發布日期：2022-10-09 點擊率：125
一、概述
可編程控制器（PLC）是一種新型的通用控制裝置，他將傳統的繼電器控制技術、計算機控制技術和通信技術融為一體，專為工業控制而設計，具有功能強、通用靈活、可靠性強、環境適應性好、編成簡單、使用方便、體積小、重量輕、功耗低等一系列優點。近年來，隨著可編程控制器的日漸成熟，越來越多設備的控制都采用PLC控制器來代替傳統的繼電器控制，并取得了很好的經濟效益。
空氣壓縮機使礦山生產重要的四大固定設備之一，它生產壓縮空氣，用以帶動鑿巖機、風動裝巖機等設備及其他風動工具。其能否安全運行直接影響著煤礦生產的產量和效益問題。影響其安全生產的要素主要有空壓機的超溫、超壓、斷水、斷油等因素。
隨著煤礦現代化的發展，礦山對礦山設備的要求越來越高,建設本質安全性礦山已成為煤礦生產建設的核心。礦山設備不斷更新，不斷進步，可靠性、易操作性、可監視性、易維護性等已是最基本的要求了。用繼電器搭成的控制電路具有可靠性差、不易維護、不易監視，已不能適應當前的要求。現在迫切需要可靠性高、易維護、易操作、可監視并且價格不高這樣的控制器來代替繼電器搭成的電路。隨著電子技術、軟件技術、控制技術飛速發展，可編程控制器（PLC）發展迅猛，性能很高，價格較為合理，與繼電器搭的控制電路比具有非常大的優勢。許多礦山設備已選用了PLC來代替比較重要的設備控制。傳統的保護主要采用分離儀表，其可靠性差、集程度低、費用高，不能有效的滿足礦山設備投入的經濟性和安全性的要求。
本文筆者采用可編程控制器（PLC）作為核心控制器，通過檢測儀器為PLC提供控制中所需要的信號參數對空壓機進行自動巡回檢測控制。進行監控的主要參數有空壓機高低壓缸溫度、潤滑油溫度、電動機溫度、風包溫度、出水溫度；高低壓缸壓力、風包壓力、潤滑油壓力；高/低壓、中/后冷卻水斷水檢測等參數。
二、控制功能和控制原理
1. 保護控制功能
⑴、 電機電流和電壓的檢測。
⑵、 一二級缸、油壓、風包壓力檢測。
⑶、 一二級排氣溫度、油溫、電機溫度檢測。
⑷、 電動機的延時啟動。
⑸、 電機的無水運轉。
2. 保護控制原理
在啟動主機之前先將水源電磁閥和放空電磁閥都打開，在冷卻水壓和流量達到規定值條件下，可以進行空壓機的空載起動，然后延時自動關閉放空電磁閥，空壓機進行正常運行。啟動時允許低油壓啟動，設置一定時間后對油壓進行監控。在停機時，按復位按鈕放空電磁閥打開，經30秒延時后切斷主電源。實現空壓機的停機，同時關閉水源電磁閥和放空電磁閥。在保戶狀態時，以上監控參數有一個在設定范圍內發生故障，產生報警信號，同時打開放空電磁閥，壓縮機減載運行，延時30秒故障不消除自動機停機。
控制通訊原理
現場總線PROFIBUS可以實現數字和模擬輸入/輸出、智能信號裝置和過程調節裝置與可編程控制器PLC和PC之間的數據傳輸，把I/O通道分散到實際需要的現場設備附近。PROFIBUS一方面覆蓋了傳感器/執行器領域的通信要求，另一方面又具有單元級領域的所有通信網絡通信功能。他支持高速的循環數據通信，以滿足了實時監控的要求。
三、信號采集
S7-200為每個本機數字量輸入提供脈沖捕捉功能。脈沖捕捉功能允許PLC捕捉到持續時間很短的脈沖。而在掃描周期的開始，這些脈沖不是總能被CPU讀到。當一個輸入設置了脈沖捕捉功能時，輸入端的狀態變化被鎖存并一直保持到下一個掃描循環刷新。這就確保了一個持續時間很短的脈沖被捕捉到并保持到S7-200讀取輸入點。
本設計需對下列參數進行采集：
(1)、壓力信號分別為1級缸、2級缸及儲風缸壓力、潤滑油壓力4點；
(2)、溫度信號為1級缸排氣溫度、2級缸進氣溫度、風包溫度、油溫、電機溫度以及冷卻水出口溫度共6點；
(3)、電量信號為主電機電流1點，電源電壓1點，共2個點。
(4)、流量檢測有高低/壓端2點，中/后冷2點共4點。
采集參數總計為4+6+2+4=16個。
對上述參數采集后，首先判斷有關參數是否異常，然后形成動態數據表格進行實時巡回顯示，并存儲起來而供以后進行隨機查詢。
四、系統軟件設計
本系統主要是以保護為主，根據《煤礦安全規程》的要求和空壓機的保護原理，其控制的軟件設計流如下。
五、結束語
該系統主要是以S7-200 為核心控制器，PROFIBUS作為通訊橋梁，通過檢測元件為控制其提供檢測信號，以此達到保護控制的目的。在本文的編寫過程中，得到了張集礦機電科多位領導的大力支持，在此致以誠摯的謝意！同時感謝西門子（中國）有限公司自動化驅動集團提供的大量資料。
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