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當壓縮空氣需求量大時，為了保證可靠供應，就需要安裝多臺空氣壓縮機。某單位是鐵路貨運編組站，有五臺壓縮機，安裝時間、空壓機型號并不相同。而最多3臺工作即可滿足要求，另外2臺作為備用。要求五臺壓縮機工作時間基本相同，當有一臺出現(xiàn)故障時就自動停機，當故障消除時又自動投入。故障發(fā)生后，備用機在需要時投入運行。我們根據(jù)工程要求，設計了自動輪換的PLC軟件。由工控機+組態(tài)軟件作為監(jiān)視管理用。PLC采用了正航A3系列。
一． 概述
1．1 幾個名詞
五臺機器根據(jù)其工作狀況不同，可以分為以下幾種工況。
運行：空壓機正在運轉中，正在對系統(tǒng)供應壓縮氣體。
停機：沒有運行。如果儲罐壓力低于設定值時，可以投入運行。
待機：沒有運行，也不在停機狀態(tài)。即便是壓力低于設定壓力也不會啟動。
故障；空壓機出現(xiàn)故障，等待維修，無法投入運行。
主機：當壓力低時，最先啟動的那臺為主機。
補機：當主機已經(jīng)運行壓力仍然低于要求壓力時，要補充啟動的機器為補機。
五臺壓縮機依次編號為1、2、3、4、5號。
其中處在運行中的壓縮機最多為3臺。停機的壓縮機應該保證為0、1或2臺。待機的壓縮機最多為2臺。故障機最多為2臺。主機為1臺，補機為2臺。
1．2 壓力設置
壓力段設置如下圖：
壓力由模擬量模塊采集，以數(shù)字形式設置壓力段。壓力由壓力變送器采集，轉換為DC 0-10V電壓，送給PLC的模擬量模塊。經(jīng)過調零及增益調整，0-1Mpa對應數(shù)字量為0-1000。要求的壓力范圍為0.62-0.75Mpa，對應數(shù)字量為620-750。
1．3 控制要求
五臺壓縮機中有三臺運行即滿足壓力需求。開機前首先要選擇主機。沒有故障機時，一旦主機選定，輔機依次為主機后的2臺。主機出現(xiàn)故障時，主機后最近的輔機上升為主機，原來排在補機后的待機壓縮機上升為停機狀態(tài)。當輔機出現(xiàn)故障時，最近的處在待機狀態(tài)的壓縮機上升為停機狀態(tài)。本程序中主機的選擇要通過手動操作完成。在無故障時，如1號機為主機，2、3好為輔機，2、3號為主機時，依此類推。當4號為主機時，5號及1號為補機。當5號為主機時，1、2號為補機。依此循環(huán)。
當出現(xiàn)故障時，維修完成后，要手動復位；視其所排的次序及其后的機器工作狀態(tài)來決定其能否投入正常狀態(tài)。如果壓力高，其次序后的機器都沒有運行它可以投入正常狀態(tài)。比如1號為主機，2號要恢復故障，當按下其復位按鈕后，3號如正運行，它要等3號停機后才能恢復為1號主機，在3號停機前它一直等待。2號恢復為1號補機后，原來的2號補機變成待機狀態(tài)。
初始啟動時，空氣儲罐壓力為0。先啟動第一臺。如壓力不夠，在B點以下，經(jīng)過一段延時啟動第二臺。當壓力檢測經(jīng)過一段時間延時，還在A點以下時，啟動第三臺。最多啟動三臺。每臺啟動后要壓力檢測要經(jīng)過延時處理，以防止在壓力臨界時頻繁啟動停止。延時的時間根據(jù)系統(tǒng)狀況確定，本程序中為T1是60S。當壓力達到或超過D點時，經(jīng)過一段時間延時，本程序中為T2是5S，壓力仍在D點以上即停止最后啟動的那臺，即2號補機。壓力達到或超過E點時，經(jīng)過延時檢測停1號補機。壓力達到或超過F點時，經(jīng)過延時檢測停主機，三臺全部停止，都處在停機狀態(tài)。
二．程序的編寫
本程序為先起后停方式控制，主機手動選擇。故障恢復按鈕按下后要等條件允許才恢復。本程序的思路適合于各種有步進功能的PLC。
2．1 程序的基本結構
模擬輸入模塊調零并調整增益以滿足要求。模擬量在程序中并不經(jīng)過運算處理，僅用作壓力界限的判斷。程序有自動運行程序，有手動運行程序。在手動時，各臺壓縮機由手動起停操作。在自動模式時，有步進程序控制。
程序中壓縮機臺數(shù)控制采用步進程序判斷。當選擇好主機并按下啟動按鈕時程序進入步進程序。由壓力界限值及實時采集的壓力值判斷應啟動的臺數(shù)。
2．2 步進程序
當選擇好主機后，輔機就為其次序號碼后面的機器�！白詣訂印卑粹o按下時，就啟動步進程序。步進程序有1臺運行的程序，有2臺運行的程序，有3臺運行的程序。結構如下：
2.3 系統(tǒng)的保護
初始開機或當壓力由高向低變化時，要啟動多臺機器時，要延時一段時間在增加一臺機器投入運行。本程序中延時時間為60S。而當壓力升高時，也需要延時，但延時時間設置為5S。是因為壓力一定不能超過上限。延時的作用還可減少壓力在判斷點處時，頻繁啟動、停止機器。
而空壓機本身還有自己的壓力超高保護。當用自動控制時，它本身的高壓保護點設置高于三臺全不啟動的F點。當PLC系統(tǒng)故障時，恢復原來的設置即可。它又可以正常手動運行了。
當上位機——工控機出問題時，并不影響下位機PLC的運行，還可以繼續(xù)工作。等工控機的維修完畢，投入工作，仍然工作正常。
三． 上位機及組態(tài)軟件
上位機采用研華IPC610。組態(tài)軟件采用MCGS。在上位機監(jiān)視各臺機器的運行狀態(tài)。各臺機器的工況一目了然。當報警發(fā)生時工控機發(fā)出聲音報警。當有某臺機器工況變化時，工控機以聲音形式報告。工控機的聲音是事先錄制好的聲音文件，在需要時由MCGS調用。
四． 應用效果
采用了PLC及組態(tài)軟件后，明顯減輕了操作人員的勞動強度，提高了自動化水平。并且有歷史故障記錄。受到客戶的好評。
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