淺談螺桿壓縮機(jī)PLC電控系統(tǒng)不同于單片機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用
隨著螺桿壓縮機(jī)在國內(nèi)的普及以及行業(yè)的迅速發(fā)展，螺桿壓縮機(jī)的單片機(jī)電控系統(tǒng)的發(fā)展也越趨成熟。其高可靠性、低故障率以及良好的性價(jià)比成為螺桿壓縮機(jī)電控設(shè)計(jì)的首選（除了少量的防爆、無油螺桿機(jī)采用邏輯繼電、儀表控制外）。單片機(jī)電控系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)稱微電腦控制器或電腦智能控制器，實(shí)際上其核心均采用單片機(jī)開發(fā)而成（以下簡稱單片機(jī)），單片機(jī)所開發(fā)的電腦控制器其商業(yè)價(jià)值是：一旦產(chǎn)品研發(fā)成功形成大批量其價(jià)格優(yōu)勢顯著，現(xiàn)在市場上一套單片機(jī)的配套價(jià)格都降至千元以下，經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品甚至低于500元，這樣就使整個(gè)電控成本占整機(jī)價(jià)格的比例變得很低。螺桿壓縮機(jī)的控制核心如此低價(jià)的優(yōu)勢，必然成為所有螺桿壓縮機(jī)制造商的選擇，據(jù)了解市場上90%以上螺桿壓縮機(jī)的電控采用單片機(jī)方案。雖然單片機(jī)具有性能可靠、穩(wěn)定、價(jià)格便宜的特點(diǎn)和優(yōu)勢，但其也不可避免的也會(huì)存在不足之處，即單片機(jī)一旦開發(fā)定型完成，其控制資源是固定的，硬件不可擴(kuò)展，軟件不可編程。但對(duì)于一些特殊的復(fù)雜控制要求的用戶（如電廠、軍工、鋼廠、化工廠、水泥廠等，以下簡稱特殊用戶），單片機(jī)系統(tǒng)就無法滿足控制要求了。原因是單片機(jī)的制造商不會(huì)去為這些用量不大的特殊用戶去開發(fā)復(fù)雜的產(chǎn)品，單片機(jī)低價(jià)優(yōu)勢對(duì)應(yīng)的是標(biāo)準(zhǔn)型、大批量的產(chǎn)品，若即使制造商生產(chǎn)出相應(yīng)產(chǎn)品，其價(jià)格用戶也無法接收。有了上述問題PLC就自然成為承擔(dān)這些特殊復(fù)雜螺桿壓縮機(jī)電控要求的必然選擇。
采用PLC設(shè)計(jì)螺桿壓縮機(jī)電控與單片機(jī)相比，最大優(yōu)勢就是硬件控制資源的可擴(kuò)展性，即螺桿壓縮機(jī)的輸入信號(hào)、執(zhí)行輸出信號(hào)、壓力、溫度、電流等模擬量輸入輸出信號(hào)、各種不同通訊協(xié)議的接口均可按設(shè)計(jì)需求通過選擇配置而進(jìn)行擴(kuò)展。也就是說PLC的數(shù)字量模塊、模擬量模塊、通訊接口模塊是可以隨意組合的。軟件上來說PLC的控制程序是可編程的，通過改變PLC程序就可得到螺桿壓縮機(jī)不同的控制要求。另外PLC的通用性使其還能應(yīng)用到螺桿壓縮機(jī)以外的所有電氣控制中去，顯然PLC和單片機(jī)相比具有配套齊全、功能完善、適用性強(qiáng)、變更修改程序方便等特點(diǎn)。另外一些名牌PLC中所采用的CPU芯片均為工業(yè)級(jí)，要比目前市場上的單片機(jī)開發(fā)的螺桿壓縮機(jī)微電腦控制器高出一個(gè)級(jí)別，為此更具有高可靠性及更強(qiáng)的抗干擾能力。當(dāng)然PLC在有上述優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)其成本相對(duì)單片機(jī)要高出不少，即使一個(gè)簡單的PLC電控配置：例如一塊帶有I/O的CPU模塊，一塊標(biāo)準(zhǔn)模擬量的模塊，一塊文本顯示器其價(jià)格也要將近3000元RMB。復(fù)雜控制要求的螺桿壓縮機(jī)PLC配置大概在10000元RMB上下，上述還只是采用小型PLC的價(jià)格。雖然用PLC開發(fā)成本比單片機(jī)要高，但這是終端用戶所需求的，實(shí)際上其費(fèi)用和螺桿壓縮機(jī)的總價(jià)相比還是可以接受的，為此對(duì)于用戶有特殊要求時(shí)采用PLC控制應(yīng)該具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。下面本文將分類介紹PLC在螺桿壓縮機(jī)電控設(shè)計(jì)中不同于單片機(jī)的各種應(yīng)用。
1. 數(shù)字量輸入輸出（I/O）
標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)螺桿壓縮機(jī)控制器的輸入信號(hào)為：緊停按鈕、冷卻水故障、空濾壓差、油濾壓差、油分壓差、遠(yuǎn)程啟動(dòng)、遠(yuǎn)程停機(jī)7個(gè)輸入信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)螺桿壓縮機(jī)控制器的輸出信號(hào)為：主接觸器、星接觸器、角接觸器、加卸載電磁閥、風(fēng)機(jī)接觸器5個(gè)信號(hào)。但往往許多特殊用戶對(duì)I/O的需求要多于上述點(diǎn)數(shù)，例如要求有：電機(jī)三相繞組的突跳式溫度開關(guān)報(bào)警信號(hào)、配套后處理設(shè)備無故障信號(hào)、特殊供電電源故障信號(hào)、高壓電源故障、高壓合閘信號(hào)、排污閥控制、壓濾機(jī)控制、電氣控制柜加溫、油分桶油加溫、高壓柜運(yùn)行允許等等。采用了PLC設(shè)計(jì)就可方便的通過增加數(shù)字量輸入輸出模塊來滿足I/O的點(diǎn)數(shù)需求，然后在程序編制中將I/O點(diǎn)的邏輯控制關(guān)系編入程序下載到PLC模塊。完成設(shè)計(jì)的PLC在運(yùn)行時(shí)若收到電機(jī)繞組超溫信號(hào)，PLC就會(huì)控制螺桿壓縮機(jī)電控執(zhí)行重故障程序，即立即執(zhí)行卸載、停止電機(jī)運(yùn)行的保護(hù)操作。若在螺桿壓縮機(jī)與后處理一對(duì)一控制模式中，PLC未收到后處理無故障信號(hào)，PLC就會(huì)不執(zhí)行螺桿壓縮機(jī)的啟動(dòng)運(yùn)行的操作，做故障等待處理。在直流電力機(jī)車剎車用螺桿壓縮機(jī)控制系統(tǒng)中，壓縮機(jī)主電機(jī)的供電電源使用架空DC 750V直流轉(zhuǎn)換為三相AC 380V的變頻電源，PLC控制系統(tǒng)電源為DC 24V，若在運(yùn)行中收到變頻電源故障信號(hào)，PLC立即按螺桿壓縮機(jī)重故障程序執(zhí)行保護(hù)操作。在螺桿壓縮機(jī)不同電壓等級(jí)類別的雙電源系統(tǒng)中（高壓電源螺桿壓縮機(jī)也屬此類型），若沒有變頻電源故障信號(hào)，DC 24V的控制系統(tǒng)永遠(yuǎn)無法知道主電機(jī)供電電源的狀態(tài)。還有一些信號(hào)就不一一表述了，總之?dāng)U展好I/O的點(diǎn)數(shù)，編制好程序，PLC就會(huì)按照預(yù)先設(shè)計(jì)的要求執(zhí)行滿意的控制了，這一點(diǎn)單片機(jī)是望塵莫及的。
2. 模擬量輸入輸出（A/D D/A）
標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)螺桿壓縮機(jī)控制器的模擬量輸入信號(hào)為：排氣壓力、排氣溫度兩個(gè)，若再特殊一點(diǎn)也就會(huì)再增加兩個(gè)：噴油壓力、水溫或者油溫就到頂了（高壓電源螺桿壓縮機(jī)例外），還需特殊訂貨，另外單片機(jī)目前還沒有模擬量輸出信號(hào)的配置產(chǎn)品。但是螺桿壓縮機(jī)的制造商接到特殊訂單的技術(shù)協(xié)議中會(huì)有許多超出此上述模擬量的要求，例如會(huì)有冷卻水進(jìn)口溫度、冷卻水出口溫度、冷卻水壓力、儲(chǔ)氣罐壓力、儲(chǔ)氣罐溫度、潤滑壓力低、排氣出口溫度、油分罐油溫、電氣控制柜溫度、油分壓差等等。模擬量輸出信號(hào)特殊用戶通常需要兩個(gè)：排氣壓力、排氣溫度，主要用于總控室DCS系統(tǒng)對(duì)螺桿壓縮機(jī)壓力、溫度兩個(gè)重要參數(shù)的監(jiān)控。上述超出部分的模擬量需求單片機(jī)肯定是無能為力了，特別是模擬量輸出信號(hào)。采用了PLC設(shè)計(jì)就能簡單方便的予以解決。設(shè)計(jì)方案就是增加模擬量模塊來滿足N路模擬量點(diǎn)數(shù)的需求，這里要說明的是標(biāo)準(zhǔn)通用型的模擬量模塊只能接收4～20mA電流信號(hào)（當(dāng)然也可以接收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電壓信號(hào)，但壓縮機(jī)行業(yè)為了提高模擬量信號(hào)的抗干擾能力，一般均采用電流信號(hào)），為此PLC標(biāo)準(zhǔn)通用型的模擬量模塊在接收熱電阻類的溫度信號(hào)時(shí)需要在模塊和熱電阻傳感器間增加溫度變送器，即將熱電阻的電阻值通過溫度變送器轉(zhuǎn)換成4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)供模塊采樣。當(dāng)然PLC模擬量模塊產(chǎn)品中也有直接接收熱電阻溫度傳感器信號(hào)的專用模塊選擇，但其價(jià)格要高出標(biāo)準(zhǔn)通用型的模擬量模塊，在設(shè)計(jì)配置中如何選擇，設(shè)計(jì)者應(yīng)要考慮電控成本和整機(jī)的利潤問題。PLC模擬量的程序編制相對(duì)要繁瑣一些，編制中的主要工作是把模塊接收到實(shí)時(shí)的4～20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的壓力、溫度、電流等物理量數(shù)值。編制中要注意的是：⑴提高模擬量采樣的抗干擾能力，軟件通常措施是求平均值法。⑵選擇必要合理的算法精度，即在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換運(yùn)算中對(duì)精度要求不高的采用整數(shù)運(yùn)算，這樣可以提高PLC的運(yùn)算速度，對(duì)數(shù)據(jù)精度要求高的則需采用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算。對(duì)于排氣壓力、排氣溫度的模擬量輸出程序編制，只需將PLC采樣到的電流信號(hào)直接送至模擬量輸出模塊相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位即可。若采用西門子S7-200系列的PLC，其模擬量模塊有5種選擇：
⑴ 4路輸入標(biāo)準(zhǔn)通用型---------------------6ES7 231-0HC22-0XA8
⑵ 2路輸入熱電阻型-----------------------6ES7 231-7PB22-0XA8
⑶ 4路輸入熱電偶型-----------------------6ES7 231-7PD22-0XA8
⑷ 2路模擬量輸出型-----------------------6ES7 231-0HB22-0XA8
⑸ 4路輸入標(biāo)準(zhǔn)通用型1路模擬量輸出型-----6ES7 231-0KD22-0XA8
3. DCS控制系統(tǒng)開關(guān)量輸入輸出信號(hào)
螺桿壓縮機(jī)在發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工等大型行業(yè)使用通常會(huì)碰到DCS系統(tǒng)控制的概念，即用戶將整個(gè)企業(yè)運(yùn)行設(shè)備中相關(guān)的開關(guān)量、模擬量、網(wǎng)絡(luò)通訊等分散數(shù)據(jù)采集到中央控制室來執(zhí)行集中監(jiān)視操控。當(dāng)然螺桿壓縮機(jī)作為企業(yè)設(shè)備相對(duì)重要的一部分，無論是作為動(dòng)力還是作為工藝用氣都會(huì)納入DCS系統(tǒng)，為此螺桿壓縮機(jī)的運(yùn)行模式被要求為：壓縮機(jī)房無人值守（需定時(shí)巡視），機(jī)組的運(yùn)行、停機(jī)、加載、卸載則由中控室依據(jù)采集數(shù)據(jù)分析進(jìn)行集中監(jiān)視操控。本節(jié)內(nèi)容只敘述DCS的開關(guān)量信號(hào)，模擬量上節(jié)已說過，原理都是相同的，只是數(shù)字量和模擬量的區(qū)別，網(wǎng)絡(luò)通訊則在下一節(jié)介紹。標(biāo)準(zhǔn)單片機(jī)能提供的開關(guān)量DCS信號(hào)為：輸入有遠(yuǎn)程啟動(dòng)、遠(yuǎn)程停機(jī)，輸出有運(yùn)行指示、故障指示、預(yù)警指示共計(jì)5個(gè)。螺桿壓縮機(jī)高端用戶的特殊訂單中，DCS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者、企業(yè)儀表部門工程師們都會(huì)依據(jù)自己設(shè)計(jì)習(xí)慣，制定出種種不同的DCS開關(guān)量的信號(hào)需求。經(jīng)常碰到的會(huì)有：輸入信號(hào)除遠(yuǎn)程啟動(dòng)、停機(jī)外，還要求遠(yuǎn)程加載、遠(yuǎn)程卸載、遠(yuǎn)程急停、選擇為維修等。輸出信號(hào)大致有電源指示、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、加卸載狀態(tài)、重故障報(bào)警、輕故障報(bào)警、卸載過久停機(jī)、排氣壓力超、排氣溫度超、三濾堵塞、冷卻水?dāng)嗨?、潤滑壓力低等等。那么多的特殊DCS開關(guān)量信號(hào)的要求，單片機(jī)肯定是無法解決，采用PLC設(shè)計(jì)的DCS的開關(guān)量輸入輸出信號(hào)所用硬件相同于第一節(jié)所述，設(shè)計(jì)中只需配置一定量的數(shù)字量輸入輸出模塊來滿足技術(shù)文件要求。另外設(shè)計(jì)中要注意的是輸出信號(hào)接點(diǎn)要求為無源干接點(diǎn)（即給用戶提供不帶任何電源的賦予具體內(nèi)容的觸點(diǎn)），接點(diǎn)容量要求為AC 220V、5A，DC 110V、3A。但PLC輸出口繼電器觸點(diǎn)電流通常最大只有2A，顯然不能滿足設(shè)計(jì)要求，為此必須增設(shè)中間繼電器來放大觸點(diǎn)容量。同理DCS系統(tǒng)輸出到PLC輸入口的開關(guān)量信號(hào)同樣也要求是無源干接點(diǎn)，在與設(shè)計(jì)院或用戶溝通時(shí)應(yīng)予以注意。PLC的程序編制針對(duì)的也是開關(guān)量輸入輸出電氣邏輯關(guān)系，程序編制相對(duì)容易簡單，在此不再敘述。上述信號(hào)通過控制電纜來往于螺桿壓縮機(jī)和用戶中控室之間，螺桿壓縮機(jī)輸出的是本機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息，接收到的是中控室發(fā)出的控制命令。但也有不少系統(tǒng)是通過第三方來傳輸信息和控制命令的，通常做法是在螺桿壓縮機(jī)房增設(shè)總的PLC控制系統(tǒng)，對(duì)下用于對(duì)各臺(tái)螺桿壓縮機(jī)的運(yùn)行信息采集存儲(chǔ)及發(fā)出控制命令，對(duì)上接受上位機(jī)對(duì)各臺(tái)螺桿壓縮機(jī)的運(yùn)行信息集中采集及接受并轉(zhuǎn)發(fā)上位機(jī)的控制命令。下面對(duì)幾個(gè)信號(hào)作簡單介紹：⑴當(dāng)某臺(tái)螺桿壓縮機(jī)接收到選擇為維修信號(hào)，PLC即停止該機(jī)運(yùn)行并且不再接受任何啟動(dòng)運(yùn)行命令。⑵機(jī)旁/遠(yuǎn)程操作切換信號(hào)用于DCS系統(tǒng)辨別該機(jī)能否執(zhí)行遠(yuǎn)程命令，還是只限于在螺桿壓縮機(jī)旁操作。⑶卸載過久停機(jī)信號(hào)用于DCS系統(tǒng)區(qū)別該機(jī)是執(zhí)行停機(jī)命令的停機(jī)，還是卸載延時(shí)到后的自動(dòng)停機(jī)，前者若要啟動(dòng)必須發(fā)出啟動(dòng)命令，后者是排氣壓力低于加載壓力時(shí)PLC會(huì)控制螺桿壓縮機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)。
4.螺桿壓縮機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊
螺桿壓縮機(jī)在通訊上的功能應(yīng)用，無論是單片機(jī)還是PLC大致用于三各方面。⑴與人機(jī)界面的通訊，即文本顯示器或觸摸屏。⑵多臺(tái)螺桿壓縮機(jī)間的聯(lián)網(wǎng)通訊，用于多機(jī)系統(tǒng)中的聯(lián)控。⑶ 與上位機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通訊，上位機(jī)即可以是機(jī)房內(nèi)的總PLC系統(tǒng)，也可以是中控室的工控機(jī)（PC）。單片機(jī)的通訊接口通常為RS485，單片機(jī)的通訊協(xié)議由于制造商在商業(yè)上的考慮往往采用內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，原因是所有的制造商都不太希望自己的系統(tǒng)能和其他公司的產(chǎn)品進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊。除內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議外還會(huì)提供一個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)的Modbus通訊協(xié)議（但不是完整的）。若螺桿壓縮機(jī)制造商選擇一家公司的單片機(jī)產(chǎn)品進(jìn)行上述通訊⑴⑵兩項(xiàng)是沒問題的，例如多機(jī)聯(lián)控時(shí)選一臺(tái)作為主機(jī)，其他N臺(tái)作為從機(jī)，主機(jī)則依據(jù)系統(tǒng)用氣量自動(dòng)投入/切換機(jī)組臺(tái)數(shù)來穩(wěn)定供氣和平衡各機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。⑶項(xiàng)內(nèi)容若采用Modbus通訊還可融入用戶的DCS的上位機(jī)系統(tǒng)，但內(nèi)部協(xié)議只能和獨(dú)立的PC通訊，單片機(jī)制造商會(huì)提供單片機(jī)和PC機(jī)的通訊軟件，用戶可以方便的在PC機(jī)上監(jiān)視和操控所聯(lián)網(wǎng)的各臺(tái)螺桿壓縮機(jī)，但無法融入用戶的DCS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。為此碰到超出上述通訊協(xié)議的要求，單片機(jī)所提供的通訊資源就不能勝任了，或者說不太好用。特殊用戶訂單的技術(shù)協(xié)議上會(huì)提出：⑴要求螺桿壓縮機(jī)電控的通訊接口及協(xié)議直接能與用戶DCS進(jìn)行對(duì)接和通訊。⑵規(guī)定螺桿壓縮機(jī)電控的通訊接口為某種類型，例如RS422接口、RJ45接口等。⑶規(guī)定螺桿壓縮機(jī)電控的通訊接口協(xié)議為某種標(biāo)準(zhǔn)，例通訊協(xié)議為Frofibus或者為工業(yè)以太網(wǎng)等。上述要求的問題主要集中在螺桿壓縮機(jī)電控和上位機(jī)的通訊上（為此本節(jié)只介紹上位機(jī)通訊）。采用PLC設(shè)計(jì)螺桿壓縮機(jī)電控就能方便的解決特殊要求的聯(lián)網(wǎng)通訊，例如用戶要求modbus通訊，上位機(jī)是主站，螺桿壓縮機(jī)PLC系統(tǒng)是從站。對(duì)此PLC硬件只要選擇帶有雙通訊接口的機(jī)型，1個(gè)用于人機(jī)界面通訊，另1個(gè)用于Modbus通訊，接口標(biāo)準(zhǔn)為9針RS485口。Modbus通訊軟件在PLC編程軟件子令庫中，程序編制為兩條，即初始化和執(zhí)行程序，按軟件要求在初始化指令中填入模式選擇、從站地址、通訊波特率及效驗(yàn)等數(shù)據(jù)、I/O點(diǎn)數(shù)、模擬量點(diǎn)數(shù)、數(shù)據(jù)區(qū)大小及起始地址等，執(zhí)行指令僅給出控制Modbus運(yùn)行的內(nèi)部控制點(diǎn)名稱即可，程序完成后螺桿壓縮機(jī)的PLC系統(tǒng)就可以接受上位機(jī)主站的數(shù)據(jù)采集和命令的下達(dá)了。例如用戶要求是Profibus通訊，通訊的主從關(guān)系同上，螺桿壓縮機(jī)單片機(jī)目前還沒有此通訊協(xié)議的產(chǎn)品，對(duì)此PLC設(shè)計(jì)的硬件解決方式就是配置一塊Profibus通訊模塊（若采用S7-200的PLC,選用EM-277模塊，模塊接口標(biāo)準(zhǔn)為9針RS485口），Profibus通訊不需編制通訊程序，只要簡單的制作一張表格，用以說明每個(gè)I/O、模擬量、寄存器內(nèi)數(shù)據(jù)的具體名稱和地址即可，螺桿壓縮機(jī)的通訊地址直接在模塊上通過旋鈕開關(guān)設(shè)定，這樣上位機(jī)就可通過通訊模塊對(duì)螺桿壓縮機(jī)PLC系統(tǒng)執(zhí)行讀取和寫入了。例如用戶要求是工業(yè)以太網(wǎng)通訊，同樣單片機(jī)也無此產(chǎn)品，對(duì)此PLC硬件解決方案就是簡單的配置一塊以太網(wǎng)通訊模塊（若采用S7-200的PLC,選用CP243-1模塊，模塊接口標(biāo)準(zhǔn)為RJ45口）。以太網(wǎng)通訊是目前最流行的通訊方式，其特點(diǎn)是通信帶寬寬，通訊速率高，實(shí)時(shí)性好。實(shí)際應(yīng)用中遠(yuǎn)端上位機(jī)為客戶機(jī)，CP243-1模塊為服務(wù)器，通訊模塊投入運(yùn)行要做兩項(xiàng)操作，⑴對(duì)模塊進(jìn)行組態(tài)，組態(tài)軟件在PLC編程軟件中提供，⑵在PLC程序中編制一個(gè)以太網(wǎng)控制子程序調(diào)用指令。模塊組態(tài)參數(shù)為：服務(wù)器IP地址、子網(wǎng)掩碼、模塊占用輸出地址、模塊配置為SERVER，客戶機(jī)IP地址、傳輸層TSAP地址、CRC效驗(yàn)選擇、模塊占用PLC數(shù)據(jù)區(qū)地址等。在此要說明的是兩個(gè)IP地址等參數(shù)要在PLC電控設(shè)計(jì)時(shí)提前與用戶確認(rèn)好，因?yàn)橐蕴W(wǎng)通訊是以客戶機(jī)端為主，IP地址應(yīng)該由上位機(jī)的設(shè)計(jì)者來統(tǒng)一分配，否則設(shè)備出廠通訊上就會(huì)出現(xiàn)問題。調(diào)用以太網(wǎng)控制子程序指令編制比較簡單，在指令中只要選擇確定好運(yùn)行信息字、故障信息字即可，其功能用于以太網(wǎng)組態(tài)配置生效和查詢以太網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的各種信息。
5.PLC與人機(jī)界面
人機(jī)界面是人與電腦之間傳遞、交換信息的媒介和對(duì)話窗口，是螺桿壓縮機(jī)電控系統(tǒng)的重要組成部分，它實(shí)現(xiàn)終端用戶的電氣技術(shù)人員及操作人員通過人機(jī)界面對(duì)螺桿壓縮機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢、設(shè)置、變更等操作。為此PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)同樣也要配置人機(jī)界面，人機(jī)界面通常有文本顯示器和觸摸屏兩類產(chǎn)品選擇。而對(duì)文本顯示器的編程及組態(tài)又分為兩類，即與PLC組合時(shí)需編程的和不需編程的。例如西門子TD-200、TD-400兩款文本顯示器是不用編程的，直接連上通訊電纜即可方便的和PLC一并投入運(yùn)行。但問題也不是那么簡單，其實(shí)文本顯示器的程序是做在PLC程序中的，這種方式其優(yōu)點(diǎn)是文本顯示器損壞后更換方便，缺點(diǎn)是PLC編程時(shí)占用存儲(chǔ)空間太大（編程軟件規(guī)定任何一條數(shù)據(jù)要占用20個(gè)字節(jié)）。需要編程的文本顯示器程序設(shè)計(jì)編制，只要按照螺桿壓縮機(jī)的控制原理再加上用戶的特殊要求實(shí)施編制即可，通常文本顯示器程序編制設(shè)5個(gè)菜單，每個(gè)菜單下編制N條內(nèi)容就可為用戶提供非常圓滿的控制操作了，其菜單分別為參數(shù)查詢、用戶參數(shù)設(shè)置、工廠參數(shù)設(shè)置、參數(shù)清零操作、故障信息查詢。這種方式的優(yōu)缺點(diǎn)正好和不需編程的文本顯示器相反，若用戶在更換文本顯示器時(shí)還需制造商提供程序下載。文本顯示器通常設(shè)有8～10個(gè)按鍵，有些按鍵都有多重操作含義，需學(xué)習(xí)掌握后方可進(jìn)行操作。觸摸屏在人機(jī)界面中具有操控便捷、信息量大等優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格要比文本顯示器貴了不少，若要選用小型、單色的價(jià)格還是可以接受的，臺(tái)達(dá)和Pro-face均有5.7寸的產(chǎn)品（價(jià)格在1400及1800元RMB左右），其操控資源足夠滿足螺桿壓縮機(jī)的控制要求，沒有特殊需求一般情況下也沒必要去選擇真彩、大屏的產(chǎn)品。觸摸屏的操控直截了當(dāng)，幾乎不用培訓(xùn)，只要根據(jù)屏顯提示操作即可，所謂的界面友好就由此而來。觸摸屏的信息量與文本顯示器相比要大出很多，本人開發(fā)設(shè)計(jì)的項(xiàng)目一般都要有50～60個(gè)屏顯。例如故障查詢來說，文本顯示器最多也就能做5～8個(gè)，但觸摸屏可以做出100多個(gè)，還可以提供故障發(fā)生時(shí)的年、月、日、時(shí)、分、秒和故障恢復(fù)時(shí)間的查詢，并且故障信息是不可清除的，這對(duì)制造商的售后服務(wù)及用戶的設(shè)備管理都非常有利。另外信息查詢中還可以設(shè)置PLC的I/O實(shí)時(shí)狀態(tài)信息表，方便用戶在螺桿壓縮機(jī)電氣故障維修時(shí)觀察I/O觸點(diǎn)ON還是OFF的狀態(tài)，不再用打開電氣箱門去查看PLC的I/O的LED指示燈來判斷故障。還有采用觸摸屏可以編制動(dòng)態(tài)畫面、模擬儀表等電氣元件畫面，使控制界面更為生動(dòng)直觀。其他如壓力、溫度、時(shí)間、電流等參數(shù)的查詢、設(shè)置、清零等的觸摸屏程序編制就不一一敘述了。上述PLC和人機(jī)界面組合設(shè)計(jì)與單片機(jī)系統(tǒng)相比，其優(yōu)勢是：⑴可以靈活方便的將新增或者特殊要求的信息加入人機(jī)界面程序編制中來滿足特殊用戶的控制需求。⑵采用人機(jī)界面可提高整個(gè)產(chǎn)品的檔次及控制可靠性。⑶ 人機(jī)界面操控資源的提升使螺桿壓縮機(jī)的控制運(yùn)行更為簡潔、準(zhǔn)確、方便和人性化。
結(jié)束語：
采用PLC設(shè)計(jì)開發(fā)螺桿壓縮機(jī)控制系統(tǒng)目前市場上大致有以下幾種產(chǎn)品：⑴高壓電源螺桿壓縮機(jī)：其特點(diǎn)是使控制系統(tǒng)-高壓開關(guān)柜-高壓電機(jī)三者間的控制及信號(hào)聯(lián)絡(luò)更為完整、合理、可靠。使高壓電機(jī)標(biāo)配模擬量保護(hù)信號(hào)完整實(shí)現(xiàn)（即三相繞組、前后軸承溫度）。⑵無油螺桿壓縮機(jī)：因該產(chǎn)品比有油螺桿復(fù)雜，電氣系統(tǒng)數(shù)字量、模擬量控制點(diǎn)數(shù)多，為此沒有專門的單片機(jī)供應(yīng)，市場上除早期有繼電邏輯+儀表控制外，均為PLC+觸摸屏控制。⑶工廠用工藝防爆螺桿壓縮機(jī)：例氮?dú)鈮嚎s機(jī)、化工廠現(xiàn)場反應(yīng)釜供氣壓縮機(jī)等，通常防爆等級(jí)為dIIBT4的防爆壓縮機(jī)都采用繼電邏輯+儀表控制，但用戶需DCS系統(tǒng)融入場合、室外受冬夏氣溫影響的場合只有選用PLC控制了。⑷軟起動(dòng)器螺桿壓縮機(jī)：理論上軟啟動(dòng)器螺桿壓縮機(jī)采用單片機(jī)控制是沒有問題，現(xiàn)在市場上好多產(chǎn)品就是這樣的配置，問題是運(yùn)行中單片機(jī)的文本顯示器提示信息還是星三角模式，若用戶還需一些不同于單片機(jī)要求，采用PLC控制就是一個(gè)很好的選擇。⑸變頻螺桿壓縮機(jī)：單片機(jī)制造商有專門的變頻控制器產(chǎn)品，但用戶在PID參數(shù)設(shè)置、變更時(shí)只能根據(jù)感覺來修正參數(shù)，沒有工具來幫助。PLC的變頻控制系統(tǒng)在參數(shù)修正時(shí)可以借助PID調(diào)整控制板軟件，使變頻螺桿壓縮機(jī)PID參數(shù)調(diào)整更為精準(zhǔn)。⑹螺桿壓縮機(jī)PLC總控制柜：用于N臺(tái)螺桿壓縮機(jī)系統(tǒng)的集中控制，控制方式有硬接線及聯(lián)網(wǎng)通信兩種。用于壓縮機(jī)房現(xiàn)場個(gè)管網(wǎng)壓力、輔助設(shè)備等監(jiān)視和控制。用于與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)通訊，接受上位機(jī)信息采集及指令執(zhí)行。
上述5節(jié)各類應(yīng)用例子和有關(guān)與單片機(jī)不同的數(shù)字量、模擬量、通訊應(yīng)用僅僅是本人在螺桿壓縮機(jī)PLC電控設(shè)計(jì)中遇到的部分內(nèi)容，理論上特殊用戶提出的所有要求只要PLC系列配置中能找到，為此就可以通過硬件配置、軟件程序編制設(shè)計(jì)出滿足所有特殊用戶要求的螺桿壓縮機(jī)控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！網(wǎng)址：http://www.rotorcomp.com.cn
上海羅德康普螺桿壓縮機(jī)有限公司 盛 科
2010.05.12
