當(dāng)壓縮空氣需求量大時(shí)，為了保證可靠供應(yīng)，就需要安裝多臺(tái)空氣壓縮機(jī)。某單位是鐵路貨運(yùn)編組站，有五臺(tái)壓縮機(jī)，安裝時(shí)間、空壓機(jī)型號(hào)并不相同。而最多3臺(tái)工作即可滿足要求，另外2臺(tái)作為備用。要求五臺(tái)壓縮機(jī)工作時(shí)間基本相同，當(dāng)有一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)就自動(dòng)停機(jī)，當(dāng)故障消除時(shí)又自動(dòng)投入。故障發(fā)生后，備用機(jī)在需要時(shí)投入運(yùn)行。我們根據(jù)工程要求，設(shè)計(jì)了自動(dòng)輪換的PLC軟件。由工控機(jī)+組態(tài)軟件作為監(jiān)視管理用。PLC采用了正航A5系列。
一． 概述
幾個(gè)名詞
五臺(tái)機(jī)器根據(jù)其工作狀況不同，可以分為以下幾種工況。
運(yùn)行：空壓機(jī)正在運(yùn)轉(zhuǎn)中，正在對(duì)系統(tǒng)供應(yīng)壓縮氣體。
停機(jī)：沒(méi)有運(yùn)行。如果儲(chǔ)罐壓力低于設(shè)定值時(shí)，可以投入運(yùn)行。
待機(jī)：沒(méi)有運(yùn)行，也不在停機(jī)狀態(tài)。即便是壓力低于設(shè)定壓力也不會(huì)啟動(dòng)。
故障；空壓機(jī)出現(xiàn)故障，等待維修，無(wú)法投入運(yùn)行。
主機(jī)：當(dāng)壓力低時(shí)，最先啟動(dòng)的那臺(tái)為主機(jī)。
補(bǔ)機(jī)：當(dāng)主機(jī)已經(jīng)運(yùn)行壓力仍然低于要求壓力時(shí)，要補(bǔ)充啟動(dòng)的機(jī)器為補(bǔ)機(jī)。
五臺(tái)壓縮機(jī)依次編號(hào)為1、2、3、4、5號(hào)。
其中處在運(yùn)行中的壓縮機(jī)最多為3臺(tái)。停機(jī)的壓縮機(jī)應(yīng)該保證為0、1或2臺(tái)。待機(jī)的壓縮機(jī)最多為2臺(tái)。故障機(jī)最多為2臺(tái)。主機(jī)為1臺(tái)，補(bǔ)機(jī)為2臺(tái)。
壓力設(shè)置
壓力由模擬量模塊采集，以數(shù)字形式設(shè)置壓力段。壓力由壓力變送器采集，轉(zhuǎn)換為DC 0-10V電壓，送給PLC的模擬量模塊。經(jīng)過(guò)調(diào)零及增益調(diào)整，0-1Mpa對(duì)應(yīng)數(shù)字量為0-1000。要求的壓力范圍為0.62-0.75Mpa，對(duì)應(yīng)數(shù)字量為620-750。
控制要求
五臺(tái)壓縮機(jī)中有三臺(tái)運(yùn)行即滿足壓力需求。開(kāi)機(jī)前首先要選擇主機(jī)。沒(méi)有故障機(jī)時(shí)，一旦主機(jī)選定，輔機(jī)依次為主機(jī)后的2臺(tái)。主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，主機(jī)后最近的輔機(jī)上升為主機(jī)，原來(lái)排在補(bǔ)機(jī)后的待機(jī)壓縮機(jī)上升為停機(jī)狀態(tài)。當(dāng)輔機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，最近的處在待機(jī)狀態(tài)的壓縮機(jī)上升為停機(jī)狀態(tài)。本程序中主機(jī)的選擇要通過(guò)手動(dòng)操作完成。在無(wú)故障時(shí)，如1號(hào)機(jī)為主機(jī)，2、3好為輔機(jī)，2、3號(hào)為主機(jī)時(shí)，依此類推。當(dāng)4號(hào)為主機(jī)時(shí)，5號(hào)及1號(hào)為補(bǔ)機(jī)。當(dāng)5號(hào)為主機(jī)時(shí)，1、2號(hào)為補(bǔ)機(jī)。依此循環(huán)。
當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，維修完成后，要手動(dòng)復(fù)位；視其所排的次序及其后的機(jī)器工作狀態(tài)來(lái)決定其能否投入正常狀態(tài)。如果壓力高，其次序后的機(jī)器都沒(méi)有運(yùn)行它可以投入正常狀態(tài)。比如1號(hào)為主機(jī)，2號(hào)要恢復(fù)故障，當(dāng)按下其復(fù)位按鈕后，3號(hào)如正運(yùn)行，它要等3號(hào)停機(jī)后才能恢復(fù)為1號(hào)主機(jī)，在3號(hào)停機(jī)前它一直等待。2號(hào)恢復(fù)為1號(hào)補(bǔ)機(jī)后，原來(lái)的2號(hào)補(bǔ)機(jī)變成待機(jī)狀態(tài)。
初始啟動(dòng)時(shí)，空氣儲(chǔ)罐壓力為0。先啟動(dòng)第一臺(tái)。如壓力不夠，在B點(diǎn)以下，經(jīng)過(guò)一段延時(shí)啟動(dòng)第二臺(tái)。當(dāng)壓力檢測(cè)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)，還在A點(diǎn)以下時(shí)，啟動(dòng)第三臺(tái)。最多啟動(dòng)三臺(tái)。每臺(tái)啟動(dòng)后要壓力檢測(cè)要經(jīng)過(guò)延時(shí)處理，以防止在壓力臨界時(shí)頻繁啟動(dòng)停止。延時(shí)的時(shí)間根據(jù)系統(tǒng)狀況確定，本程序中為T1是60S。當(dāng)壓力達(dá)到或超過(guò)D點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)，本程序中為T2是5S，壓力仍在D點(diǎn)以上即停止最后啟動(dòng)的那臺(tái)，即2號(hào)補(bǔ)機(jī)。壓力達(dá)到或超過(guò)E點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過(guò)延時(shí)檢測(cè)停 1號(hào)補(bǔ)機(jī)。壓力達(dá)到或超過(guò)F點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過(guò)延時(shí)檢測(cè)停主機(jī)，三臺(tái)全部停止，都處在停機(jī)狀態(tài)。
二．程序的編寫
本程序?yàn)橄绕鸷笸７绞娇刂疲鳈C(jī)手動(dòng)選擇。故障恢復(fù)按鈕按下后要等條件允許才恢復(fù)。本程序的思路適合于各種有步進(jìn)功能的PLC。
2．1 程序的基本結(jié)構(gòu)
模擬輸入模塊調(diào)零并調(diào)整增益以滿足要求。模擬量在程序中并不經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理，僅用作壓力界限的判斷。程序有自動(dòng)運(yùn)行程序，有手動(dòng)運(yùn)行程序。在手動(dòng)時(shí)，各臺(tái)壓縮機(jī)由手動(dòng)起停操作。在自動(dòng)模式時(shí)，有步進(jìn)程序控制。
序中壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)控制采用步進(jìn)程序判斷。當(dāng)選擇好主機(jī)并按下啟動(dòng)按鈕時(shí)程序進(jìn)入步進(jìn)程序。由壓力界限值及實(shí)時(shí)采集的壓力值判斷應(yīng)啟動(dòng)的臺(tái)數(shù)。
2．2 步進(jìn)程序
當(dāng)選擇好主機(jī)后，輔機(jī)就為其次序號(hào)碼后面的機(jī)器。“自動(dòng)啟動(dòng)”按鈕按下時(shí)，就啟動(dòng)步進(jìn)程序。步進(jìn)程序有1臺(tái)運(yùn)行的程序，有2臺(tái)運(yùn)行的程序，有3臺(tái)運(yùn)行的程序。
2.3 系統(tǒng)的保護(hù)
初始開(kāi)機(jī)或當(dāng)壓力由高向低變化時(shí)，要啟動(dòng)多臺(tái)機(jī)器時(shí)，要延時(shí)一段時(shí)間在增加一臺(tái)機(jī)器投入運(yùn)行。本程序中延時(shí)時(shí)間為60S。而當(dāng)壓力升高時(shí)，也需要延時(shí)，但延時(shí)時(shí)間設(shè)置為5S。是因?yàn)閴毫σ欢ú荒艹^(guò)上限。延時(shí)的作用還可減少壓力在判斷點(diǎn)處時(shí)，頻繁啟動(dòng)、停止機(jī)器。
而空壓機(jī)本身還有自己的壓力超高保護(hù)。當(dāng)用自動(dòng)控制時(shí)，它本身的高壓保護(hù)點(diǎn)設(shè)置高于三臺(tái)全不啟動(dòng)的F點(diǎn)。當(dāng)PLC系統(tǒng)故障時(shí)，恢復(fù)原來(lái)的設(shè)置即可。它又可以正常手動(dòng)運(yùn)行了。
當(dāng)上位機(jī)——工控機(jī)出問(wèn)題時(shí)，并不影響下位機(jī)PLC的運(yùn)行，還可以繼續(xù)工作。等工控機(jī)的維修完畢，投入工作，仍然工作正常。
三． 上位機(jī)及組態(tài)軟件
上位機(jī)采用研華IPC610。組態(tài)軟件采用MCGS。在上位機(jī)監(jiān)視各臺(tái)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。各臺(tái)機(jī)器的工況一目了然。當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)工控機(jī)發(fā)出聲音報(bào)警。當(dāng)有某臺(tái)機(jī)器工況變化時(shí)，工控機(jī)以聲音形式報(bào)告。工控機(jī)的聲音是事先錄制好的聲音文件，在需要時(shí)由MCGS調(diào)用。
