1．概述
空壓機(jī)是各種工廠，筑路，礦山以及建筑等行業(yè)的必備設(shè)備，主要用來提供源源不斷的具有一定壓力的壓縮空氣，例如給氣動(dòng)閥供氣，給需要一定壓力氣體的工藝流程提供氣源。空壓機(jī)有很多種類，如 螺桿式空壓機(jī)，活塞式空壓機(jī)，離心式空壓機(jī)，渦旋式空壓機(jī)等等，而螺桿式空壓機(jī)的市場潛力極大，并在許多行業(yè)得到廣泛的運(yùn)用。本文詳細(xì)地介紹Twido PLC 及RM4TG20相序保護(hù)繼電器在螺桿式空壓機(jī)行業(yè)的運(yùn)用。
2．應(yīng)用描述
（1）系統(tǒng)
在本運(yùn)用中，采用了施耐德的全套解決方案，主要的硬件配置有 Twido 本體TWDLCAA24DRF＋模擬量模塊TWDAMM3HT+TSX08H04M 4行文本屏＋接觸器＋相序保護(hù)繼電器RM4TG20。
1）主控器采用施耐德 小型PLC TWIDO系列TWDLCAA24DRF，該型號PLC性價(jià)比非常高，具有14DI/10DO，支持雙字運(yùn)算，14路PID并帶自整定功能，運(yùn)算速度達(dá)到每條列表指令0.14微秒，可擴(kuò)展4個(gè)數(shù)字量或模擬量模塊，通過擴(kuò)展CanOpen主模塊TWDNCO1M 可實(shí)現(xiàn)CanOpen 高速通信。
2）模擬量模塊采用TWDAMM3HT,該模塊具有2AI/1AO， 可以連接0～10V或4～20mA信號，分辨率高達(dá)12位。
3）主電機(jī)的啟動(dòng)采用三個(gè)施耐德接觸器進(jìn)行星三角啟動(dòng)。
4）主電機(jī)的相序檢測采用施耐德相序保護(hù)繼電器RM4TG20, 當(dāng)主電機(jī)出現(xiàn)相序故障或缺相時(shí)，切斷電機(jī)三相電源，以保護(hù)昂貴的螺桿機(jī)頭，并把故障信號接入TWIDO PLC 以進(jìn)行故障報(bào)警。
5）人機(jī)界面采用施耐德TSX08H04M ４行文本屏，該文本屏功能強(qiáng)大，支持棒圖，趨勢圖，動(dòng)畫等顯示功能，可通過MODBUS連接到TWIDO PLC。該屏在系統(tǒng)中主要用來參數(shù)的設(shè)定和顯示，故障報(bào)警等等。
TWIDO PLC在空壓機(jī)系統(tǒng)中擔(dān)任著集中控制的重要角色，通過采集各種傳感器信號，并使用一定的工藝算法，對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，以下為接線圖和控制流程圖：
?離散量TWDLCAA24DRF 14I/10Q
?模擬量TWDAMM3HT 2AI/1AO 0~10V/4~20mA 12位
（2）模擬量采集
在螺桿式空壓機(jī)中，溫度和壓力信號對保障系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行起到關(guān)鍵作用。溫度過高，會(huì)影響系統(tǒng)，有可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)頭損壞；而壓力的的迅速建立，保證空壓機(jī)的運(yùn)行效率。
在以往的控制系統(tǒng)中，通常會(huì)采用以下兩種溫度和壓力信號采集方案
A)不使用模擬量模塊，而是使用溫控儀來檢測溫度信號，壓力開關(guān)來檢測壓力信號，通過設(shè)置溫控儀和壓力開關(guān)的門限值（上限和下限）以達(dá)到設(shè)置參數(shù)的目的，并把門限輸出值接入PLC 離散量輸入點(diǎn)。這種方式的缺點(diǎn)很明顯：在設(shè)置溫度和壓力時(shí)，非常不方便，極其不靈活，而且不能顯示溫度和壓力的當(dāng)前值，另外溫控儀和壓力開關(guān)的價(jià)格也很高
B)使用模擬量模塊來檢測溫度和壓力信號，但是由于很多PLC的供應(yīng)商并不提供同時(shí)接溫度信號(如PT100熱電阻或K型熱電偶)和標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(0~10V 或4～20mA，主要用于采集壓力信號)的模擬量模塊（即使有，價(jià)格也很高），這樣，就需要使用一個(gè)變送器，把溫度信號轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)模擬量信號。看上去這種方案解決了方案A的問題，然而，仔細(xì)一看，無端給客戶增加了一個(gè)變送器，也就增加了客戶的成本。
現(xiàn)在我們采用施耐德的方案，使用一個(gè)可接標(biāo)準(zhǔn)信號的模擬量模塊TWDAMM3HT來采集溫度和壓力信號,而不使用變送器。具體做法是：通過模擬量輸出給PT100提供一個(gè)4mA的恒流源。再通過具體的算法把所測到的溫度信號線性化，即可得到我們想要的溫度值，采用這種方法，可達(dá)到1攝氏度的精度。
（3）相序保護(hù)繼電器保護(hù)螺桿機(jī)頭
在空壓機(jī)電氣回路里，還有一個(gè)非常重要的器件—相序保護(hù)繼電器RM4TG20。因?yàn)樵诼輻U空壓機(jī)運(yùn)用中，是不允許螺桿機(jī)頭反轉(zhuǎn)的，一旦反轉(zhuǎn)的話，會(huì)導(dǎo)致機(jī)頭損壞。而大部分螺桿空壓機(jī)廠商都是從國外進(jìn)口機(jī)頭，價(jià)格相當(dāng)昂貴，動(dòng)輒上萬元（是空壓機(jī)中最貴的部分），所以，用戶在選擇相序保護(hù)繼電器的時(shí)候，首先考慮的是它的可靠性。
目前市場上，用于螺桿空亞機(jī)的相序保護(hù)繼電器主要分為國際和國內(nèi)兩種品牌。國際品牌以施耐德RM4為主，其他的還有Omron等廠商產(chǎn)品，國內(nèi)品牌主要有電路板產(chǎn)品和集成相序功能和空壓機(jī)控制的專用板（例如深圳某廠家提供的空壓機(jī)專用控制板）。以下是其性能對比。
RM4TG20相序監(jiān)測和缺相檢測
當(dāng)端子通電時(shí)，繼電器吸合，如果相序正確并且所有3相帶電，黃色LED燈亮，如果缺相故障或者相序不正確，繼電器斷電；正常工作（無故障）時(shí)繼電器吸合，當(dāng)缺相時(shí)立即斷電。
應(yīng)用接線圖
3．給客戶帶來的利益：
a.施耐德全套專業(yè)解決方案，提高品牌形象
b.改變傳統(tǒng)的單片機(jī)控制方式，使系統(tǒng)更加可靠，穩(wěn)定。
c.使用模擬量模塊直接采集壓力、溫度信號，可以讓使用者對實(shí)時(shí)壓力和溫度一目了然。
d.節(jié)省一個(gè)壓力開關(guān)，一個(gè)溫控儀，節(jié)省成本
e.使用HMI,可直接方便的設(shè)定壓力、溫度，對報(bào)警了如指掌，還可以儲(chǔ)存歷史報(bào)警數(shù)據(jù)，并輕松設(shè)定設(shè)備保養(yǎng)計(jì)劃
4．結(jié)束語
自使用施耐德TWIDO PLC以來，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，并且增加了許多人性化的附加功能，深受客戶好評。
