CNG天然氣壓縮機(jī)PLC控制系統(tǒng)

該產(chǎn)品是西安西馳電氣股份有限公司研制的天然氣壓縮機(jī)起動(dòng)控制柜，其主要部件采用我公司自主研發(fā)的具有國(guó)際先進(jìn)水平的電機(jī)軟起動(dòng)裝置，PLC采用西門子S7-200可編程控制器進(jìn)行集中控制以及友好的人機(jī)交互系統(tǒng)（觸摸屏）除了控制供氣系統(tǒng)壓縮機(jī)的軟起動(dòng)外還可以對(duì)循環(huán)冷卻水，潤(rùn)滑油，電機(jī)加熱器、油加熱器等輔助壓縮機(jī)運(yùn)行的系統(tǒng)進(jìn)行控制，還可監(jiān)控供氣系統(tǒng)的各級(jí)進(jìn)氣壓力及排氣壓力、壓縮機(jī)冷卻水壓力、潤(rùn)滑油壓力等，并配有聲光報(bào)警系統(tǒng)，有壓力不足或超限、主機(jī)過(guò)流、過(guò)載、缺相等情況下均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制保護(hù)及報(bào)警。

一、CNG天然氣壓縮機(jī)PLC控制柜系統(tǒng)構(gòu)成
壓縮機(jī)PLC控制系統(tǒng)，按照系統(tǒng)功能及其布線，大致可以分為三個(gè)級(jí)。分別是本地PLC柜控制級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)操作箱控制級(jí)、中控室上位顯示級(jí)。
本地PLC柜控制級(jí)主要以連接在工藝設(shè)備上壓縮機(jī)運(yùn)行各級(jí)運(yùn)行參數(shù)的二次儀表，包含溫度、壓力傳感器、現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)、停止、急停等主令按鈕，以及執(zhí)行各類閥門的電磁閥等電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本地PLC柜控制級(jí)是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為壓縮機(jī)提供*直接的原始判斷依據(jù)，二次儀表作為其核心部件，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，由隔爆型儀表逐步向本安型儀表過(guò)渡。常采用本安型儀表。執(zhí)行閥門的開啟、關(guān)閉是由電磁閥完成的。電磁閥由機(jī)械和電氣控制部分構(gòu)成。本地PLC柜控制級(jí)的核心控制器件使用較為普遍的西門子PLC可編程控制器，該控制器有自帶的輸入、輸出、通信、電源等模塊。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各種壓力、溫度信號(hào)采集和外部控制信號(hào)的快速、準(zhǔn)確的響應(yīng)，在PLC內(nèi)部進(jìn)行處理，運(yùn)算和邏輯控制，使系統(tǒng)穩(wěn)定地工作。
現(xiàn)場(chǎng)操作箱控制級(jí)設(shè)有啟動(dòng)、停止、急停按鈕，用于自動(dòng)時(shí)的起/停以及緊急情況時(shí)的急停，與本地PLC柜控制級(jí)連鎖使用。
中控室上位顯示級(jí)作為控制系統(tǒng)的上位機(jī)，通過(guò)CPU聯(lián)接的通信模塊通過(guò)RS232、RS485或以太網(wǎng)聯(lián)結(jié)，上位機(jī)同下位機(jī)PLC控制器進(jìn)行通信。上位機(jī)上面可以根據(jù)用戶要求顯示實(shí)時(shí)壓縮機(jī)工藝系統(tǒng)，各種運(yùn)行參數(shù)，故障報(bào)警，可以通過(guò)上位機(jī)畫面手動(dòng)遙控工藝系統(tǒng)閥門的開啟和停止。并且可以顯示歷史數(shù)據(jù)，提供報(bào)表等功能。

二、CNG天然氣壓縮機(jī)PLC控制柜系統(tǒng)工作原理及工藝流程
該控制系統(tǒng)設(shè)有手動(dòng)和自動(dòng)兩檔。
1、手動(dòng)檔只用于調(diào)試和設(shè)備維修
通過(guò)面板上的選擇旋鈕選擇手動(dòng)擋，此時(shí)開始檢測(cè)油池溫度，若油池溫度過(guò)低，觸摸屏上則顯示“油溫過(guò)低”，須啟動(dòng)油加熱器加熱，此時(shí)，油加熱器為自動(dòng)循環(huán)加熱，只有點(diǎn)擊停止加熱后，油加熱器才會(huì)停止循環(huán)加熱。當(dāng)油池溫度達(dá)到起機(jī)溫度是方可起動(dòng)壓縮機(jī)。
在手動(dòng)控制方式下運(yùn)行時(shí)，“風(fēng)機(jī)起動(dòng)”、“風(fēng)機(jī)停止”、 “氣泵起動(dòng)”、“氣泵停止”、 “油加熱起動(dòng)”、“油加熱停止”、 “主機(jī)起動(dòng)”、“主機(jī)停止”、以及各個(gè)電磁閥的打開與關(guān)閉都可單獨(dú)控制。
主機(jī)起動(dòng)前必須先起動(dòng)風(fēng)機(jī)，停機(jī)時(shí)先停主機(jī)，再停風(fēng)機(jī)。
具體過(guò)程如下：
電機(jī)啟動(dòng)順序?yàn)椋簹獗?--風(fēng)機(jī)—主機(jī)；然后關(guān)閉排污閥，一排—二排，打開回收返回閥延時(shí)關(guān)閉，在打開進(jìn)氣閥。要停止壓縮機(jī)時(shí)，停機(jī)順序?yàn)椋合汝P(guān)閉進(jìn)氣閥，回收閥打開延時(shí)關(guān)閉，再打開排污閥，二級(jí)—一級(jí)，然后關(guān)閉主機(jī)—氣泵—風(fēng)機(jī)。中壓閥根據(jù)高壓壓力的大小打開。

2、自動(dòng)運(yùn)行 
A、正常起動(dòng)
系統(tǒng)上電后，將控制柜上的選擇開關(guān)打至自動(dòng)檔位，開始檢測(cè)油池溫度，若油池溫度過(guò)低，觸摸屏上顯示“油溫過(guò)低”，同時(shí)油加熱器自動(dòng)起動(dòng)開始加熱，此時(shí)按主機(jī)起動(dòng)無(wú)效；當(dāng)油池溫度達(dá)到起機(jī)溫度時(shí)，給出允許起機(jī)信號(hào)，這時(shí)再次按下“起動(dòng)”按鈕，才能執(zhí)行系統(tǒng)程序。
按下“起動(dòng)”按鈕后，→氣泵起動(dòng)，氣泵運(yùn)行過(guò)載，顯示氣泵過(guò)載并返回初始狀態(tài)→正常，起動(dòng)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)載，顯示風(fēng)機(jī)過(guò)載，返回初始狀態(tài)→正常，起動(dòng)主機(jī)，主機(jī)運(yùn)行過(guò)載，顯示主機(jī)器過(guò)載，返回初始狀態(tài)→正常，關(guān)閉排污閥，延時(shí)打開進(jìn)氣閥，關(guān)閉切換閥，卸荷閥。當(dāng)高壓壓力達(dá)到高壓下中限（開低壓閥壓力設(shè)定）時(shí)中壓閥打開，當(dāng)高壓壓力低于關(guān)中壓設(shè)定時(shí)中壓閥關(guān)閉
具體過(guò)程如下:
自動(dòng)狀態(tài)按下啟動(dòng)按鈕
↓（正常）
啟動(dòng)冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)→（不正常）→返回初始狀態(tài)，并報(bào)警。顯示
“冷卻風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)行故障” 
↓（正常）         
啟動(dòng)氣泵→（不正常）→返回初始狀態(tài)，并報(bào)警。
↓（正常）    顯示“氣泵運(yùn)行故障”
延時(shí)（氣泵壓力上升）
↓（正常）
軟啟動(dòng)器啟動(dòng)→（不正常）→返回初始狀態(tài)，并報(bào)警。顯示
↓（正常）               “軟啟動(dòng)故障”
旁路接觸器工作→（3分鐘未動(dòng)作）→返回初始狀態(tài)，復(fù)位所有輸出
↓（正常）             
回收返回閥打開，延時(shí)20秒關(guān)閉（延時(shí)可調(diào)）
↓（正常）
開啟進(jìn)氣閥，關(guān)閉切換閥、卸壓閥，關(guān)閉排污閥
↓（正常）
延時(shí)（開啟報(bào)警時(shí)間）到開啟報(bào)警系統(tǒng)
↓（正常）
系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行、監(jiān)控狀態(tài)。

B、正常停機(jī)
當(dāng)有下列情況時(shí)實(shí)現(xiàn)正常停機(jī)：
1、高壓壓力實(shí)際值≧高壓壓力上中限設(shè)定（自動(dòng)停機(jī)設(shè)定）；
2、手動(dòng)按下停止按鈕
停機(jī)過(guò)程具體如下：
發(fā)出停機(jī)信號(hào)→關(guān)閉進(jìn)氣閥→打開回收閥→延時(shí)關(guān)閉→打開排污閥（二級(jí)排污閥→一級(jí)排污閥）→停止主電機(jī)→打開切換閥、卸壓閥→停止氣泵電機(jī)→停止風(fēng)機(jī)電機(jī)。
C、故障停機(jī)
當(dāng)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)聲光報(bào)警，同時(shí)觸摸屏上顯示相關(guān)信息：
1、檢測(cè)到各個(gè)壓力或溫度超過(guò)所設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警停機(jī)；
2、檢測(cè)到各個(gè)電機(jī)過(guò)載或軟起故障時(shí), 系統(tǒng)報(bào)警停機(jī).
3、緊急停機(jī)
當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，按下“急停”按鈕所有電機(jī)停止運(yùn)行，重新啟動(dòng)前，必須合上主回路斷路器。

三、CNG天然氣壓縮機(jī)PLC控制柜系統(tǒng)觸摸屏操作概述
壓縮機(jī)組PLC控制柜主要通過(guò)觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)的交互，完成各控制功能。
1、操作概述
在觸摸屏的不同界面上都有各個(gè)功能不同的控制按鈕，用手指單擊即可完成相應(yīng)的控制要求。在“系統(tǒng)控制”界面中可查看“當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間”、“累計(jì)運(yùn)行時(shí)間”、“單次運(yùn)行時(shí)間”的詳細(xì)信息以及系統(tǒng)報(bào)警狀態(tài)顯示。單擊“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)”、“故障查詢”、 “手動(dòng)控制”、“參數(shù)設(shè)置”等按鈕時(shí)，可切換到相應(yīng)的界面。如下圖：

2、界面介紹
在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)有報(bào)警信息時(shí)，將自動(dòng)切換到報(bào)警信息顯示界面。
下面主要介紹“手動(dòng)控制”、“參數(shù)設(shè)置”等相關(guān)界面。
（1）、單擊“手動(dòng)控制”按鈕，切換到“手動(dòng)控制”畫面。
該畫面主要由不同功能的按鈕所組成，其中對(duì)設(shè)備的控制可單獨(dú)操作，當(dāng)按下某一按鈕時(shí)，該按鈕以另一種狀態(tài)顯示。    
（2）、因?yàn)榘踩�保護(hù)是應(yīng)用系統(tǒng)不可忽視的問(wèn)題，對(duì)于有不同類型的用戶共同使用的系統(tǒng)，必須要解決好授權(quán)與安全性問(wèn)題。系統(tǒng)必須能夠依據(jù)用戶的使用權(quán)限允許或禁止其對(duì)系統(tǒng)的操作。本系統(tǒng)的觸摸屏程序中充分考慮了安全管理問(wèn)題。為了防止其他人員對(duì)工程的修改，特別在 “參數(shù)設(shè)置”、“手動(dòng)控制”部分設(shè)置了密碼和優(yōu)先級(jí)保護(hù)。打開“參數(shù)設(shè)置”、“手動(dòng)控制”部分時(shí)，會(huì)彈出一個(gè)數(shù)字小鍵盤，要求操作員利用小鍵盤輸入密碼。單擊ESC按鈕退出修改，單擊“DEL”按鈕取消本次輸入，單擊“ENT”按鈕確認(rèn)密碼輸入。只有輸入的密碼正確時(shí)方可進(jìn)入“參數(shù)設(shè)置”、“手動(dòng)控制”畫面。
進(jìn)入“參數(shù)設(shè)置”畫面后，可以瀏覽和修改系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定值（包括停機(jī)報(bào)警、量程和各種控制時(shí)間值），其操作方法是，單擊需要修改的參數(shù)值或其旁邊的灰色按鈕，系統(tǒng)彈出一個(gè)數(shù)字面板，在該數(shù)字面板上顯示了當(dāng)前參數(shù)的取值范圍等信息，在其上面可修改當(dāng)前參數(shù)值。
（3）、在“系統(tǒng)菜單”畫面中，單擊“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)“按鈕，可切換到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示界面，在該界面中可查看進(jìn)氣壓力、排氣壓力等等。
（4）、在“系統(tǒng)菜單”畫面中，單擊“故障查詢“按鈕，可切換到故障查詢顯示界面，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警信息時(shí)，系統(tǒng)畫面會(huì)自動(dòng)切換到此界面。同時(shí)在該畫面還可顯示歷史報(bào)警信息。
（5）、在“系統(tǒng)控制”界面中，“故障復(fù)位”按鈕的作用是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，單擊這個(gè)按鈕后，解除光報(bào)警，再次按控制柜上的“主機(jī)啟動(dòng)“按鈕方可重新啟動(dòng)系統(tǒng)。

結(jié)束語(yǔ)
CNG天然氣壓縮機(jī)PLC控制柜作為西安西馳電氣股份有限公司的主打產(chǎn)品之一，具備優(yōu)異的控制性能，目前產(chǎn)品已得到了用戶的普遍認(rèn)可。該系統(tǒng)主要是以S7-200 為核心控制器，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和運(yùn)行表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠，提高了壓縮機(jī)組的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控和管理的自動(dòng)化。