空压机PLC控制方案
关 键 字：螺杆式空压机 PLC 人机界面 电气改造
引言：空气压缩机作为气动控制系统的气源设备， 其在运行过程中的稳定程度和可靠性直接关系到生产安全性。由于原有NEZA PLC 已停产，在设备故障情况下，难以用原有PLC直接进行更换，同时需要原设备供应提供新控制系统，方能解决问题，如此将给正常生产造成影响。本方案在原有设备基础上，以施耐德 NEZA及TWIDO、西门子S7-200可编程控制器，重新编写程序，根据实际需要，改进和增加部分功能。 一．基本控制要求： 运行：
1) 开机前按通电源，所有安装在中控室和现场的状态指示灯点亮，显示当前状态。 2) 按下起动按钮，空压机按星形启动方式起动，进入减载运行状态,减荷阀关闭。（供油电
磁阀、进气口电磁阀打开。）
3) 油压上升到0.2MPA,且运行时间1~3分钟后,按加载启动，加载电磁阀得电加载，卸荷
阀（%Q0.7）开启。（分离油罐内压力升高,当工作压力大于最小压力阀设定的开启压力时,压缩机排出压缩空气,空压机全负荷加载运行。）
4) 排气压力达到压力开关(系统)设定值，减荷运行；低于压力下限时，加载电磁阀得电，
机组重新加载。
5) 停机： 按下停止按钮，加荷时先转入减荷运行，30S后，机组停机。 6) 紧急停机：按下按钮，所有输出信号强行终止，停机。 2、安全保护
相序错误（禁止启动）；
1) 主机过载保护（紧急停机），轴承温度高报警。 2) 排气温度过高保护，报警上限为 110℃。 3) 环境温度过低保护 设定为-20℃，实际不用。
4) 超压保护：实际排气压力高出设定额定排气压力0.07MPA,压缩机停机(减荷停机),显示
压力超高信息.
5) 发生水压不足：流量过低时，水流量开关动作，20S内不能排除，及排气温度大于110
度时，压缩机减荷停机），并发出指示。
6) 供油电磁阀故障保护 压缩机工作时需要充足的润滑油来冷却密封和润滑。在供油电磁
阀两侧安装压差发讯器，故障时发出信号，压缩机组紧急停机。(实际无此信号?) 7) 油过滤器堵塞（警报）；空气滤清器堵塞（警报）。油分离器堵塞（警报）,压差开关：
压差达0.1~0.15MPA时动作.均为压差开关信号. 8) 压力传感器故障（报警） 3．参数设定：
排气压力上下限：上限7.8BAR,下限6.7Kg。
排气温度上下限：上限110,下限-67。 排污阀排污时间: 3秒, 关闭时间3分 电机起动间隔时间: 10分钟 ;人机介面提示。
远程/本地控制设定; 常压超差显示 : 压力补偿设定: MPA 压力延时停机功能开启/关闭设定: 1111 为开通,2222为关闭. 正常减荷停机时间设定: 15秒
保养时间设定：包括整机保养时间设定、油过滤器保养时间设定、油细分离器保养时间设定、空气过滤器保养时间设定。 4、状态显示： 排气压力/排气温度 空载运行时间/负载运行时间 主机状态：主机运行/主机停止 负载状态：负载运行/空载运行
主机运行/主机停止润滑油使用时间空气过滤器、油过滤器使用时间各种警讯并记录，包括：相序错误（禁止启动）；主机过载（紧急停机）；风机过载（紧急停机）；排气温度高（紧急停机）；压力传感器故障（紧急停机）；油过滤器堵塞（警报）；油分离器堵塞（警报）；空气滤清器堵塞（警报）。 以下可考虑增加功能项: 联机运行/单机；手动/自动
剩余保养时间：整机保养剩余时间、油过滤器保养剩余时间、油细分离器保养剩余时间、 空气过滤器保养剩余时间状态显示：排气压力/排气温度空载运行时间/负载运行时间主机状态：
5、查询功能：(根据上述第4点增减)
查询最近故障纪录发生时间、负载加减载运行时间、设备总运行时间、系统保养时间、
压力、时间波动曲线。A、闪烁显示各种警讯并记录以备查询，包括：
相序错误（禁止启动）；主机过载（紧急停机）；主机温度高（紧急停机）；排气温度高（紧急停机）；压力传感器故障（紧急停机）；油过滤器堵塞（警报）；油分离器堵塞（警报）；空气滤清器堵塞（警报）。起动提示，停机提示。
B、双温度检测保护：除了用PT100检测排气口温度。
6、扩展功能多机联调：(另考虑)
为了合理配置供气系统：既能满足少用气量场合，又能满足用气量波动大的特殊需求。本系统增加了多机联调功能，即只要客户在上位机中将运行模式设为多机联调模式，同时在用户参数设定画面输入当前参与联调的设备的数目，系统将根据当前的用气量需求，自动增减设备运行数目，以达到合理供气，降低运行成本的目的。
二．硬件配置方案
硬件配置1（原配置）：
主要的有 NEZA 本体 TSX08CD12R8D＋扩展模块TSX08EA4A2 TSX08H04M 4 行文本屏＋接触器＋相序保护继电器。
1） 主控器采用施耐德 小型 PLC NEZA 系列 TSX08CD12R8D， 该型号 PLC 性价比非常高，
CPU 单元：8 点输入 / 6 点输出，12 点输入 / 8 点输出 普通 I/O 扩展单元：12 点输入，8点输出的扩展结构，最多可连接 3 个扩展单元，可将本地 I/O 点数扩展 至 80 点。
模拟量扩展单元： 4路 AD 2 路 DA。 4 远程通讯扩展单元： 点输入 / 4 点或 8 点输出， 一个 RS485 4通讯端口连接远程 I/O，支持 Modbus 通讯。
编程：中文化界面，Windows 平台。梯形图，指令表编程语言。允许简单编程，语言自然。
2）模拟量模块采用 TSX08EA4A2 该模块具有 4AI/2AO， 输入与输出都可以连接 0～10V 或 4～20mA信号，分辨率高达 12 位。
在螺杆式空压机中，温度和压力信号对保障系统安全可靠运行起到关键作用。温度过高，会影响系统，有可能会导致机头损坏；而压力的的迅速建立，保证空压机的运行效率。本方案使用模拟量模块来检测温度和压力信号， 但是由于很多 PLC 的供应商并不提供同时接温度信号如PT100 热电阻或 K 型热电偶和标准模拟量信号0~10V 或 4～20mA， 主要用
于采集压力信号的模拟量模块（即使有，价格也很高），这样，就需要使用一个变送器，把温度信号和压力信号转变为标准模拟量信号。
本案使用：DLW/DLF 二线制温度变送模块/器（珠海市德莱环保科技有限公司） 输入信号：热电阻,热电偶 输出信号：4~20mA
精 度 ：0.2%/0.3%，0.5% 稳 定 性：< 0.1%FS 供 电 ：24VDC
安装方式：DIN35mm 导轨、螺纹、固定或墙面安装
（现场所用温度变送模块/器为： PT100 量程为-10~200℃，精度0.3%）
压力传感器：美国MSI压力传感器 型号： MSP-300-016-B-5-N-2 ，压力范围为0~1.6MPA 输出信号：4~20mA
主电机的相序检测采用相序保护继电器 因为在螺杆空压机运用中，是不允许螺杆机头反转的，一旦反转的话，会导致机头损坏。 当端子通电时，继电器吸合，如果相序正确并且所有 3 相带电，黄色 LED 灯亮，正常工作（无故障）时继电器吸合，当主电机出现相序故障或缺相时，切断电机三相电源，并把故障信号接入 PLC 以进行故障报警。
人机界面采用施耐德 TSX08H04M ４行文本屏，该文本屏功能强大，可通过MODBUS连接到 NEZA PLC。该屏在系统中主要用来参数的设定和显示，故障报警等等。NEZA PLC 在空压机系统中担任着集中控制的重要角色，通过采集各种传感器信号，并使用一定的工艺算法，对执行机构进行控制，以下为接线图
软件设计软件上将分 PLC 程序设计和人机界面设计两部分。PLC 程序设计包括工艺动作、报警及警报处理、模拟量采样（温度和压力）、画面更换、通讯等几部分设计；HMI 界面设计：显示单机信息及运行/停止、模式转换、故障查询及复位、运行/负载时间查询、维护时间提示、用户参数设定等， 使用编程软件编程。
状态显示：排气压力/排气温度空载运行时间/负载运行时间主机状态：主机运行/主机停止润滑油使用时间空气过滤器、油过滤器使用时间各种警讯并记录，包括：相序错误（禁止启动）；主机过载（紧急停机）；风机过载（紧急停机）；主机温度高（紧急停机）；排气温度
高（紧急停机）；压力传感器故障（紧急停机）；油过滤器堵塞（警报）；油分离器堵塞（警报）；空气滤清器堵塞（警报）。
硬件配置2：控制系统主要由模块化主机TWDLMDA20RT、模拟量扩展模TWDALM3LT与TWDAMI2HT和文本显示屏XBTN400（配通讯电缆）组成。其它功能与方案一同。
一体型 TWDLCAA10DRF 6 10 I/O 4 一体型 TWDLCDA10DRF 6 10 I/O 4 一体型 TWDLCAA16DRF 9 16 I/O 7 一体型 TWDLCDA16DRF 9 16 I/O 7 一体型 TWDLCAA24DRF 14 24 I/O 10 一体型 TWDLCDA24DRF 14 24 I/O 10
混合型模块 4点输入/4点输出 16点输入/8点输出
2路模拟量输入 1路模拟量输出 TWDAMI2HT 2 TWDAM01HT 1 输入 输出 输入 输出 输入 输出 RTD、热电偶输入: 12 位0-10V, 4-20mA输出 12位 0-10 V, 4-20 mA 12位 0-10 V, 4-20 mA 12位 0-10 V, 4-20 mA TWDDMM8DRT 4 4 TWDDMM24DRF 16 8 输入 输出 输入 输出 24 VDC 可拆卸继电器 端子排 24 VDC 不可拆继电器 卸端子排 输入 输出 输入 输出 输入 输出 输入 输出 输入 输出 输入 输出 24 VDC 继电器 24 VDC 继电器 24 VDC 继电器 24 VDC 继电器 24 VDC 继电器 24 VDC 继电器 80x90x70 100/240 VAC 80x90x70 24 VDC 80x90x70 100/240 VAC 80x90x70 24 VDC 95x90x70 100/240 VAC 95x90x70 24 VDC 2路模拟量输入 / TWDAMM3HT 2 1路模拟量输出 1 2 路温度输入 / TWDALM3LT 2 1路模拟量输出 1 三．详细
1．扩展单元i/ｏ分配及接线
对PLC的扩展口进行分配，其接i/ｏ口定义如附表所示。