PLC控制系统在煤矿空压机中的应用

一、背景


空压机是一种用来压缩气体提高气体压力或输送气体的机械,其用途广泛,涉及工农业、国防、科技、民用等各个领域。然而,不足的是,绝大部分空压机都存在着耗电量大、控制方式落后、自动化程度不高等问题。尤其是一些用在煤炭、矿区的大型空压机,每天工作24小时,从不间断,其中很长一段时间都是在空载或轻载下运行,供气压力不稳,能耗巨大。

PLC控制系统在煤矿空压机中的应用


基于此,改变空压机的控制方式,提高空压机效率,降低能耗显得十分重要。尤其是当下国家“双碳”战略正进行地如火如荼的时候。那么问题来了,我们应该如何操作,才能改变空压机的控制方式,并达到增效降耗的目的?


这里,不妨看看矩形科技基于PLC和变频器设计的煤矿空压机自动控制系统,该系统功能强大,简化了空压机的操作,使得工作人员可以在计算机集控下完成各项工作,从而达到降低生产中的劳动强度和工作所需,以及保障生产系统安全稳定运行的目的。


二、系统设计


如图所示,系统主要由PLC、变频器、压力变送器、接触器、空气开关、互感器等电器元件组成。


PLC控制系统在煤矿空压机中的应用


系统核心部分采用矩形M48DR-PLC为控制原件,其是N80系列中最具有代表性的微型可编程控制器,具有48个输入/输出点位。标配通讯口RS232+RS485各一路(可扩展),标配4路高速脉冲输出,支持掉电保护,支持MODBUS/RUTZ主、从协议,及其他自由通讯协议。


PLC控制系统在煤矿空压机中的应用


PLC 由电源、CPU、模拟量输入、输出模块、开关量输入、输出模块等组成。用来实现电气部分的控制,包括五部分:起动、运行、停止、切换、报警及故障自诊桥。


起动:三台电机 MI,M2,M3(如上图所示)可以通过转换开关选择变频/工频启动。


运行:正常情况,电机M1处于交频调速状态,电动机 M2、M3 处于停机状态。现场压力变送器检测管网出口压力,并与给定值比较,经PID指令运算,得到频率信号,调节变频器的输出频率,以调节电动机的转速,从而达到所需压力的目的。


停止:按下停止按钮,PLC控制所有的接触器断开,变频器停止工作。


三、控制流程


如下图所示,图为系统的自动控制逻辑流程,开始运行后,有压力变送器采集信号,当压力符合要求时,即可进行下一步的启动运行,否则开始报警。


PLC控制系统在煤矿空压机中的应用


本系统与上位机的通信可采用以太网的形式,实现上位机的监控报警功能。与变频器的通信采用485通讯口方式,控制变频器的运行,读取电压、电流等相关参数。


四、优势特点


1、采用PLC控制的方式,过程简单清晰,造价成本低,易维护;


2、矩形M48 PLC性能稳定、本体最大输出6个轴,2路高速脉冲输入;


3、程序自主可控,用户可根据相关需求进行编程;


4、从已实施的项目来看,系统整体运行稳定,客户满意度高;


五、结语


国家工业化体系不断完善,PLC控制系统在工业化领域的应用是当代工业化发展的趋势。本控制系统具有价格实惠、控制方式简单、系统稳定等特点。符合当代工业控制系统的大部分要求,其核心控制器为矩形科技的M48DR型号PLC,具有输出控制稳定,控制点位多,运算功能强大等特点。


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