摘 要 :本文介紹由PLC和檢測儀表構(gòu)成的螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng),。此系統(tǒng)是結(jié)合實際應(yīng)用情況，對螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行的改造升級,。使用結(jié)果表明,，該系統(tǒng)操作合理，實時數(shù)據(jù)記錄和顯示方便直觀,，系統(tǒng)運行更加安全穩(wěn)定,。
1 引言
螺桿式壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于礦山、化工,、動力,、冶金、建筑,、機(jī)械,、制冷等行業(yè)，具有可靠性高和適用性強(qiáng)等優(yōu)點,，逐步替代了其他類型的壓縮機(jī),。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，螺桿式壓縮機(jī)的銷售量已占所有容積式壓縮機(jī)銷售量的80%以上,。今后，螺桿式壓縮機(jī)的市場份額仍將不斷擴(kuò)大,，特別是無油螺桿式壓縮機(jī)會獲得更快的發(fā)展,。
2 螺桿式壓縮機(jī)的基本工作原理
螺桿式壓縮機(jī)屬于容積式壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)氣缸內(nèi)裝有一對相互嚙合的螺旋形陰陽轉(zhuǎn)子,，兩個轉(zhuǎn)子都有幾個凹形齒,，兩者互相反向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子之間和機(jī)殼之間的間隙僅為5~10絲,，主轉(zhuǎn)子又稱陽轉(zhuǎn)子或凸轉(zhuǎn)子,，由發(fā)動機(jī)或電動機(jī)驅(qū)動,，其中大多數(shù)由電動機(jī)驅(qū)動。另一轉(zhuǎn)子又稱陰轉(zhuǎn)子或凹轉(zhuǎn)子,，由主轉(zhuǎn)子通過噴油形成的油膜進(jìn)行驅(qū)動,，或者由主轉(zhuǎn)子端和凹轉(zhuǎn)子端的同步齒輪驅(qū)動。
螺旋轉(zhuǎn)子凹槽經(jīng)過吸氣口時充滿氣體,。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,，轉(zhuǎn)子凹槽被機(jī)殼壁封閉，形成壓縮腔室,。當(dāng)轉(zhuǎn)子凹槽封閉后,，潤滑油被噴入壓縮腔室，起到密封,、冷卻和潤滑作用,。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)壓縮油氣混合物（即潤滑劑和空氣的混合物）時，壓縮機(jī)室容積減少,，向排氣口壓縮油氣混合物,。當(dāng)壓縮腔室經(jīng)過排氣口時，油氣混合物從壓縮機(jī)排出,，完成一個吸氣,、壓縮和排氣過程。螺桿式壓縮機(jī)的工作循環(huán)可以分為吸氣,、壓縮和排氣三個過程,。隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，每對相互嚙合的齒相繼完成相同的工作循環(huán),。
3 螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
早期的螺桿式壓縮機(jī)自控系統(tǒng)所安裝的儀器儀表安裝在現(xiàn)場儀表箱內(nèi),，無遠(yuǎn)程儀表，靠人工現(xiàn)場操作,。通過現(xiàn)場的壓力開關(guān),、差壓開關(guān)和溫度開關(guān)與電氣柜配合來控制壓縮機(jī)的啟動和停車操作。而溫度,、壓力,、差壓開關(guān)和電氣的接觸器、時間繼電器等互相配合,，實現(xiàn)壓縮機(jī)的自動保護(hù)連鎖功能,，保障壓縮機(jī)平穩(wěn)安全運行。這種控制方式的缺陷比較明顯,，因為操作人員無法詳細(xì)了解壓縮機(jī)的具體運行狀況,，而且此類儀表穩(wěn)定性較差，精度也較低,。
為了解決上述這些缺陷,，本控制系統(tǒng)的硬件部分由PLC,、監(jiān)測儀表、輸入設(shè)備,、輸出設(shè)備和觸摸屏等組成?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集采用遠(yuǎn)程儀表，用壓力變送器,、熱電阻來替換原來的壓力開關(guān),、差壓開關(guān)、溫度開關(guān)和現(xiàn)場溫度計,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳,，提高測量精度?？刂撇糠植捎肞LC和HMI,，利用PLC強(qiáng)大的邏輯控制和上位機(jī)的記錄分析功能，畫面友好直觀,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中顯示和操作,，完善機(jī)組安全連鎖保護(hù)功能，提高操作控制性能,。既可以保障集中安全運行,，又能夠使操作人員詳細(xì)了解機(jī)組的運行狀況。螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,。
圖1 螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示意圖
可編程控制器采用和利時公司的LM 3109,，改模塊I/O包括24通道24VDC輸入/16通道繼電器輸出，最大可以擴(kuò)展7個擴(kuò)展模塊,，用戶程序存儲空間為120K字節(jié),，掉電保持區(qū)為6K字節(jié)；擁有密碼保護(hù)和實時時鐘,；定時器計數(shù)器不限點,；基本指令340條，擴(kuò)展指令為47條,；通訊接口包括一個RS232和一個RS485,；支持專有協(xié)議（僅RS232）/MODBUD RTU協(xié)議/自由協(xié)議。觸摸屏用于工作狀態(tài),、數(shù)據(jù)已經(jīng)報警顯示和參數(shù)設(shè)定及遠(yuǎn)程控制,。
4 螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
螺桿式壓縮機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)由6臺電磁閥來實現(xiàn)。每臺電磁閥的開度可以為25%,、50%、75%,、100%,。壓縮機(jī)加載時,，工作時間少的先開啟，然后按照25%,、50%,、75%、100%四個能級依次開啟,。壓縮機(jī)卸載時,，工作時間多的先卸載，然后按照100%,、75%,、50%、25%四個能級依次關(guān)閉,。需要注意的是,，在25%能級時，先關(guān)閉壓縮機(jī),，延遲一定時間后再關(guān)閉25%電磁閥,。螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的主程序流程圖如圖4所示，加載和卸載流程圖如圖5所示,。
圖4 螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng)的主程序流程圖
圖5 螺桿式壓縮機(jī)加載和卸載流程圖
5 結(jié)論
本文介紹了基于和利時LM系列PLC的螺桿式壓縮機(jī)控制系統(tǒng),。采用此控制系統(tǒng)，壓縮機(jī)的工作狀況得到了改善,。特別是觸摸屏的使用,，可以對壓縮機(jī)的能量級和工作狀況進(jìn)行修改，使得系統(tǒng)的運行更加穩(wěn)定和安全,。
參考文獻(xiàn)
[ 1 ] 和利時LM系列PLC硬件手冊
[ 2 ] 董天祿,，螺桿式制冷機(jī)組及應(yīng)用；機(jī)械工業(yè)出版社
作者簡介：范戰(zhàn)松,，北京和利時自動化驅(qū)動技術(shù)有限公司,，市場拓展部，技術(shù)支持組,，技術(shù)支持工程師,。