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)外還可以對循環(huán)冷卻水,潤滑油,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)過流、過載、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。對現(xiàn)場各種壓力、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CPU聯(lián)接的通信模塊通過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
通過面板上的選擇旋鈕選擇手動(dòng)擋,此時(shí)開始檢測油池溫度,若油池溫度過低,觸摸屏上則顯示“油溫過低”,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,開始檢測油池溫度,若油池溫度過低,觸摸屏上顯示“油溫過低”,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)行過載,顯示氣泵過載并返回初始狀態(tài)→正常,起動(dòng)風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)運(yùn)行過載,顯示風(fēng)機(jī)過載,返回初始狀態(tài)→正常,起動(dòng)主機(jī),主機(jī)運(yùn)行過載,顯示主機(jī)器過載,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、檢測到各個(gè)壓力或溫度超過所設(shè)定范圍時(shí),系統(tǒng)報(bào)警停機(jī);
2、檢測到各個(gè)電機(jī)過載或軟起故障時(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控制柜主要通過觸摸屏來實(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Wo(hù)是應(yīng)用系統(tǒng)不可忽視的問題,對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題。為了防止其他人員對工程的修改,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
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。