淺談高壓電源驅(qū)動(dòng)螺桿壓縮機(jī)的PLC電控設(shè)計(jì)（二）
一、高壓電源驅(qū)動(dòng)螺桿壓縮機(jī)的電路設(shè)計(jì)：
1.壓縮機(jī)PLC控制原理框圖：
設(shè)計(jì)壓縮機(jī)的電氣原理首先要建立各種電氣原器件間的控制關(guān)系，這里最好的方法就是先畫(huà)一張壓縮機(jī)控制原理框圖。有了這張圖就可以一目了然的看到PLC在整 個(gè)電氣系統(tǒng)中處于的核心控制位置及與其他電氣間的聯(lián)系，并且在圖上還可以看到螺桿機(jī)組、高壓電機(jī)、高壓出線柜間的三者間的控制關(guān)系以及各個(gè)控制點(diǎn)信號(hào)的詳 細(xì)內(nèi)容，這樣對(duì)在整個(gè)設(shè)計(jì)及繪制電氣原理圖時(shí)就有了依據(jù)和保障，因此不太會(huì)產(chǎn)生控制點(diǎn)的遺漏或控制邏輯上的低級(jí)錯(cuò)誤。詳見(jiàn)圖1。
（圖1）
2.高壓出線柜與高壓電機(jī)原理圖：
這張圖紙主要目的不是為了讓生產(chǎn)部門(mén)去按圖制作，即使沒(méi)有這張圖，大家也知道高壓出線柜與高壓電機(jī)是通過(guò)高壓電纜相連接的。那這張圖的作用是什么那? 回答是提供給高壓柜的生產(chǎn)廠商用的。通常壓縮機(jī)的生產(chǎn)廠家只給終端用戶提供壓縮機(jī)，而高壓出線柜大多數(shù)是由用戶另行采購(gòu)，通過(guò)系統(tǒng)框圖知道壓縮機(jī)PLC電 控與高壓出線柜之間來(lái)往有五個(gè)開(kāi)關(guān)量的控制信號(hào)和一個(gè)電流信號(hào)（注：不同的生產(chǎn)廠家信號(hào)內(nèi)容與數(shù)量會(huì)有所不同），如何保證兩臺(tái)設(shè)備間的電氣信號(hào)正確連接， 這里就有一個(gè)兩家生產(chǎn)商的配合問(wèn)題，為此高壓柜廠商一定要知道這些信號(hào)的具體內(nèi)容與要求，比如壓縮機(jī)PLC電控給高壓柜3個(gè)信號(hào)的ON/OFF狀態(tài)的描述 以及啟停信號(hào)延續(xù)時(shí)間，還有高壓柜給壓縮機(jī)PLC電控的2個(gè)信號(hào)的ON/OFF狀態(tài)的描述以及電流信號(hào)大小的范圍，所以這張圖紙是必不可少的。詳見(jiàn)圖2。
（圖2）
3.壓縮機(jī)電氣控制原理圖：
壓縮機(jī)的低壓電氣控制系統(tǒng)采用三相五線制供電，電壓380V，功率≤15KW，頻率50HZ，采用QF0三相空氣斷路器作為系統(tǒng)的負(fù)荷開(kāi)關(guān)。冷卻風(fēng)機(jī)3臺(tái) （4KW*2+3KW*1），采用直接啟動(dòng)方式，由KM3執(zhí)行，F(xiàn)R1、FR2、FR3為風(fēng)機(jī)過(guò)載熱保護(hù)?？刂苹芈废略O(shè)4個(gè)支路，分別由QF1、QF2、 QF3、QF4作其電路保護(hù)。⑴控制變壓器BK為PLC的輸入電源并提供抗干擾隔離功能，輸出電壓AC 200V，功率50VA，F(xiàn)U1為變壓器二次回路保護(hù)，LPQ為PLC輸入電源的濾波器。⑵KGY為開(kāi)關(guān)電源輸出電壓DC 24V，功率50W，KGY承擔(dān)PLC輸入、輸出、觸摸屏DC 24V電源，F(xiàn)U2為開(kāi)關(guān)電源的輸出保護(hù)。⑶JRQ為高壓電機(jī)內(nèi)部加熱電阻帶，功率500W，用于高壓電機(jī)內(nèi)加溫除潮，KM4為加熱執(zhí)行接觸器，供電電壓 AC 220V。⑷第4支路為高壓電機(jī)的啟動(dòng)、停止接觸器、風(fēng)機(jī)接觸器、繞組加熱接觸器、加卸載電磁閥的執(zhí)行回路， AC 220V供電，按下緊停按鈕，回路斷電（停止按鈕除外）。詳見(jiàn)圖3。
（圖3）
4.PLC電氣原理圖：
⑴ 數(shù)字量輸入輸出（簡(jiǎn)稱I/O）：
PLC電氣原理圖的設(shè)計(jì)從I/O的數(shù)字量開(kāi)始, 先統(tǒng)計(jì)壓縮機(jī)所需要的I/O控制點(diǎn)數(shù)量，本案例所需要的輸入點(diǎn)是：急停、啟動(dòng)、停機(jī)、1-2號(hào)冷卻風(fēng)機(jī)過(guò)載故障、遠(yuǎn)程啟動(dòng)、遠(yuǎn)程停機(jī)、空濾、油濾、油分壓 差、高壓開(kāi)關(guān)柜故障、高壓開(kāi)關(guān)柜合閘信號(hào)，共計(jì)12點(diǎn)。本案例所需要輸出點(diǎn)是：電機(jī)啟動(dòng)、電機(jī)停機(jī)、380V電源掉電保護(hù)、冷卻風(fēng)機(jī)、加卸載閥、輔助電磁 閥（通用型無(wú)此閥，在用戶需要進(jìn)氣可控時(shí)按裝比例閥等用）、電機(jī)加熱帶、控制電源狀態(tài)、壓縮機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、壓縮機(jī)重故障報(bào)警，共計(jì)10點(diǎn)。繪制電氣原理圖最 好的方法是先制作一張PLC的I/O地址的分配表格，填入I/O地址與控制點(diǎn)的內(nèi)容，這樣在下一步的設(shè)計(jì)、編程中就不會(huì)產(chǎn)生點(diǎn)位的遺漏及控制的邏輯錯(cuò)誤， 最后根據(jù)表格來(lái)繪制PLC的I/O部分電氣原理圖。詳見(jiàn)圖4。
（圖4）
⑵ 模擬量輸入輸出（簡(jiǎn)稱AI/AO）：
壓縮機(jī)所需要的AI最重要的是排氣壓力、排氣溫度，接下來(lái)是高壓電機(jī)三相繞組溫度檢測(cè)、高壓電機(jī)前后軸承溫度檢測(cè)，還有電機(jī)電流的檢測(cè)，這樣AI數(shù)量達(dá)到 了8點(diǎn)。有些用戶會(huì)提出增加噴油壓力檢測(cè)（即螺桿機(jī)頭的出口壓力），水冷卻壓縮機(jī)還會(huì)提出冷卻水溫度、冷卻水壓力檢測(cè)等等，本案例確定AI為上述8點(diǎn)。還 有些用戶要求壓縮機(jī)PLC電控提供模擬量輸出信號(hào)，通常是排氣壓力、排氣溫度的AO信號(hào)，將其送到用戶集控中心DCS的終端，本案例AO輸出點(diǎn)數(shù)為0。詳 見(jiàn)圖5。
（圖5）
⑶ 人機(jī)界面與通訊：
人機(jī)界面是人與PLC進(jìn)行溝通的媒介，人機(jī)界面有文本顯示器與觸摸屏兩種選擇，文本顯示器顯示文字量有限，操作比較煩瑣。觸摸屏具有屏幕大，文字圖形均可顯示，操作方便等優(yōu)點(diǎn)。本案例選擇7寸彩色觸摸屏為人機(jī)界面。
通訊是PLC與上位計(jì)算機(jī)、上位PLC、智能儀表、人機(jī)界面等必不可少的功能之一，本案例設(shè)有PLC與觸摸屏間的通訊，還設(shè)有壓縮機(jī)與聯(lián)控系統(tǒng)的通訊。
⑷ PLC型號(hào)規(guī)格選擇：
按照確定好I/O控制點(diǎn)的數(shù)量、模擬量信號(hào)點(diǎn)數(shù)、通訊要求來(lái)選擇PLC的規(guī)格型號(hào)。本案例選擇西門(mén)子可編程控制器為 S7-224 CPU模塊為本系統(tǒng)的控制核心，AC 220V供電，輸入14點(diǎn)，輸出 10點(diǎn)，繼電器輸出。壓力、溫度、電流模擬量采樣采用S7-EM-231摸塊×2，共計(jì)8點(diǎn)，DC24V供電。PLC上RS485通訊接口與觸摸屏連接通 訊，另外擴(kuò)展一塊EM277-Profibus-dp模塊與聯(lián)控系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)通訊連接。人機(jī)界面選用臺(tái)達(dá)DOP-B07S411彩色觸摸屏，顯示尺寸 154×86（7寸），65536 真彩，顯示分辨率為800×480，DC 24供電，通訊接口為RS232/RS485。另外觸摸屏也可以選擇西門(mén)子的SMART LINE，64K色7寸、LED背光、這款觸摸屏性價(jià)比也相當(dāng)不錯(cuò)，本來(lái)西門(mén)子PLC配套西門(mén)子觸摸屏也是順理成章的事，但本人認(rèn)為其模擬元件資源要少于 臺(tái)達(dá)產(chǎn)品，這倒不是西門(mén)子的產(chǎn)品不好，因?yàn)槲鏖T(mén)子所有的觸摸屏都是用同一組態(tài)軟件（WinCCflexible），該軟件對(duì)價(jià)格高、功能強(qiáng)的觸摸屏提供的 資源豐富，相反亦然，所以SMART LINE這千把元的屏與上萬(wàn)元的屏若享有相同待遇，反而到不是合情合理的事了。
5.端子排接線圖：
端子排X1用于壓縮機(jī)箱體內(nèi)電氣元件的接線，X1端子外接：急停、啟動(dòng)、停機(jī)3個(gè)按鈕，電源、運(yùn)行、故障3個(gè)指示燈，空濾、油濾、油分3個(gè)壓差開(kāi)關(guān)，還接有加卸載電磁閥、壓力變送器、觸摸屏電源。詳見(jiàn)圖6。
（圖6）
端子排X2用于壓縮機(jī)箱體外電氣元件的接線，X2端子外接：遠(yuǎn)程啟動(dòng)、遠(yuǎn)程停機(jī)2個(gè)按鈕，高壓柜合閘、高壓柜故障2個(gè)輸入信號(hào)，遠(yuǎn)程DCS信號(hào)（控制電 源、運(yùn)行、故障）3個(gè)輸出信號(hào)、還接有PLC輸出至高壓出線柜的380V電源掉線、高壓柜合閘、高壓柜分閘3個(gè)信號(hào)。為了保護(hù)PLC輸入口（承載電壓為 DC 24V），遠(yuǎn)程啟動(dòng)、遠(yuǎn)程停機(jī)、高壓柜合閘、高壓柜故障均采用中間繼電器隔離接線，即遠(yuǎn)程信號(hào)先驅(qū)動(dòng)AC 220V中間繼電器，中間繼電器的觸點(diǎn)再接入PLC的輸入口，對(duì)應(yīng)的中間繼電器為KA11、KA12、KA13、KA14。這樣可以防止強(qiáng)電萬(wàn)一侵入造成 PLC輸入口的損壞。詳見(jiàn)圖7。
注：未完待續(xù)。。。。
