CNG天然气压缩机PLC控制系统

该产品是西安西驰电气股份有限公司研制的天然气压缩机起动控制柜，其主要部件采用我公司自主研发的具有国际先进水平的电机软起动装置，PLC采用西门子S7-200可编程控制器进行集中控制以及友好的人机交互系统（触摸屏）除了控制供气系统压缩机的软起动外还可以对循环冷却水，润滑油，电机加热器、油加热器等辅助压缩机运行的系统进行控制，还可监控供气系统的各级进气压力及排气压力、压缩机冷却水压力、润滑油压力等，并配有声光报警系统，有压力不足或超限、主机过流、过载、缺相等情况下均可实现自动控制保护及报警。

一、CNG天然气压缩机PLC控制柜系统构成
压缩机PLC控制系统，按照系统功能及其布线，大致可以分为三个级。分别是本地PLC柜控制级、现场操作箱控制级、中控室上位显示级。
本地PLC柜控制级主要以连接在工艺设备上压缩机运行各级运行参数的二次仪表，包含温度、压力传感器、现场启动、停止、急停等主令按钮，以及执行各类阀门的电磁阀等电动执行机构。本地PLC柜控制级是控制系统的基础，为压缩机提供*直接的原始判断依据，二次仪表作为其核心部件，随着科学技术的进步，由隔爆型仪表逐步向本安型仪表过渡。常采用本安型仪表。执行阀门的开启、关闭是由电磁阀完成的。电磁阀由机械和电气控制部分构成。本地PLC柜控制级的核心控制器件使用较为普遍的西门子PLC可编程控制器，该控制器有自带的输入、输出、通信、电源等模块。对现场各种压力、温度信号采集和外部控制信号的快速、准确的响应，在PLC内部进行处理，运算和逻辑控制，使系统稳定地工作。
现场操作箱控制级设有启动、停止、急停按钮，用于自动时的起/停以及紧急情况时的急停，与本地PLC柜控制级连锁使用。
中控室上位显示级作为控制系统的上位机，通过CPU联接的通信模块通过RS232、RS485或以太网联结，上位机同下位机PLC控制器进行通信。上位机上面可以根据用户要求显示实时压缩机工艺系统，各种运行参数，故障报警，可以通过上位机画面手动遥控工艺系统阀门的开启和停止。并且可以显示历史数据，提供报表等功能。

二、CNG天然气压缩机PLC控制柜系统工作原理及工艺流程
该控制系统设有手动和自动两档。
1、手动档只用于调试和设备维修
通过面板上的选择旋钮选择手动挡，此时开始检测油池温度，若油池温度过低，触摸屏上则显示“油温过低”，须启动油加热器加热，此时，油加热器为自动循环加热，只有点击停止加热后，油加热器才会停止循环加热。当油池温度达到起机温度是方可起动压缩机。
在手动控制方式下运行时，“风机起动”、“风机停止”、 “气泵起动”、“气泵停止”、 “油加热起动”、“油加热停止”、 “主机起动”、“主机停止”、以及各个电磁阀的打开与关闭都可单独控制。
主机起动前必须先起动风机，停机时先停主机，再停风机。
具体过程如下：
电机启动顺序为：气泵---风机—主机；然后关闭排污阀，一排—二排，打开回收返回阀延时关闭，在打开进气阀。要停止压缩机时，停机顺序为：先关闭进气阀，回收阀打开延时关闭，再打开排污阀，二级—一级，然后关闭主机—气泵—风机。中压阀根据高压压力的大小打开。

2、自动运行
A、正常起动
系统上电后，将控制柜上的选择开关打至自动档位，开始检测油池温度，若油池温度过低，触摸屏上显示“油温过低”，同时油加热器自动起动开始加热，此时按主机起动无效；当油池温度达到起机温度时，给出允许起机信号，这时再次按下“起动”按钮，才能执行系统程序。
按下“起动”按钮后，→气泵起动，气泵运行过载，显示气泵过载并返回初始状态→正常，起动风机，风机运行过载，显示风机过载，返回初始状态→正常，起动主机，主机运行过载，显示主机器过载，返回初始状态→正常，关闭排污阀，延时打开进气阀，关闭切换阀，卸荷阀。当高压压力达到高压下中限（开低压阀压力设定）时中压阀打开，当高压压力低于关中压设定时中压阀关闭
具体过程如下:
自动状态按下启动按钮
↓（正常）
启动冷却风机电机→（不正常）→返回初始状态，并报警。显示
“冷却风机电机运行故障”
↓（正常）
启动气泵→（不正常）→返回初始状态，并报警。
↓（正常）显示“气泵运行故障”
延时（气泵压力上升）
↓（正常）
软启动器启动→（不正常）→返回初始状态，并报警。显示
↓（正常） “软启动故障”
旁路接触器工作→（3分钟未动作）→返回初始状态，复位所有输出
↓（正常）
回收返回阀打开，延时20秒关闭（延时可调）
↓（正常）
开启进气阀，关闭切换阀、卸压阀，关闭排污阀
↓（正常）
延时（开启报警时间）到开启报警系统
↓（正常）
系统进入正常运行、监控状态。

B、正常停机
当有下列情况时实现正常停机：
1、高压压力实际值≧高压压力上中限设定（自动停机设定）；
2、手动按下停止按钮
停机过程具体如下：
发出停机信号→关闭进气阀→打开回收阀→延时关闭→打开排污阀（二级排污阀→一级排污阀）→停止主电机→打开切换阀、卸压阀→停止气泵电机→停止风机电机。
C、故障停机
当监控发现故障时，系统声光报警，同时触摸屏上显示相关信息：
1、检测到各个压力或温度超过所设定范围时，系统报警停机；
2、检测到各个电机过载或软起故障时, 系统报警停机.
3、紧急停机
当遇到紧急情况时，按下“急停”按钮所有电机停止运行，重新启动前，必须合上主回路断路器。

三、CNG天然气压缩机PLC控制柜系统触摸屏操作概述
压缩机组PLC控制柜主要通过触摸屏来实现人机的交互，完成各控制功能。
1、操作概述
在触摸屏的不同界面上都有各个功能不同的控制按钮，用手指单击即可完成相应的控制要求。在“系统控制”界面中可查看“当前系统时间”、“累计运行时间”、“单次运行时间”的详细信息以及系统报警状态显示。单击“实时数据”、“故障查询”、 “手动控制”、“参数设置”等按钮时，可切换到相应的界面。如下图：

2、界面介绍
在系统运行时，当系统有报警信息时，将自动切换到报警信息显示界面。
下面主要介绍“手动控制”、“参数设置”等相关界面。
（1）、单击“手动控制”按钮，切换到“手动控制”画面。
该画面主要由不同功能的按钮所组成，其中对设备的控制可单独操作，当按下某一按钮时，该按钮以另一种状态显示。
（2）、因为安全保护是应用系统不可忽视的问题，对于有不同类型的用户共同使用的系统，必须要解决好授权与安全性问题。系统必须能够依据用户的使用权限允许或禁止其对系统的操作。本系统的触摸屏程序中充分考虑了安全管理问题。为了防止其他人员对工程的修改，特别在 “参数设置”、“手动控制”部分设置了密码和优先级保护。打开“参数设置”、“手动控制”部分时，会弹出一个数字小键盘，要求操作员利用小键盘输入密码。单击ESC按钮退出修改，单击“DEL”按钮取消本次输入，单击“ENT”按钮确认密码输入。只有输入的密码正确时方可进入“参数设置”、“手动控制”画面。
进入“参数设置”画面后，可以浏览和修改系统的各项参数设定值（包括停机报警、量程和各种控制时间值），其操作方法是，单击需要修改的参数值或其旁边的灰色按钮，系统弹出一个数字面板，在该数字面板上显示了当前参数的取值范围等信息，在其上面可修改当前参数值。
（3）、在“系统菜单”画面中，单击“实时数据“按钮，可切换到实时数据显示界面，在该界面中可查看进气压力、排气压力等等。
（4）、在“系统菜单”画面中，单击“故障查询“按钮，可切换到故障查询显示界面，当系统出现报警信息时，系统画面会自动切换到此界面。同时在该画面还可显示历史报警信息。
（5）、在“系统控制”界面中，“故障复位”按钮的作用是当系统发生故障时，单击这个按钮后，解除光报警，再次按控制柜上的“主机启动“按钮方可重新启动系统。

结束语
CNG天然气压缩机PLC控制柜作为西安西驰电气股份有限公司的主打产品之一，具备优异的控制性能，目前产品已得到了用户的普遍认可。该系统主要是以S7-200 为核心控制器，现场调试和运行表明，该系统运行稳定，安全可靠，提高了压缩机组的运行效率，实现了监控和管理的自动化。