應用PLC自控系統實現空壓站自動化控制
在棉紡織企業廣泛使用噴氣織機的情況下，空壓站建設是一項重要的輔助工程。在天津紡織園區所有空壓站配備的主要設備為離心式空氣壓縮機、冷凍式空氣干燥器，通過儲氣罐、連接管道和閥門等組成壓縮空氣供氣系統，并配套冷卻系統、儀表空氣系統，計算機檢測系統，以實現空壓站為生產一線保證不同壓力、不同負荷的用氣需求。在此前提下確保合格的供氣品質，滿足穩定的氣源壓力，自動調節供氣流量等是空壓站自動控制的基本任務。隨著自動化水平的不斷提高，關于建設無人值守空壓站的討論，是一個發展過程中的必然的課題。
空氣系統自動控制的必要性
應用在天紡投資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臺離心式空壓機和1臺42.5M3/min螺桿式空壓機，配有相應處理量的冷凍式干燥器。空壓機設備自身帶有的CMC控制器，能夠自動控制和保護主機的運轉，自動提示工作信息，具有故障報警和保護停機功能，能自動根據用氣量的大小加載或卸載，并配有LCD顯示屏供現場觀察各工藝參數和設備狀態，具有RS422/485通訊接口，可以實現與現場控制室計算機監控系統的完整連接。
目前，空壓站的自控系統通過西門子S7-300可編程控制器，將部分空壓機的實時運行數據通過RS422/485通訊接口采集進PLC控制系統，并將數據傳送到現場控制室計算機上進行顯示，以代替傳統儀表。但是沒有對空壓機進行控制。
空壓機設備自帶的CMC控制器已經能很好的控制單臺空壓機，但是不具備對空壓系統的整體調控能力。在空壓系統中，相對單臺空壓機的調整，空壓系統的整體自動調控具有更重要的意義：
■ 單臺空壓機無法保證空壓系統整體供氣壓力的穩定，而空壓系統的整體自控可以有效保持系統內空氣壓力穩定。
■ 整體的負載平衡，減少排氣放空，可以節約更多的能源，節省人力成本。
■ 可以實現無人操作，根據實際需要自動開機或加載空壓機以保持系統壓力。
■ 可以定時間斷地記錄空壓機運行數據和報警，如跳車、喘振、通訊故障、壓力等。
在已有的PLC系統中，沒有實現空壓系統的整體調控功能。由于空壓機自帶的CMC控制器提供了RS422/485通訊接口，所有的數據采集和控制功能都通過通訊接口來實現，對比原有的控制系統，不需要增加硬件設備的投資，只需要改進和增加控制軟件即可實現空壓系統的整體控制。
除空壓機設備外，還可以將與空壓機配套的冷凍式干燥器集成到RS422/485網絡中來，實現空壓供氣設備的全面自控。
空壓站其他系統的自動控制
除空壓供氣系統外，空壓站的其他系統也需要進行自動控制，如水循環冷卻系統等。這些系統的控制方法與空壓供氣系統不同，主要是采用傳統控制模式。使用儀表采集需要的運行參數，進行數據處理和分析運算后，輸出控制信號給執行機構就可以實現系統的自動控制。
自動控制具有以下優點：
■ 操作簡單，可以實現無人值守；
■ 良好的實時調節，防止了人為因素滯后；
■ 具有高可靠性；
■ 減輕工作人員負擔；
■ 節省人力成本。
需要控制的參數和可能的控制方式
空壓站需要的控制需求；⑴高、低壓供氣壓力控制（機組自動開停控制）； ⑵系統自動排水控制； ⑶循環水液位控制和自動加藥控制； ⑷所需壓縮空氣溫度、循環水溫度等參數控制等等。
空壓系統的整體自動調控一般可以使用以下2種方法之一來實現：
⑴采用PLC系統進行通訊和控制。
⑵可以采用英格索蘭公司或自己編制的控制軟件。
第一種方法可靠性高，適用于工業控制系統。當監控計算機出現故障時，PLC還可以按照設定的程序進行自動控制。
第二種方法是通過控制系統的計算機進行單獨的分析運算進行控制，它具有較好的靈活性，但缺點是如果出現如計算機死機等故障時，有可能影響系統的正常運行。好在計算機的一般恢復往往不需要太多的時間。
除空壓供氣系統自控外，空壓站可與制冷站、熱力站系統一起建立設備控制網絡，實現集中控制，或與工廠控制中心聯網，由控制中心的控制器實時遠程監控，實現真正的無人值守。
系統構成
對于以上討論，如果需要實現空壓站的整體自控，又許多成熟PLC自控系統可以選用，現以ZH公司的PLC自控系統為例。
該自控系統選用西門子S7-300系列可編程控制器，帶有RS422/485網絡接口，支持MODBUS等相關網絡通訊協議。該系統可以采用專用工業通訊網絡技術實施遠程聯網。空壓站自控設備可根據生產實際情況和各設備的特點，以及可能存在的問題，綜合各方面因素后確立分級控制網絡的實施方案，如圖1 所示。
■ 硬件配置
現場儀表，受控設備、執行器、帶有串行通訊接口的設備（如空壓機，冷干機等），PLC和監控計算機。
■ 軟件功能
選用專用的工業組態軟件（如WINCC或iFIX）用來監視和操作整個生產過程，為控制系統提供通訊、顯示及報表管理等功能，各設備控制器自成一子系統，其應用程序功能包括：信息采集，設備控制，故障報警，連鎖保護，以及數據處理和通信傳輸。
在系統實施過程中，還可引入故障檢測和故障診斷的處理程序，能夠提高系統的智能化程度，有利于進一步改善自控系統的有效性和可靠性，通過優化調度策略，軟件連鎖保護等自動控制功能模式的應用，有望將自動化水平提升到更高層次，可以為確定空壓機設備狀態檢修點提供依據，并由此獲得更大的效益。
結論
總之通過自動化控制可以克服由于人為因素造成的調節滯后等不利因素，減少運行參數的波動，達到減少用工和節約能源的目的。對于提升天紡控股有限公司的整體技術水平是相當重要的。
空氣系統自動控制的必要性
應用在天紡投資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臺離心式空壓機和1臺42.5M3/min螺桿式空壓機，配有相應處理量的冷凍式干燥器。空壓機設備自身帶有的CMC控制器，能夠自動控制和保護主機的運轉，自動提示工作信息，具有故障報警和保護停機功能，能自動根據用氣量的大小加載或卸載，并配有LCD顯示屏供現場觀察各工藝參數和設備狀態，具有RS422/485通訊接口，可以實現與現場控制室計算機監控系統的完整連接。
目前，空壓站的自控系統通過西門子S7-300可編程控制器，將部分空壓機的實時運行數據通過RS422/485通訊接口采集進PLC控制系統，并將數據傳送到現場控制室計算機上進行顯示，以代替傳統儀表。但是沒有對空壓機進行控制。
空壓機設備自帶的CMC控制器已經能很好的控制單臺空壓機，但是不具備對空壓系統的整體調控能力。在空壓系統中，相對單臺空壓機的調整，空壓系統的整體自動調控具有更重要的意義：
■ 單臺空壓機無法保證空壓系統整體供氣壓力的穩定，而空壓系統的整體自控可以有效保持系統內空氣壓力穩定。
■ 整體的負載平衡，減少排氣放空，可以節約更多的能源，節省人力成本。
■ 可以實現無人操作，根據實際需要自動開機或加載空壓機以保持系統壓力。
■ 可以定時間斷地記錄空壓機運行數據和報警，如跳車、喘振、通訊故障、壓力等。
在已有的PLC系統中，沒有實現空壓系統的整體調控功能。由于空壓機自帶的CMC控制器提供了RS422/485通訊接口，所有的數據采集和控制功能都通過通訊接口來實現，對比原有的控制系統，不需要增加硬件設備的投資，只需要改進和增加控制軟件即可實現空壓系統的整體控制。
除空壓機設備外，還可以將與空壓機配套的冷凍式干燥器集成到RS422/485網絡中來，實現空壓供氣設備的全面自控。
空壓站其他系統的自動控制
除空壓供氣系統外，空壓站的其他系統也需要進行自動控制，如水循環冷卻系統等。這些系統的控制方法與空壓供氣系統不同，主要是采用傳統控制模式。使用儀表采集需要的運行參數，進行數據處理和分析運算后，輸出控制信號給執行機構就可以實現系統的自動控制。
自動控制具有以下優點：
■ 操作簡單，可以實現無人值守；
■ 良好的實時調節，防止了人為因素滯后；
■ 具有高可靠性；
■ 減輕工作人員負擔；
■ 節省人力成本。
需要控制的參數和可能的控制方式
空壓站需要的控制需求；⑴高、低壓供氣壓力控制（機組自動開停控制）； ⑵系統自動排水控制； ⑶循環水液位控制和自動加藥控制； ⑷所需壓縮空氣溫度、循環水溫度等參數控制等等。
空壓系統的整體自動調控一般可以使用以下2種方法之一來實現：
⑴采用PLC系統進行通訊和控制。
⑵可以采用英格索蘭公司或自己編制的控制軟件。
第一種方法可靠性高，適用于工業控制系統。當監控計算機出現故障時，PLC還可以按照設定的程序進行自動控制。
第二種方法是通過控制系統的計算機進行單獨的分析運算進行控制，它具有較好的靈活性，但缺點是如果出現如計算機死機等故障時，有可能影響系統的正常運行。好在計算機的一般恢復往往不需要太多的時間。
除空壓供氣系統自控外，空壓站可與制冷站、熱力站系統一起建立設備控制網絡，實現集中控制，或與工廠控制中心聯網，由控制中心的控制器實時遠程監控，實現真正的無人值守。
系統構成
對于以上討論，如果需要實現空壓站的整體自控，又許多成熟PLC自控系統可以選用，現以ZH公司的PLC自控系統為例。
該自控系統選用西門子S7-300系列可編程控制器，帶有RS422/485網絡接口，支持MODBUS等相關網絡通訊協議。該系統可以采用專用工業通訊網絡技術實施遠程聯網。空壓站自控設備可根據生產實際情況和各設備的特點，以及可能存在的問題，綜合各方面因素后確立分級控制網絡的實施方案，如圖1 所示。
■ 硬件配置
現場儀表，受控設備、執行器、帶有串行通訊接口的設備（如空壓機，冷干機等），PLC和監控計算機。
■ 軟件功能
選用專用的工業組態軟件（如WINCC或iFIX）用來監視和操作整個生產過程，為控制系統提供通訊、顯示及報表管理等功能，各設備控制器自成一子系統，其應用程序功能包括：信息采集，設備控制，故障報警，連鎖保護，以及數據處理和通信傳輸。
在系統實施過程中，還可引入故障檢測和故障診斷的處理程序，能夠提高系統的智能化程度，有利于進一步改善自控系統的有效性和可靠性，通過優化調度策略，軟件連鎖保護等自動控制功能模式的應用，有望將自動化水平提升到更高層次，可以為確定空壓機設備狀態檢修點提供依據，并由此獲得更大的效益。
結論
總之通過自動化控制可以克服由于人為因素造成的調節滯后等不利因素，減少運行參數的波動，達到減少用工和節約能源的目的。對于提升天紡控股有限公司的整體技術水平是相當重要的。
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