CNG天然氣壓縮機PLC控制系統(tǒng)

該產品是西安西馳電氣股份有限公司研制的天然氣壓縮機起動控制柜，其主要部件采用我公司自主研發(fā)的具有國際先進水平的電機軟起動裝置，PLC采用西門子S7-200可編程控制器進行集中控制以及友好的人機交互系統(tǒng)（觸摸屏）除了控制供氣系統(tǒng)壓縮機的軟起動外還可以對循環(huán)冷卻水，潤滑油，電機加熱器、油加熱器等輔助壓縮機運行的系統(tǒng)進行控制，還可監(jiān)控供氣系統(tǒng)的各級進氣壓力及排氣壓力、壓縮機冷卻水壓力、潤滑油壓力等，并配有聲光報警系統(tǒng)，有壓力不足或超限、主機過流、過載、缺相等情況下均可實現(xiàn)自動控制保護及報警。

一、CNG天然氣壓縮機PLC控制柜系統(tǒng)構成
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PLC柜控制級、現(xiàn)場操作箱控制級、中控室上位顯示級。
本地PLC柜控制級主要以連接在工藝設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。本地PLC柜控制級是控制系統(tǒng)的基礎，為壓縮機提供*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、關閉是由電磁閥完成的。電磁閥由機械和電氣控制部分構成。本地PLC柜控制級的核心控制器件使用較為普遍的西門子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。對現(xiàn)場各種壓力、溫度信號采集和外部控制信號的快速、準確的響應，在PLC內部進行處理，運算和邏輯控制，使系統(tǒng)穩(wěn)定地工作。
現(xiàn)場操作箱控制級設有啟動、停止、急停按鈕，用于自動時的起/停以及緊急情況時的急停，與本地PLC柜控制級連鎖使用。
中控室上位顯示級作為控制系統(tǒng)的上位機，通過CPU聯(lián)接的通信模塊通過RS232、RS485或以太網聯(lián)結，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。

二、CNG天然氣壓縮機PLC控制柜系統(tǒng)工作原理及工藝流程
該控制系統(tǒng)設有手動和自動兩檔。
1、手動檔只用于調試和設備維修
通過面板上的選擇旋鈕選擇手動擋，此時開始檢測油池溫度，若油池溫度過低，觸摸屏上則顯示“油溫過低”，須啟動油加熱器加熱，此時，油加熱器為自動循環(huán)加熱，只有點擊停止加熱后，油加熱器才會停止循環(huán)加熱。當油池溫度達到起機溫度是方可起動壓縮機。
在手動控制方式下運行時，“風機起動”、“風機停止”、 “氣泵起動”、“氣泵停止”、 “油加熱起動”、“油加熱停止”、 “主機起動”、“主機停止”、以及各個電磁閥的打開與關閉都可單獨控制。
主機起動前必須先起動風機，停機時先停主機，再停風機。
具體過程如下：
電機啟動順序為：氣泵---風機—主機；然后關閉排污閥，一排—二排，打開回收返回閥延時關閉，在打開進氣閥。要停止壓縮機時，停機順序為：先關閉進氣閥，回收閥打開延時關閉，再打開排污閥，二級—一級，然后關閉主機—氣泵—風機。中壓閥根據(jù)高壓壓力的大小打開。

2、自動運行 
A、正常起動
系統(tǒng)上電后，將控制柜上的選擇開關打至自動檔位，開始檢測油池溫度，若油池溫度過低，觸摸屏上顯示“油溫過低”，同時油加熱器自動起動開始加熱，此時按主機起動無效；當油池溫度達到起機溫度時，給出允許起機信號，這時再次按下“起動”按鈕，才能執(zhí)行系統(tǒng)程序。
按下“起動”按鈕后，→氣泵起動，氣泵運行過載，顯示氣泵過載并返回初始狀態(tài)→正常，起動風機，風機運行過載，顯示風機過載，返回初始狀態(tài)→正常，起動主機，主機運行過載，顯示主機器過載，返回初始狀態(tài)→正常，關閉排污閥，延時打開進氣閥，關閉切換閥，卸荷閥。當高壓壓力達到高壓下中限（開低壓閥壓力設定）時中壓閥打開，當高壓壓力低于關中壓設定時中壓閥關閉
具體過程如下:
自動狀態(tài)按下啟動按鈕
↓（正常）
啟動冷卻風機電機→（不正常）→返回初始狀態(tài)，并報警。顯示
“冷卻風機電機運行故障” 
↓（正常）         
啟動氣泵→（不正常）→返回初始狀態(tài)，并報警。
↓（正常）    顯示“氣泵運行故障”
延時（氣泵壓力上升）
↓（正常）
軟啟動器啟動→（不正常）→返回初始狀態(tài)，并報警。顯示
↓（正常）               “軟啟動故障”
旁路接觸器工作→（3分鐘未動作）→返回初始狀態(tài)，復位所有輸出
↓（正常）             
回收返回閥打開，延時20秒關閉（延時可調）
↓（正常）
開啟進氣閥，關閉切換閥、卸壓閥，關閉排污閥
↓（正常）
延時（開啟報警時間）到開啟報警系統(tǒng)
↓（正常）
系統(tǒng)進入正常運行、監(jiān)控狀態(tài)。

B、正常停機
當有下列情況時實現(xiàn)正常停機：
1、高壓壓力實際值≧高壓壓力上中限設定（自動停機設定）；
2、手動按下停止按鈕
停機過程具體如下：
發(fā)出停機信號→關閉進氣閥→打開回收閥→延時關閉→打開排污閥（二級排污閥→一級排污閥）→停止主電機→打開切換閥、卸壓閥→停止氣泵電機→停止風機電機。
C、故障停機
當監(jiān)控發(fā)現(xiàn)故障時，系統(tǒng)聲光報警，同時觸摸屏上顯示相關信息：
1、檢測到各個壓力或溫度超過所設定范圍時，系統(tǒng)報警停機；
2、檢測到各個電機過載或軟起故障時, 系統(tǒng)報警停機.
3、緊急停機
當遇到緊急情況時，按下“急停”按鈕所有電機停止運行，重新啟動前，必須合上主回路斷路器。

三、CNG天然氣壓縮機PLC控制柜系統(tǒng)觸摸屏操作概述
壓縮機組PLC控制柜主要通過觸摸屏來實現(xiàn)人機的交互，完成各控制功能。
1、操作概述
在觸摸屏的不同界面上都有各個功能不同的控制按鈕，用手指單擊即可完成相應的控制要求。在“系統(tǒng)控制”界面中可查看“當前系統(tǒng)時間”、“累計運行時間”、“單次運行時間”的詳細信息以及系統(tǒng)報警狀態(tài)顯示。單擊“實時數(shù)據(jù)”、“故障查詢”、 “手動控制”、“參數(shù)設置”等按鈕時，可切換到相應的界面。如下圖：

2、界面介紹
在系統(tǒng)運行時，當系統(tǒng)有報警信息時，將自動切換到報警信息顯示界面。
下面主要介紹“手動控制”、“參數(shù)設置”等相關界面。
（1）、單擊“手動控制”按鈕，切換到“手動控制”畫面。
該畫面主要由不同功能的按鈕所組成，其中對設備的控制可單獨操作，當按下某一按鈕時，該按鈕以另一種狀態(tài)顯示。    
（2）、因為安全保護是應用系統(tǒng)不可忽視的問題，對于有不同類型的用戶共同使用的系統(tǒng)，必須要解決好授權與安全性問題。系統(tǒng)必須能夠依據(jù)用戶的使用權限允許或禁止其對系統(tǒng)的操作。本系統(tǒng)的觸摸屏程序中充分考慮了安全管理問題。為了防止其他人員對工程的修改，特別在 “參數(shù)設置”、“手動控制”部分設置了密碼和優(yōu)先級保護。打開“參數(shù)設置”、“手動控制”部分時，會彈出一個數(shù)字小鍵盤，要求操作員利用小鍵盤輸入密碼。單擊ESC按鈕退出修改，單擊“DEL”按鈕取消本次輸入，單擊“ENT”按鈕確認密碼輸入。只有輸入的密碼正確時方可進入“參數(shù)設置”、“手動控制”畫面。
進入“參數(shù)設置”畫面后，可以瀏覽和修改系統(tǒng)的各項參數(shù)設定值（包括停機報警、量程和各種控制時間值），其操作方法是，單擊需要修改的參數(shù)值或其旁邊的灰色按鈕，系統(tǒng)彈出一個數(shù)字面板，在該數(shù)字面板上顯示了當前參數(shù)的取值范圍等信息，在其上面可修改當前參數(shù)值。
（3）、在“系統(tǒng)菜單”畫面中，單擊“實時數(shù)據(jù)“按鈕，可切換到實時數(shù)據(jù)顯示界面，在該界面中可查看進氣壓力、排氣壓力等等。
（4）、在“系統(tǒng)菜單”畫面中，單擊“故障查詢“按鈕，可切換到故障查詢顯示界面，當系統(tǒng)出現(xiàn)報警信息時，系統(tǒng)畫面會自動切換到此界面。同時在該畫面還可顯示歷史報警信息。
（5）、在“系統(tǒng)控制”界面中，“故障復位”按鈕的作用是當系統(tǒng)發(fā)生故障時，單擊這個按鈕后，解除光報警，再次按控制柜上的“主機啟動“按鈕方可重新啟動系統(tǒng)。

結束語
CNG天然氣壓縮機PLC控制柜作為西安西馳電氣股份有限公司的主打產品之一，具備優(yōu)異的控制性能，目前產品已得到了用戶的普遍認可。該系統(tǒng)主要是以S7-200 為核心控制器，現(xiàn)場調試和運行表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，安全可靠，提高了壓縮機組的運行效率，實現(xiàn)了監(jiān)控和管理的自動化。