CNG汽車加氣站壓縮機PLC控制系統(tǒng)概述

CNG汽車加氣站壓縮機PLC控制系統(tǒng)概述

寶雞中燃城市燃氣發(fā)展有限公司胡代明

摘要：主要介紹CNG汽車加氣站壓縮機PLC系統(tǒng)構(gòu)成及原理。

關(guān)鍵詞：CNG加氣站；壓縮機PLC控制系統(tǒng)

一、CNG汽車加氣站壓縮機PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成

壓縮機PLC控制系統(tǒng)，按照系統(tǒng)功能及其布線，大致可以分為三個級。分別是本地級、中心控制級、上位顯示級。

本地級主要以連接在工藝設(shè)備上壓縮機運行各級運行參數(shù)的二次儀表，包含溫度、壓力傳感器、現(xiàn)場啟動、停止、急停等主令按鈕，以及執(zhí)行各類閥門的電磁閥等電動執(zhí)行機構(gòu)。本地級是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為壓縮機提供最直接的原始判斷依據(jù)，二次儀表作為其核心部件，隨著科學技術(shù)的進步，由隔爆型儀表逐步向本安型儀表過渡。常采用本安型儀表。執(zhí)行閥門的開啟、關(guān)閉是由電磁閥完成的。電磁閥由機械和電氣控制部分構(gòu)成。

中心控制級作為壓縮機控制系統(tǒng)的核心，起到正常啟、停壓縮機功能以及故障聯(lián)動功能。目前使用較為普遍的是西門子PLC可編程控制器，該控制器有自帶的輸入、輸出、通信、電源等模塊，這些外設(shè)模塊同中心CPU之間的聯(lián)結(jié)方式，有帶擴展槽和用卡件與CPU同在一個主板下工作的兩種形式。

中心控制級在控制系統(tǒng)中稱為下位機。上位顯示級作為控制系統(tǒng)的上位機，按照目前使用實際情況，建設(shè)單位為了節(jié)省投資，大多采用顯示終端，只為用戶提供壓縮機常見故障代碼，這種顯示形式是以PLC控制器輸出模塊通過LED液晶顯示數(shù)字代碼。無壓縮機日常供況運行告急顯示，再者這種情況上升一個層次是能為用戶提供壓縮機運行數(shù)據(jù)，以及運行故障報警設(shè)定顯示終端的Panlview結(jié)構(gòu)。比較先進的上位機系統(tǒng)，通過CPU聯(lián)接的通信模塊通過RS232、RS485或Ethernet聯(lián)結(jié)，上位機同下位機PLC控制器進行通信。上位機上面可以根據(jù)用戶要求顯示實時壓縮機工藝系統(tǒng)，各種運行參數(shù)，故障報警，可以通過上位機畫面手動遙控工藝系統(tǒng)閥門的開啟和停止。并且可以顯示歷史數(shù)據(jù)，提供報表等功能。

壓縮機供應(yīng)商根據(jù)用戶的要求，將符合要求的上、下位機程序安裝到上位工控機及下位機控制器后，壓縮機按照相應(yīng)的程序工作，并將運行參數(shù)動態(tài)顯示到顯示終端上。對于復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不再多述。

二、CNG汽車加氣站壓縮機PLC控制系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)

上面，只是對壓縮機PLC控制系統(tǒng)用文字形式進行了簡單介紹，僅有這些也只能對該控制系統(tǒng)有一個初步的影響，為了能夠?qū)�壓縮機PLC控制系統(tǒng)有一個比較深刻的認識，主要的目的是當控制系統(tǒng)出了故障后，我們怎樣能夠在最短的時間內(nèi)排除，恢復(fù)壓縮機正常運行。對于廣大維護工作人員來說應(yīng)該有一定機械方面的知識儲備，同時應(yīng)該對控制系統(tǒng)常用的設(shè)備元件工作原理有比較熟練的掌握，比如PLC控制器常識，繼電器、熱繼電器、軟啟動控制器等的工作原理。在建立對以上基礎(chǔ)理論知識的掌握后，結(jié)合圖紙，按照正確的思路，想必一般技術(shù)人員對于排除常見的設(shè)備故障應(yīng)該是一件不難的事。

壓縮機PLC控制系統(tǒng)電氣原理如圖1所示。

圖1壓縮機PLC控制系統(tǒng)電路圖

1.總電源電路

該壓縮機控制系統(tǒng)主要的電器設(shè)備是160kW主電機一臺，3kW水泵電動機一臺，7.5kW風扇電動機一臺，1.5kW油泵機一臺，油加熱器及撬房加熱系統(tǒng)為單相用電，分別為1kW、5.5kW及1.5kW氣泵電機一臺。其供電電源由CNG汽車加氣站低壓供配電系統(tǒng)配電柜引入，為380V三相四線制電源，低壓配電柜設(shè)壓縮機用電斷路器一臺，PLC控制柜設(shè)GCM1-630L/3310/500A一臺作為壓縮機控制系統(tǒng)總開關(guān)，此開關(guān)可以對壓縮機電機進行短路及過載保護。

2.主電機的控制

主電機電路由低壓斷路器QF，軟啟動器旁路交流接觸器KM1、中間繼電器KA2，中間繼電器KA1構(gòu)成。需要主電機啟動，必須具務(wù)交流繼電器KM1得電。亦就是說讓中間繼電器KA2得電的條件。

主電機工作原理分析如下：

啟動：當系統(tǒng)在自動待機情況時，儲氣瓶低壓信號（系統(tǒng)壓力）P8二次儀表將該低壓信號傳輸?shù)絇LC控制中心A1模塊。PLC根據(jù)下位機內(nèi)部用戶程序。作壓縮機開啟準備，其過程較為復(fù)雜。具體工作流程是：中間集電器KA5得電，KA5常開觸點吸合，交流接觸器KM4得電吸合，油泵啟動，并返回信號至CPU1M-1.3；中間繼電器KA3得電，其常開觸點吸合，交流接觸器KM2吸合，水泵電機運行，并返回水泵運行信號至CPU2M-2.0；中間繼電器KA4得電，交流接觸器KM3得電吸合，風扇電機啟動，并返回風扇啟動信至CPU1M-1.1。以上條件具備的同時在任何一個前面條件出現(xiàn)不滿足時，后面均不執(zhí)行，比如油泵啟動故障就會啟動水泵了，此時PLC如未檢測到其CPU輸入端對應(yīng)的如“停止、復(fù)位、外部泄露、風扇過載、油泵過載、油池液位低限、油箱液位低限、油箱液位低限、水泵過載、氣泵過載”這其中的任一信號時，中間繼電器KA1得電，軟啟動器啟動，軟啟動器按照設(shè)定程序，給出旁路輸出信號012到CPU輸入端，KA2得電，KM1得電，主電機啟動，（KA10～13得電再失電）打開排污閥，再關(guān)閉排污閥，最后中間繼電器KA8得電，進氣閥打開，壓縮機運轉(zhuǎn)。系統(tǒng)待機與按主令電氣按鈕啟動其工作過程是一樣的。

停機：當系統(tǒng)壓力傳感器P8檢測到系統(tǒng)工藝系統(tǒng)壓力達到設(shè)定的最大參數(shù)時，或者手動按動主令停止按鈕時。KA2失電，主電機停止，KA3失電水泵停止運行，KA5失電油泵電機停止運行，KA4失電，風扇電機停止，KA8失電進氣閥關(guān)閉，KA10～13得電1～4級排污閥打開泄荷。

故障停機：當PLC控制器運行過程中檢測到如壓力、溫度載等故障，以上故障信息系統(tǒng)通過輸出模塊D，接通上位顯示終端設(shè)備，并停止運行。其停機順序同上，并同時給出聲光報警等。故障排除后，復(fù)位系統(tǒng)重新進入待機狀態(tài)。

3.水泵電機電路

水泵電機電路由主電路及控制電路構(gòu)成，其主電路由空氣斷路器QF2、交流接觸器KM2、熱繼電器FR2及水泵電機M2構(gòu)成。其控制電路由中間繼電器KA3、交流接觸器KM2、CPU輸出端子、熱繼電器常開觸點FR2等。

4.風扇電機電路

主電路：斷路器QF3、交流接觸器KM3、熱繼電器FR3、風扇電機M3。

控制回路：中間繼電器KA4、交流接觸器線圈KM3、CPU輸出端子、熱繼電器常開觸點FR2。

5.油泵電機電路

主電路：斷路器QF3、交流接觸器KM4、熱繼電器FR4、油泵電機M4。

控制回路：中間繼電器KA5、交流接觸器線圈KM4、熱繼電器常開觸點FR4、CPU輸出端子。

6.油加熱器電路

主電路：斷路器QF5、交流接觸器KM5、油加熱電阻R5。

控制回路：中間繼電器KA6、交流接觸器線圈KM5、CPU輸出端子。

7.撬房加熱器

主電路：斷路器QF6、交流接觸器KM6、撬房電加熱電阻R6。

控制回路：中間繼電器KA7、交流接觸器線圈KM6、CPU輸出端子。

8.氣泵電機

主電路：斷路器QF7、交流接觸器KM7、熱繼電器FR5、氣泵電機M5。

控制回路：中間繼電器KA15、交流接觸器線圈KM7、熱繼電器FR5常開觸點、CPU輸出端子。

9.進氣閥、排污閥控制電路

進氣閥控制電路由中間繼電器KA8，與電磁閥DT1構(gòu)成。排污閥共有四個，分別為1～4級。其控制電路分別由中間繼電器KA10、KA11、K12、K13控制。

10.信號燈顯示、故障報警電路

信號燈顯示包括運行指示燈HL2，其控制電路由中間繼電器KA1～KA4常開觸點及中間繼電器KA14常開觸點構(gòu)成。當系統(tǒng)主機啟動，主機運行，水泵、風扇電機啟動時，均使中間繼電器KA14線圈得電，其常開觸點閉合，燈HL2點亮，系統(tǒng)運行指示。當系統(tǒng)停機時，KA1～KA4均失電，信號HL2滅，同時KA14常閉觸點吸合停止指示燈點亮，系統(tǒng)停機狀態(tài)。

當系統(tǒng)出現(xiàn)任何故障時，由CPU自身輸出端子，接通光報警信號燈HL1，同時接通聲報警蜂鳴器，提示故障出現(xiàn)。

11.現(xiàn)場二次儀表信號回路及開關(guān)量信號回路

標準CNG加氣站現(xiàn)場儀表信號大約有16個，如一排壓力、溫度等信號。本系統(tǒng)二次儀表采用本安型儀表。包括現(xiàn)場取源部件、連接線、安全柵、A1-16、24V電源DY2、CPU輸入擴展模塊構(gòu)成�，F(xiàn)場儀表傳出4-20MA標準信號，通過安全柵到CPU輸入模塊AI同CPU內(nèi)部構(gòu)成通路。

對于諸如象啟動、停止、復(fù)位、過載、設(shè)備運行返回等開關(guān)量信號，在本系統(tǒng)中，接于CPU自來輸入端，其基本電路為24V電源DY1，各類開關(guān)按鈕，繼電器常開觸點及CPU輸入一體模塊構(gòu)成。

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