并联螺杆式压缩机组的PLC控制技术
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螺杆模块冷水机组采用PLC控制的使用陈海波广州汉正能源科技有限公司摘要本文介绍了PLC在螺杆模块冷水机组的使用。
通过“本地”和“远程”的选择,使多台机组集中控制,又可以分散控制,大大确保系统控制的可靠性。
关键词模块机Modbus Modbus TCP/IPAbstract:The article introduce the PLC appliance on Modular water cooled screw chillers.By "Native place" and "far distance" opinions,interlock multi-chillers while control seperate chiller, enhance reliance of control system.Key words: Modular chillers, Modbus Modbus TCP/IP一、前言:螺杆冷水机组在工业冷冻行业使用很广泛,其中某些行业的生产线要求非常高,一年365天都不会停止。
这就对冷冻设备的要求也是非常高。
杭州邦联氨纶公司采用我公司模块式螺杆冷水机组(7台压缩机组成),原有的方案是采用单片机控制,一个控制器控制7台螺杆压缩机。
但此控制方案最大的缺陷是控制器坏了,7台压缩机都运转不了,可靠性非常差,难以满足氨纶生产线的高可靠性要求。
目前PLC在各行各业使用得很广泛,并且PLC的可靠性非常高。
改成PLC控制的方案后,每台压缩机都有一个PLC 控制器,使整个冷冻系统既可以根据总管温度协调控制各台压缩机,又可以每台压缩机根据自己检测到的水温自动控制。
因此任何一台压缩机的控制器有故障,都不影响其它压缩机的正常运行,极大提高整个系统的可靠性稳定运行。
二、控制方案介绍1、控制设备简介整个控制系统中,7台压缩机共用一个触摸屏作数据显示和操作,主机的PLC采用带以太网口的CPU,从机采用24点的CPU,每个PLC都需要配一个温度扩展模块和通信适配器,用以测量温度和扩展通信口。
M3001压缩机PLC控制器调试方案1、就地控制盘的PLC控制器的技术概述M3001压缩机是由电动机驱动的离心单线型。
全套设备有压缩机本体、增速机、驱动用交流电动机、空气管装置、强制润滑装置、就地控制盘等。
压缩机控制盘所用的PC为日本三菱公司的FXON系列产品,一共有四块模板。
型号分别为FXON-60MR一块、FXON-8EYR两块、FXON-8EX一块,这三种模块的特性分别如下:FXON-60MR 继电器输出型 36点输入 24点输出FXON-8EX 开关输入型 8点输入FXON-8EYR 继电器专用 8点输出增设存储块这几种模块全部是DC24V供电,其中FXON-60MR除了电源、输入、输出外,内部还装有CPU 和存储器,是整个PLC控制器的中心。
压缩机PLC控制器输入接入13个现场开关,13个盘面按钮开关,3个电机故障反馈开关,DCS允许启动和停止操作2个信号,还有MCS的故障信号和运行信号及CCR的紧急停止信号共34个输入点。
输出共接入26个状态和报警指示灯(8个轻报警、9个重报警、8个状态指示、一个备用)、9个继电器、3个电磁开关,共38个输出点。
压缩机由PLC控制器控制。
与传统的继电器控制方式相比具有如下优点。
1.1全机所有元件均为固态化无触点式,免除有触点式之火花干扰及触点本身日久接触不良及继电器机械动作之寿命问题。
1.2微电脑化。
节省了大量附件,全机除外部输入与输出外,均免配线。
这样就缩小了控制盘,大大减轻了配接线工作量。
减小了错误出现的机会。
1.3检修维护方便,且具有运行监视及自诊断功能。
外部输入输出功能(I/O)均有LED指示灯,因此很容易判断出出故障所在。
1.4编程容易,易于输入,易懂易学。
可以用缩程器随时发现错误、修改程序。
避免了重新设计和接线的繁琐工作。
1.5 体积小、重量轻、耗电小、热量小、安全可靠。
就地控制盘的PC外部接线、按钮、指示灯、继电器的全部接线已接好。
现场安装调试工作只需进行外部接线和做PC的联锁试验。
螺杆制冷压缩机组PLC控制系统改造研究黄启林发布时间:2023-07-28T03:52:49.789Z 来源:《当代电力文化》2023年9期作者:黄启林[导读] 本文结合自身工作经历,通过相关案例分析介绍螺杆制冷压缩机系统基本工作原理,并分析了系统存在的问题。
根据其内部结构特点,提出以PLC为核心部件,从硬件和软件系统设计两个方面进行系统改造,以此提升机组的运行效果。
研究结果表明,以PLC为核心部件进行改造会进一步提高螺杆制冷压缩机组的性能,提高控制系统的安全性及可靠性。
故障维修效率得到大大提升,最终保证机组的稳定运行。
广州市塞安物联网科技有限公司 511400摘要:本文结合自身工作经历,通过相关案例分析介绍螺杆制冷压缩机系统基本工作原理,并分析了系统存在的问题。
根据其内部结构特点,提出以PLC为核心部件,从硬件和软件系统设计两个方面进行系统改造,以此提升机组的运行效果。
研究结果表明,以PLC为核心部件进行改造会进一步提高螺杆制冷压缩机组的性能,提高控制系统的安全性及可靠性。
故障维修效率得到大大提升,最终保证机组的稳定运行。
关键词:螺杆式制冷压缩机;PLC控制系统;改造研究引言:螺杆制冷压缩机作为冷冻设备的主要部件之一,对设备稳定运行产生较大影响,保证冷冻设备运行的安全性与系统性。
随着信息技术的不断发展,螺杆式制冷压缩机组朝着智能化以及自动化方向前进,其控制方式也在朝着智能控制方向前进。
而通过对PLC控制方式的应用后,可保证整个机组完成单台控制,加强现场总线组网的运行,成为螺杆制冷压缩机组改造的有效措施。
1.螺杆式制冷压缩机组基本工作原理分析该机组设备以微机控制系统为核心,结合外部环境影响采用微机控制方式影响机组的运行,实现对机组的有效控制,提供良好保护效果。
随着我国科学技术的不断提高,螺杆式制冷压缩机从以往的单螺杆式转变成双螺杆式,制冷效率得到大大加强,具体可分成开启式和半封闭式两种系列的螺杆式制冷压缩机。
PLC2.0-FSL20 单机双级螺杆并联控制器 适用于复盛单机双级系列螺杆压缩机苏州新亚科技有限公司PLC2.0-FSL20复盛单机双级螺杆并联机组控制器用户手册主要功能及技术指标主要功能如下:☞压力显示和控制:使用系统低压压力控制整个机组。
☞启动方式:星三角转换启动。
☞内置能量控制:四段容调控制,25%、50%、100%,实现螺杆机组的加卸载。
☞冷凝风机控制:使用系统高压压力控制,将冷凝风机控制在设定的压力范围之内。
☞高低压力告警:高压压力过高和低压压力过高及过低告警。
☞油路循环控制:油冷却控制、油压控制及油温控制。
☞回油阀控制:通过压缩机运行开启回油电磁阀。
☞液喷射控制:根据排气温度控制,当排气温度过高则开启喷液电磁阀。
☞经济器控制:根据吸气压力开启经济器,适度使之过冷,提升制冷量。
☞外部告警功能:外部开关量告警信号输入,四种告警模式可设。
☞并联从机接口:通过外部串口通讯连接从机,可实现五并联机组的联动运行。
☞相序告警:三相电相序错误告警。
☞2路RS485接口:用于远程监控及上位机触摸屏操作。
主要技术指标:压力显示范围:低压:-0.8 - 7.0 bar 高压:0.0 - 30.0 bar 精度1%压力设定范围:低压:-0.8 - 7.0 bar 高压:0.0 - 30.0 bar 精度1%压力传感器类型:电流型4~20mA 使用温度:-40 - 100℃温度显示范围:-50 - 150℃温度设定范围:-45 –145℃温度传感器类型:NTC R25=5kΩ,B(25/50)= 3470K电源电压:DC 24V/ 500mA使用环境:温度-15℃~ 50℃,湿度≤85%,无凝露海拔低于2000米,不适宜在含有酸、碱的场合使用禁止在易燃易爆环境下使用输出负载能力:8A/250VAC执行标准: Q/320585 XYK 01免责声明:请在使用前详细阅读本使用手册。
这将有利于对机组调试和使用取得最佳的性能及良好的运行状态。
第37卷增刊2008年8月石油化工设备V01.37supplementPETR()-CHEMICALEQUIPMENTAug.2008文章编号:1000一7466(2008)增刊一0046一02应用PLC控制器解决螺杆制冷压缩机的负荷控制王明礼,李兴华,张淼,孟国兵(中国石化中原油田分公司采油一厂,河南濮阳457172)摘要:以采集的蒸发压力信号做为控制基准,应用PLC控制器控制负荷的加栽与减载,解决了螺杆压缩机普遍存在的负荷自动加载问题,改善了安全生产状况,减轻了操作人员的劳动强度。
关键词:螺杆压缩机;负荷;加载;PI。
c;改造中图分类号:TE974文献标志码:B长期以来,氨制冷做为油田开发中天然气预处理的有效工艺,被广泛应用于油井伴生气的初级处理。
但是,氨制冷装置中的动力——氨压缩机属于螺杆压缩机,普遍存在负荷自动加载的问题,运行中必须根据氨蒸发器天然气出口温度的变化及时调整能量阀的大小,否则负载过高会发生蒸发器冻堵或为保证系统的安全性,系统采用角色和用户管理相结合的机制,对拥有相同权限的用户根据角色进行系统功能的划分,对特殊的用户可以直接进行权限分配,见图5。
图5设备霄理信息系统实现不图系统的研究[J].计算机工程,2002,28(1):236—238.5结语[2]Bliznak。
vz,Pallikarakis,N.AnIntegrateds。
ftwaresystem笔者通过采用自主开发的成熟组件,并运用:,=兰三i:7:芝:::芝墨三::。
:荔:li:ADO和工作流技术实现了设备管理信息系统的开,。
发,在实际应用中取得了良好的经济效益,为CIMS[3]柴永生,昊秀丽,孙树栋,等.设备管理信息系统及其关键技术环境下企业的发展提供了一种切实可行的工具。
研究[J].计算机上程与应用,2004,40(12):212—215.[4]姚淑珍.UML参考手册[M].北京:机械工业出版社,2001.参考文献:[5]陈禹六・1DEF建模分析和设计方法[M]・北京:清华大学出版[1]张敬谊,张申生,卢新明.基于C/s结构的面向对象设备管理社・1999・(许绾)收稿日期:2008一03—04作者简介:王明礼(1974一),男,山东鄄城县人,工程师,学士,从事天然气压缩机管理工作。
加工设备与应用CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 , 2020, 37(5): 76塑料具有物化性质稳定、价格低廉、质量轻、密度小、绝缘性好等优点,广泛应用在建筑、医疗、航天、农业等领域[1-3]。
螺杆挤出机是用于热塑性塑料加工生产的主要设备之一,具有物料输送能力大、挤出量控制精确、物料混合均匀等优点,在塑料加工生产领域被广泛使用[1-3]。
现有挤出机控制系统大多采用单片机或工控机进行逻辑控制和数据采集,控制系统稳定性较低,不能保证挤出机的连续运行。
挤出机控制系统主要由主控制器、人机交互系统、外围仪表以及执行机构等组成,主要作用是通过主控制器完成逻辑控制、伺服电机驱动,输出满足工艺要求的电机转速和功率,并完成外部传感器(如温度、压力)的采集,以实现整个螺杆挤出机系统的自动控制。
可编程控制器(PLC)具有可靠性高,抗干扰能力强,硬件配套齐全,功能完善,适用性强等特点[4-9],广泛应用于复杂的工业控制领域。
为了保证螺杆挤出机控制系统的稳定可靠运行,实现自动化控制和数据的实时采集,本工作设计了一款以日本松下公司的FP-XC60R型PLC为控制核心的螺杆挤出机控制系统,通过PLC完成螺杆挤出机的逻辑自动控制程序,通过松下公司的模拟量基于PLC的螺杆挤出机控制系统张 军(内江职业技术学院,四川省内江市 641199)摘要:为了实现螺杆挤出机自动化控制,实时对螺杆挤出机数据进行采集,设计了一款基于可编程控制器(PLC)的螺杆挤出机控制系统。
介绍了螺杆挤出机结构以及工作原理,并设计了螺杆挤出机控制系统的硬件。
为了实现螺杆挤出机温度的精确控制,在螺杆挤出机控制系统软件中设计了一种模糊比例积分微分控制算法。
结果表明:基于PLC的螺杆挤出机控制系统能够实现双螺杆挤出机温度的精确控制,温度控制误差在±0.4 ℃以内;该控制系统结构简单、运行稳定可靠、成本低,能够实现螺杆挤出机的自动高速运行。
PLC控制技术在螺杆式空气压缩机中的应用发布时间:2022-04-23T02:54:56.437Z 来源:《中国科技信息》2022年2期作者:梁华财[导读] 根据国家关于空气压缩机节能降耗及智能化控制要求,针对空气压缩机耗能运行现状、控制方式落后等问题,采用PID控制器、PLC 智能控制、工业以太网等技术,设计了空气压缩机组智能控制系统。
梁华财身份证号码:44122819781026****摘要:根据国家关于空气压缩机节能降耗及智能化控制要求,针对空气压缩机耗能运行现状、控制方式落后等问题,采用PID控制器、PLC智能控制、工业以太网等技术,设计了空气压缩机组智能控制系统。
实现空压机组节能降耗、智能控制、远程监控、无人值守等功能,对于企业设备自动化化管理及经济安全运行具有重要意义。
关键词:控制技术;节能改造;空气压缩机引言空气压缩机是将机械能转换为气体压力能的转换装置,是气动系统的动力源,广泛应用于石油化工、机械制造、矿山、冶金、电力、电子、食品、医药等行业。
我国空气动力用螺杆压缩机行业起步于20世纪80年代,发展历程相对较短,但其销售量从2008年的11.5万台迅速上升至2013年的20.98万台。
空气动力用螺杆压缩机除了用于各种气动工具、气控仪表、食品、医药等,也在一些新的应用领域大展身手,如发动机增压、汽车喷涂行业以及高压氧舱、生物行业、胶片感光材料行业、国防科研等行业和领域应用。
随着国家关于工业绿色发展规划的出台,以及企业对于设备节能降耗改造、自动控制、实时监控、无人值守等智能控制需求,螺杆式空气压缩机的智能控制研究与应用成为许多企业技改重点工作,并已经取得较好的应用效果。
一、螺杆式空气压缩机改造背景1.1案例A公司现状A公司有3台空气压缩机均为开山公司生产的LGS65/8G型螺杆式空气压缩机,排气压力0.8MPa,排气量为65m2/min。
3台螺杆式空气压缩机,一用一备一检修。
1.2案例A公司压缩机存在的问题电机启动方式为直接启动,影响设备寿命。
风冷冷水机组PLC控制器使用手册山东贝莱特空调有限公司1. 概述本机组电气控制系统采用法国SCHNEIDER公司提供的PLC控制器,其他电器配套有进口接触器、热继电器、空气开关和三相电源监测器,可确保机组安全运行。
为了使机组可靠运行,电脑配置了程序系统,应用功能达到目前同行业先进水平。
本电脑通讯端口采用RS-485信号标准的9针D型连接器,并符合EN50170所定义的PROFIBUS工业现场总线标准,可实现计算机联网监控。
本机组电脑设定可进行远程控制,能与用户设备故障连锁及故障信息显示和输出,具有节能,自动均衡运行,安全可靠等特点。
本操作指南适用于单机头、双机头全封闭压缩机、螺杆式压缩机组成的LSB型水冷冷水机组和LSBLGRFZ、LSBLGFZ型风冷冷(热)水机组的操作运行(软件编号:SX100)。
2. 开机前准备机组启动之前必须认真检查以下几项内容:2.1. 电气系统的检查(断电检查)在确定机组断电情况下,应对电控箱内部进行检查。
主要检查导线、接触器等元件的螺丝接头是否紧固,双绕组及星三角启动的接线方法是否正确(请参见随机图纸),压缩机接线是否牢固,各接插件及PLC模块连接是否牢固(是否有运输过程的松动)以确保接触良好。
所有安全装置和阀门是否打开,带手动复位的控制器是否已经复位。
2.2. 通电检查先将电控箱内的空气断路器置于OFF状态,接通AC380V±5%,三相不平衡度≤3%的电源。
控制电路通电后后电脑指示灯应有反应,如无反应则检查电源相序是否与本机相序相符(内部有三相电源监测器),请在总电源处调换相序。
再接通冷凝风机主电路,检查冷凝风机转向,通常冷凝风机相序与三相电源监测器相序一致。
机组启动之前,要求压缩机曲轴箱预加热8小时。
3. 电脑操作方法触摸屏为SCHNEIDER公司所产的XBTG6330。
其中所有显示画面均采用中文。
您可以方便地根据需要查看信息和修改参数。
当您在一定时间内没有触摸屏幕,屏幕将自动进入节能状态。
PLC在螺杆式压缩机控制系统中的应用1、引言螺杆式压缩机广泛应用于矿山、化工、动力、冶金、建筑、机械、制冷等行业,具有可靠性高和适用性强等优点,逐步替代了其他类型的压缩机。
统计数据表明,螺杆式压缩机的销售量已占所有容积式压缩机销售量的80%以上。
今后,螺杆式压缩机的市场份额仍将不断扩大,特别是无油螺杆式压缩机会获得更快的发展。
2、螺杆式压缩机的基本工作原理螺杆式压缩机属于容积式压缩机。
螺杆式压缩机气缸内装有一对相互啮合的螺旋形阴阳转子,两个转子都有几个凹形齿,两者互相反向旋转。
转子之间和机壳之间的间隙仅为5~10 丝CONTROL ENGINEERING China 原创安全所有,主转子又称阳转子或凸转子,由发动机或电动机驱动控制工程网原创安全所有,其中大多数由电动机驱动。
另一转子又称阴转子或凹转子,由主转子通过喷油形成的油膜进行驱动,或者由主转子端和凹转子端的同步齿轮驱动。
螺旋转子凹槽经过吸气口时充满气体。
当转子旋转时,转子凹槽被机壳壁封闭,形成压缩腔室。
当转子凹槽封闭后,润滑油被喷入压缩腔室,起到密封、冷却和润滑作用。
当转子旋转压缩油气混合物(即润滑剂和空气的混合物)时,压缩机室容积减少,向排气口压缩油气混合物。
当压缩腔室经过排气口时,油气混合物从压缩机排出,完成一个吸气、压缩和排气过程。
螺杆式压缩机的工作循环可以分为吸气、压缩和排气三个过程。
随着转子的旋转,每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。
3、螺杆式压缩机控制系统硬件设计早期的螺杆式压缩机自控系统所安装的仪器仪表安装在现场仪表箱内,无远程仪表,靠人工现场操作。
通过现场的压力开关、差压开关和温度开关与电气柜配合来控制压缩机的启动和停车操作。
而温度、压力、差压开关和电气的接触器、时间继电器等互相配合,实现压缩机的自动保护连锁功能,保障压缩机平稳安全。
关于压缩机设备控制中PLC系统的有效运用分析摘要:空气型压缩机是辅助煤矿得以生产的最为重要的一种固定型设施,其主要生产的是压缩型空气,从而辅助凿岩机、风动型装岩机等其他的风动设施。
煤矿的生产总量及收益同空气型压缩机是否能够安全进行运转有一定的关联性。
而空气型压缩机得以安全进行生产是直接受到空气型压缩机温度、压力、水源、油等因素的影响,所以正确检测出有关设施的参数,以促进安全的生产得以实现是尤为重要的。
关键词:压缩机;PLC系统;有效应用;分析1导言PLC控制系统主要是通过逻辑控制取代继电器控制模式,进而优化系统,使系统稳定性更高、持续时间更长、抗干扰能力更强及编程简单易于使用。
相关行业和领域运用通过PLC控制系统改造的空气压缩机,能够使生产更加节能及便捷,极大地提高了生产效益。
2 PLC控制系统的工作原理2.1输入采样在PLC控制系统中,输入采样是最基本和最重要的环节,该环节主要是通过扫描与读取系统输入的数据,然后在I/O设备中进行存储,存储后的数据具有即定性,不会受到后期的输入数据的影响,但是在操作过程中应注意输入脉冲信号的宽带需要超过PLC控制系统的扫描周期,避免系统读入失败。
2.2程序执行在PLC控制系统中,程序执行环节主要是利用梯形图模式对用户程序进行扫描,对控制线路的扫描顺序根据先左右、后上下的原则,进而根据逻辑运算对控制线路进行处理,再依据处理结果刷新计算机软盘内的逻辑线圈状态。
在用户执行程序的过程中,输入输出设备的数据与输入采样的状态无改变。
2.3输出刷新在PLC控制系统中,输出刷新是CPU运作的最后一个环节,在这一环节中CPU对存入输入输出设备中的相应数据进行刷新,并锁存输出,进而通过输出电路对外部设备进行驱动。
3系统的构造新型的空气型压缩机组的微机操控系统是由操控柜及安装于其上的系统主机中的可进行编程的控制器、噪音过滤器、线型电源、OMRON型继电器、传感器的数显仪器与安装于所有测点的温度型传感器、压力型传感器、RVVP型电缆等构成的。
并联螺杆式压缩机组的PLC控制技术盛璞琳(河南开封空分集团有限公司制冷分公司)[摘要] 随着外界负荷大幅度的变化,虽然螺杆式压缩机可以采用滑阀来调节其输气量,但是,对于用单台压缩机组成的单级系统来说,其在低负荷下的功耗仍然要比多联机组构成的系统高得多。
在同一系统中采用多台螺杆式压缩机并联来代替单台压缩机运行,在冷负荷发生动态变化时,并联压缩机组将通过PLC和各种传感器所组成的控制系统,调节整个制冷系统中压缩机的减载、加载、启动、停机,使得并联压缩机组的吸气压力保持在恒定和正常的工作范围内工作,从而大大提高了系统的的工作效率,节省能源;特别是在制冷量较大,而且制冷量波动明显的系统中,节能控制的效果更为明显,PLC是一种具有高可靠性的控制装置,以其和触摸屏组成的监控系统,对多台螺杆式压缩机并联的运行进行控制是一种最优的选择,并最终能够通过现场总线整合各个设备的控制系统来实现冷库系统的DCS控制模式。
[关键词] 并联螺杆式压缩机组控制 PLC控制系统 节能控制1.前言随着人民生活水平的提高,物流和国内零售行业的快速发展,大、中型食品冷藏设施,在解决中转、生产、销售等环节的食品保鲜问题中,起着关键的作用;其核心的制冷压缩机组,也逐渐经历了从:单机大容量制冷机组到多台中、小容量制冷机组配组到目前的大型多机头并联制冷机组的发展过程。
并联压缩机制冷系统以其高效节能、稳定可靠、成本较低的独特优点,成为目前制冷工程优先选用的系统,逐渐被终端用户和设计单位认识和接受;越来越多的低温物流配送中心、食品加工厂、速冻设备和大型冷库,开始使用并联压缩制冷系统或取代原来的单机制冷系统[1]。
并联压缩机系统就是将多台压缩机并联连接,安装在一个公共的机架上,共用吸排气集管、冷凝器及储液器等部件,在自身配置的高性能中央处理器,一般是一台高性能的PLC控制器或者是一台并联机组专用控制器的控制下,测控工作参数,优化运行状态、协调工作,向制冷系统的主蒸发器或者各个末端冷库的冷风机组提供制冷剂。
并联压缩机系统一般分为:半封活塞压缩机并联机组和螺杆压缩机并联机组。
其中,螺杆压缩机早期主要用于单机或“多机配打”制冷系统,螺杆压缩机并联机组技术出现的比较晚,但由于单台制冷量较大;容积效率高;能级调节范围宽广,可以实现无级调节,有利于实现变频调节;高可靠性;零件数量少,维修容易;而得到越来越广泛的应用。
而近几年,随着,私营食品企业、蔬菜加工企业,大型超市,集贸市场,冷库短期租赁等行业的不断发展,建造大规模、小分间的集中冷库成为冷链行业的发展趋势,市场建设需求量逐年攀升[2],在这种趋势下,并联螺杆式压缩机组(以下简称:并联压缩机组)的以上优点显得更加突出。
螺杆压缩机的功耗较大是由来已久的问题之一[3],因此,毫无疑问:并联压缩机组控制系统的中央处理器在整个系统的节能运行控制、工况优化匹配控制、安全控制等方面起着至关重要的作用;对其控制原理、实现方法的深入研究将富有深远的节能环保意义和实用价值。
2.并联压缩机组控制系统的现状与PLC控制方案如前所述,目前国内大多数并联机组的控制系统,均采用微电脑控制器的控制方案。
但就其提供的控制功能来看,基本上是:时间继电器+温度继电器+压力继电器的组合,仅能实现简单的安全联动和时间顺序控制,谈不上能级调节控制和程序调节控制,一般也没有远程通信功能,因此从功能上讲,无法和PLC控制方案相提并论。
PLC是一种具有高可靠性的控制装置,它与可编程程序调节器、DOS系统同被列为“不损坏仪表”,集三电(电控、电仪、电传)于一体,具有较高的性能价格比[4],是多联机组控制系统的首选。
图1和图2是一台三机头并联压缩机组完整的:PLC控制图和电气控制原理图。
PLC采用了:西门子S7-200,测温传感器采用了:JWB/P130/51/05,测压传感器采用了:JYB-KB-HAG-1图一图二在以上的控制系统中,PLC通过吸气压力变送器不断测量吸气总管内的吸气压力,当吸气压力降低或升高时,通过控制1#、2#、3#电磁阀减载或增载;实现1#、2#、3#压缩机制冷量的优化调节, PLC通过排气压力变送器、排气温度传感器不断测量排气总管内的排气压力和排气温度,当排气压力和排气温度异常时,立即进行安全保护控制;油压变送器监控压缩机供油压力,油压正常时可以开机运行,当油压小于油压给定值时,PLC先发出报警信号,在延时时间内油压仍低于设定值,将命令压缩机停机。
通过冷却水进水温度传感器,监视冷却水进水温度,控制冷却塔风机的运行,将冷却水进水温度维持在设计值范围。
当出现:冷凝器的冷却水断流、蒸发器冷媒水断流等异常情况时,PLC先发出报警信号,在延时时间内异常情况依然存在时,将命令压缩机停机在具体的控制中我们采用了:压力门限值控制法、压力趋势预测控制法、模糊集合控制法。
实践表明:在小型多机头并联制冷系统中,压力门限值控制法可以较好的满足能量控制的要求,压力趋势预测控制法、模糊集合控制法并无明显的优势。
而在大型多机头并联制冷系统中,模糊集合控制法因控制平稳、能级自动分配合理,而具有较好的工作优势;压力趋势预测控制法在大、中型多机头并联制冷系统中均有广泛运用。
以压力趋势预测控制法为例,其控制逻辑是:当吸气压力传感器测知:吸气压力符合设定值要求时,多联制冷机组保持当前工作状态。
当吸气压力高出设定值要求时,如果处于长时间保持高压力状态或持续上升状态,多联制冷机组加载,加载的方法是:按机头依次加载;如果开始进入趋于下降状态,多联制冷机组保持当前工作状态。
当吸气压力低于设定值要求时,如果处于长时间保持低压力状态或持续下降状态,多联制冷机组减载,减载的方法是:按机头依次减载;如果开始进入趋于上升状态,多联制冷机组保持当前工作状态。
PLC采用运行时间均衡控制或运行时间顺序控制的总体控制策略,保证了每台机头的运行时间均衡,使每台机头的磨损程度保持基本一致,大大地提高了整台机组的运行寿命,PLC控制程序采用了:梯形图控制语言进行编程控制;上位集控主计算机采用了:昆仑KL-EV3000专用工控软件,可以实现:系统实时监控、状态曲线监视、报警显示、系统控制、数据的存储、现实、打印等功能,较好地满足了用户的要求;并且,由于采用了基于标准的TCP/IP通信协议的现场总线技术[4][7],因此,还可以较好的和冷库的控制系统机型系统进行整合,实现DCS集散式控制系统。
人机界面我们摒弃了落后的按钮开关操作界面,采用了WIEVIEW 公司的高清晰度真彩TFT触摸屏为操作界面的较为先进的控制方案,该触摸屏防水、防油污、防尘,在实际应用中取得了良好的效果。
图3是其操作控制、参数设置、运行监视界面。
我们公司在新疆库尔勒源兴5000吨综合冷库的控制系统中,由于采用了以上的控制方案,基本上实现了现场完全无人控制和控制室远程监视、控制,利用计算机控制系统最大限度的优化系统的使用效率,是最让用户省心的解决方案之一,该冷库共有综合冷间32间,冷却水塔两座,水泵房一间,配电室一间,控制室三间,共有并联压缩机组:8台套,通常情况下,无须人工操作,系统全自动运行,仅需职守监视。
因此,整个冷库的操作工较少,所耗费的人力成本很低。
3.并联压缩机组采用PLC控制的节能效果分析随着外界负荷大幅度的变化,虽然螺杆式压缩机可以采用滑阀来调节其输气量,调节过程中,压缩机的压缩功几乎是随输气量的减少而成比例地减少,尽管如此,对于用单台压缩机组成的单级系统来说,由于在低负荷下的低效率运行、频繁启动,及其运转中的实际机械损耗部分几乎仍然不变,因此,其系统的单位制冷功耗要比多联机组构成的系统高得多[3][6]。
在同一系统中采用多台压缩机并联来代替单台压缩机运行,在冷负荷发生动态变化时,并联压缩机组将通过PLC和各种传感器所组成的控制系统,调节整个制冷系统中压缩机的减载、加载、启动、停机,使得并联压缩机组的吸气压力保持在恒定和正常的工作范围内工作,从而大大提高了系统的的工作效率,节省能源;特别是在制冷量较大,而且制冷量波动明显的系统中,节能控制的效果更为明显,如:气调冷库、高温冷库、流态速冻机等,平均节能可以达到18%[6]。
图5是多机头并联制冷系统相对于单机组制冷系统的节能比较曲线图[6],从图5可以看到,当制冷量降到50%--75%时,多台主机组成的机组比单台机组节能15%--26%。
实践证明:当总制冷负荷保持在50%时,系统的综合节能效果最为明显!由于,采用了PLC控制的并联压缩机组可以采用分时化霜的工作模式,即在一部分冷间的冷风机持续供冷的同时,另外一部分冷间的冷风机进入化霜工作模式,因此,就可以实现在不消耗额外电能的前提下应用热排气回流化霜技术,避免电化霜带来的巨大的电能消耗量,而电除霜是整个冷库系统运行中的耗电大户,通常情况下,净面积250m2,净高5.3m的低温冷库电化霜每年消耗的电能就高达25万多度[1]。
如果采用热气化霜,这项消耗就可以完全避免,而由于采用热气化霜产生的初始投资成本增量,一般可以在2年内收回。
并联压缩机组不但对工况调节带来好处,同时也带来了一系列其它优点:其一是可以用较少的机型来满足不同输气量的需要,便于制造厂生产,降低成本;其二是使用时可以逐台启动主机,对电网冲击小,启动装置的要求低,如30kw以下机型可以直接启动;其三是运转效率可以提高,当其中某一台主机出现故障时,可以单独维修而系统仍然可以维持运行,而对于单台机组构成的制冷系统,系统将完全停止运行,这对于食品的安全储藏,将是无法想象的。
4. 并联压缩机组工程实践中的主要问题采用并联螺杆式压缩机组构成的制冷系统,必将促使螺杆式压缩机向小型化发展,这就需要考虑小型螺杆式压缩机的效率和制造工艺及成本等问题,单机标准工况制冷量确定必须合理。
另外,PLC的生产商较多,所以,采用PLC控制系统的并联压缩机组,在工程实践当中也存在较多的问题;问题之一就是:制冷系统的中央控制系统,和并联压缩机组控制系统的接口兼容问题,包括:电气接口、通讯协议、标准规范等等,其中,通信协议问题最为突出;S7-200可编程序控制器通过采用EM277PROFIBUS扩展从站模块和PPI、MPI通信协议或自由通信方式,RS485控制总线[7];也可以通过采用CP243-1通信处理机, TCP/IP通信协议和工业以太网;与中央主控计算机保持高速通信[7],实时监控整个冷库制冷系统的全自动运行状态,在必要时及时给于人工干预,确保系统设备和储藏食品的安全。
另外一个突出的问题是控制器的环境规格是否可以满足冷库机房内,高温、高湿、磁扰的工作环境,某公司生产的PLC控制器在环境较好的控制机房内工作时表现良好,可是,一旦安装到制冷机组设备间,工作就不太稳定,主要表现在锈蚀、通信响应不稳定,抗震性差等方面。