PLC在压缩机联琐保护系统中的应用

摘要：计算机和网络技术的飞速发展，引起了可编程控制器结构和性能的变革，可编程控制器已经深深介入机械制造、电气控制以及生产过程控制等各个领域中。本文叙述可编程控制器在压缩机联锁保护系统中的应用，着重阐述了可编程控制器控制系统硬件和软件的应用。
关键词: PLC 联锁 压缩机

Abstract ：computer technology and the Internet‘s rapid growth, giving rise to Programmable Logic Control System （PLC） ability changes ，Programmable Logic Control has been deeply involved in the manufacture, control and electrical production process control and other fields, The paper provides the application of PLC on Interlock shut down system, It stresses on the hardware and the software of PLC controlling sysem.
Keyword: PLC Interlock Compressor

引言：

可编程序控制器（PLC）是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的新型的、通用的自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程及适应性强等一系列优点。近年来，它在工业自动化、机电一体化、传统产业技术等方面的应用越来越广，成为现代工业控制的三大支柱之一。其紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、强大的指令以及较高的可靠性和简便的维护,近乎完美的满足了小规模的控制要求。压缩机组是动力的核心，从避免事故和对机组保护的角度考虑，对机组的温度、压力、和防喘震等都设计了严密的联锁程序，在机组正常运转过程中，一旦有控制参数超标或有危害机组安全的因素，控制系统都要按照联锁保护程序做出相应的处理。PLC处理功能强大、扫描速度快，抗干扰能力强，在机组的联锁保护系统中得到了广泛的应用。本文以聚丙烯生产中制冷降温的冰机为例介绍PLC连锁保护设计和应用。

一、联锁保护的的必要性和压缩机的控制要求

联琐保护的主要作用是当机组在启停和运行过程中发生危及设备和人身安全的故障时，自动采取保护或联锁措施，防止事故产生和避免事故扩大，从而保证机组的正常启停和安全运行。是通过对设备工作状态和机组运行参数的严密监视，发生异常情况时，及时发出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系统，使机组维持原负荷运行或减负荷运行。当发生重大故障而危及机组设备时，停止机组（或某一部分）运行，避免事故进一步扩大。在上述的压缩机控制中，当温度高于70℃、入口压力低于1 Mpa、机组润滑油压力低于0.5 Mpa、出口压力高于9 Mpa或者操作员按下紧急停车按扭时，PLC启动压缩机联锁保护程序，机组停止运行。

二、硬件配置

１、ＰＬＣ硬件

PLC选用西门子S7-300， S7-300属于模块式PLC，主要由机架、CPU 模块、信号模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。在冰机控制系统的PLC硬件配置中，电源选用PS 307 5A电源模块，CPU选用标准型315-2DP。数字量输入模板选用SM 321 DI 16 x 24 VDC，数字量输出模板选用SM 322 DO 8 x 24 VDC/0.5A，模拟量输入模板选用SM 331 AI 8 × 12 位，模拟量输出模板选用SM 332 AO 4 × 16 位。

2、人机界面

操作界面上配置触摸屏。选用5.7″的LCD显示屏，具有操作简单，显示直观的特点，可直接触动屏幕进行操作。触摸屏内置通用端口，可通过串行通讯电缆直接与计算机及其它含有RS-232C端口的设备相连。

在本套生产线的实际应用中，为人机界面设置了生产线运行状态显示、I/O监控、手动操作、设备自动运行指示及故障报警和报警帮助等多个画面，并应用了操作人员等级密码设定等功能。

三、软件设计

1、软件运行

用户写好程序并下载到PLC后，一旦开机运行，PLC就循环执行用户程序。OB1 是用于循环处理的组织块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。在起动完成后，不断地循环调用OB1，在OB1 中可以调用其它逻辑块（FB, SFB, FC 或SFC）。循环程序处理过程可以被某些事件中断。在循环程序处理过程中，CPU 并不直接访问I/O 模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU 内部的输入/输出过程映像区，批量输入、批量输出。

２、测量参数运算

PLC从传统的继电器回路发展而来，最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力， PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。随着科技的发展，控制技术的突飞猛进，PLC发展到今天，已经全面移植到计算机系统控制上了，已经具备了强大的模拟量处理能力。对于机组控制，前期由于PLC模拟量处理能力的局限，大部分模拟量参数的控制都采用开关，如压力开关、液位开关等。这些开关大部分是机械式的，或者是通过设定器设定报警点，从而转换成数字量。这样往往控制精度相对较低，难免有误动作。随着PLC模拟量处理能力的强大，模拟量处理模块的产生，可以把测量变送器的信号直接引入PLC处理模块，在程序中写入联锁动作点。大大的提高的控制精度，减少了误动作。

对于上述机组控制，压缩机出口压力控制，通过压力变送器传输4-20mA信号直接引入模拟量输入模板 SM 331 AI 8 × 12。CPU只能以二进制形式处理模拟量，模拟量输入模块用于将模拟过程信号转化为数字形式，模拟量输出模块用于将数字输出之转化为模拟信号。在模块的硬件配置和软件的设置中写入相应的参数，就可以写入处理程序。根据本压缩机的控制要求，压缩机出口压力变送器量程是0～10Mpa，如果出口压力超过8 Mpa，PLC输出报警，蜂鸣器响，当出口压力达到9 Mpa时，为了压缩机的安全，就要打开泄压阀门，模拟量输入地址为PIW256，PLC报警输出点地址为Q2.0，泄压阀门控制输出地址为Q2.1，程序如下：

压缩机温度也是压缩机联锁保护中很重要的参数，对于温度的测量，直接采用热电阻，把测量的欧姆信号引入模拟量输入模板 SM 331 AI 8 × 12，设置好相应的硬件参数后，写入联锁动作程序，对于上述压缩机控制，如果温度达到70℃，为了防止事故的发生，则停止压缩机，温度输入点地址为PIW260,压缩机停机控制地址为Q2.2。

３、连锁保护程序

在机组具备开机的状态下，操作员按下开车按扭，压缩机自检没有报警信号后，启动运行。在压缩机运行过程中，PLC程序循环扫描控制参数，严密监控压缩机状态，当温度高于70℃、入口压力低于1 Mpa、机组润滑油压力低于0.5 Mpa、出口压力高于9 Mpa、操作员按下停止或紧急停车按扭时，压缩机自动进入联琐程序，调用联琐处理子程序或根据事故级别直接停止压缩机的运行，实现设备自保和防止事故的进一步扩大。下面是压缩机启停联琐运行的一段程序。

四、总结

PLC内部资源极其丰富，内部存储器（软继电器）数量往往数以千数。PLC采用“软器件”、“软触点”进行联锁，它并不改变PLC外部电路的结构，因而不存使电路复杂化的问题。而这种联锁本质上是增加PLC运算的条件，使得PLC在进行输出之前需要进行更多的安全可靠性判断，从而使系统的安全可靠性得到提高。 通过系统保护程序的开发与运行，使PLC能及时感知系统的故障或存在的事故隐患，并通过保护程序做出相应的反应，以防止事故发生或扩大，更好的保护人身和设备的安全。

五、参考文献
[1]工业可编程序控制器的现状与发展趋势 [J] .航天技术与民品，1999，（5）：30-31.
[2]西门子公司.SIEMENS SIMATIC S7-200 可编程序控制器系统手册,2002
[3] 杨维明，徐萍萍，陈建新.PLC 在配料称重控制系统中的应用 [J>.微机算计信息，2005，2：9-10
[4] 刘涳.常用低压电器与可编程序控制器 [M] .西安：西安电子科技大学出版社，2005.175-180.

作者介绍：
张瑞妍：女，1982年4月出生，本科学历，中石化济南分公司电工车间
何 龙： 男，1978年9月出生，本科学历，中石化济南分公司仪表车间
高国平： 男，1966年2月出生， 大专学历，中石化济南分公司仪表车间
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