1 專案介紹
目前我司空壓站有9 臺壓縮機組，8 臺冷幹機，空壓機作為氣動控制系統的氣源裝置，其在執行過程中的穩定程度和可靠性直接關係到生產安全性，壓縮機組自投產以來，機組啟停控制和執行狀況一直是通過現場操作和定時巡檢記錄來完成。隨著公司產能擴大，用氣需求量增加使線上執行機組數量也隨之增加，各機組檢測訊號量大，完全靠單一現場控制和點巡檢不能有效保障機組穩定安全執行，所以需對空壓站進行自動化改造，空壓站控制系統設計過程中通訊方式廣泛應用，提高了系統的自動化水平、穩定性和可靠性，系統改造後既可以保障機組的穩定執行，又可以減少人力、裝置投入，從而節約生產成本和人工成本。空壓站控制系統改造中採用西門子S7-400 和S7-200 相結合控制，機組的執行以LCD 為監視和控制中心，實現空壓站內相關裝置的集中控制。
2 控制系統設計與實現
2.1 系統網路結構圖
此控制系統主控PLC 櫃設定在電氣室內;4 臺英格索蘭空壓機組和2 臺阿特拉斯壓縮機組分別配置一套西門子200PLC 控制器，設定在其機組櫃內;3 臺優耐特斯壓縮機組原自帶西門子200PLC 控制器;另外新增4 個I/O 遠端站，I/O 遠端站內設定ET200 從站，相鄰2 臺冷幹機共用一個I/O 遠端站，8 臺冷幹機壓力、溫度等訊號通過儀表電纜採集至I/O 遠端站，所有的200PLC 控制站及ET200 從站通過Profibus-DP 與400PLC 通訊。
2.2 控制系統的功能與設計
整套系統裝置主要分成三大塊：一是空壓機機組內部裝置，主要是空壓機啟停、加解除安裝控制及檢測訊號的採集、連鎖控制;二是冷幹機，其控制比較簡單，主要是壓力、溫度檢測點的採集;三是冷卻塔及迴圈水泵，其所有訊號直接採集至3#I/O 從站，由主PLC 直接控制。空壓站控制系統的重點和難點是空壓機的控制，所以下面主要介紹空壓機控制系統，此控制系統選用西門子S7-400 控制器作為控制核心，與上位機通訊則採用工業乙太網。
2.2.1 控制系統主要功能特點
(1)能夠自動採集、顯示空壓機的各種執行引數，控制壓風機執行。
(2)能夠根據檢測到的訊號判斷壓風機的工作情況，故障時能及時發出報警訊號，並根據故障型別停止壓風機。
(3)具有啟動、停止、正常停車、故障停車、緊急停車、保護及故障報警等功能
(4)具有多種控制方式自動集控方式：PLC 根據設定的工作時間和工作壓力值、對執行中的空壓機進行載入、卸荷就地控制方式：通過現場空壓機組上的觸控式螢幕按鈕控制每臺空壓機的`啟動、停機、載入、解除安裝。
(5)實現自動恆壓供風在自動集控工作方式時，系統根據設定的供氣壓力值，自動控制卸荷或載入。當壓力值當風壓達到設定值時，自動停機(卸荷);風壓降到低值時，自動啟動或關閉卸荷閥。
(6)安全可靠的報警保護每臺空壓機均需具有：排氣壓力超限、排氣超溫、潤滑油超溫、主電機超載、冷卻風機超載、電機繞組超溫、空濾壓差報警等保護功能
2.2.2200PLC 控制系統設計
空壓機系統中涉及3 種不同空壓機， 所以其控制方式也有不同，這裡主要介紹英格索蘭空壓機，因其均配置獨立的200PLC, 所以其主要的控制功能和訊號採集、轉換均通過200PLC 實現，下面主要介紹200PLC 的程式設計
2.2.3 英格索蘭空壓機啟動控制設計與實現
其中，V98.6：空壓機停機與再次啟動需滿足一定的間隔時間;M5.0：;T37：系統上電初始化延時3S 後才能啟動空壓機;M10.3：現場觸控式螢幕畫面啟動訊號;V99.3：遠端人機介面啟動訊號;系統上電初始化3S 在沒有故障並壓力條件符合且滿足再次啟動所需間隔時間的情況下由觸控式螢幕畫面或者人機介面點選啟動按鈕即可啟動空壓機。
3 人機介面的設計
使用Wincc6.2 版本，採用了基於MicrosoftSQLServer2005的歸檔系統，組態的執行時指令碼VBScript，具有較強資料壓縮，整合輸出(備份)功能的長期資料歸檔和友好的使用者二次開發。整齊美觀的人性化介面，為操作人員提供資料參考、操作，同時減輕視覺疲勞。
如圖3 所示，清晰顯示英格索蘭空壓機系統的流程圖及其壓力、溫度等訊號，點選圖3 中的1# 空壓機，彈出圖4 所示的畫面，這個小畫面主要是控制控制空壓機的啟動、停止、載入、解除安裝、急停。
3.1 空壓機的啟動
(1)接通電源，電源正常訊號，按下啟動按鈕，電機在“Y”型連線狀態下啟動執行，經延時10 - 20 秒後，由“Y”型轉“△”正常執行。
(2)電機在“△”正常執行時，電磁閥才滯後得電，從而關閉放空，進入負載執行工作狀態，壓縮空氣才在油氣分離器中進一步地建立起壓力。
3.2 空壓機的停止
(1)正常停機時，按下停機按鈕，壓縮機將自動解除安裝，延時20 - 30 秒鐘後，即壓力降至0.1MPa 左右時機組停機。
(2)當執行中出現異常情況, 方可人工按下“緊急停機”按鈕, 實行緊急停機。
4 結語
本次改造後，在空壓機在執行過程中，減少了操作人員到現場的巡迴次數，可以通過在中控室直接瞭解空壓機的工作狀況，對現場出現的異常情況發出的報警訊號，可做出快速反應，另外採用可程式控制器對空壓機進行控制，使其操作簡便，並能充分發揮出各臺空壓機的效能，使系統在保證供氣質量的前提下，實現最大限度的節能執行，同時裝置有完善的故障判斷、顯示、記憶功能，可為操作人員迅速排除故障提供方便，系統的輸出資料完整、精確，極大的方便了日常的資料管理，而且在執行過程中的安全性和穩定性也進一步得到提高。