檢修點提供依據(jù),并由此獲得更大的效益。
結(jié)論
總之通過自動化控制可以克服由于人為因素造成的調(diào)節(jié)滯后等不利因素,減少運(yùn)行參數(shù)的波動,達(dá)到減少用工和節(jié)約能源的目的。對于提升天紡控股有限公司的整體技術(shù)水平是相當(dāng)重要的。
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