PLC與WinCC下空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)改造方法分析

彭亮

（遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121000）

隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，空氣壓縮機(jī)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中運(yùn)行環(huán)境以及運(yùn)行方式發(fā)生了明顯的變化，其中電控系統(tǒng)作為空氣壓縮機(jī)的主要應(yīng)用設(shè)備之一，其運(yùn)行質(zhì)量直接決定著最終空氣壓縮機(jī)的應(yīng)用質(zhì)量。因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)對(duì)空氣壓縮機(jī)中電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，這種方式能夠提高系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行質(zhì)量。要想達(dá)到這一目標(biāo)，就必須對(duì)空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)運(yùn)行中的影響因素進(jìn)行分析，制定針對(duì)性的改造方案。

1 空氣壓縮機(jī)

空氣壓縮機(jī)主要應(yīng)用在礦山工程中，負(fù)責(zé)對(duì)礦井風(fēng)動(dòng)機(jī)械以及主井卸煤機(jī)提供動(dòng)力，因此空氣壓縮機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中的安全性和運(yùn)行質(zhì)量直接決定著礦山工程的實(shí)施質(zhì)量。在對(duì)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行控制的過(guò)程中，主要控制方法包括傳統(tǒng)控制法以及現(xiàn)代控制法等，以上兩種方式雖然都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行控制，但是在此過(guò)程中需要一定的人工控制，為了讓空氣壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，則需要對(duì)空氣壓縮機(jī)中的電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，這種方式能夠提高空氣壓縮機(jī)的自動(dòng)化以及規(guī)范化。目前該系統(tǒng)已經(jīng)正式投入使用，并且在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中保持著較高的穩(wěn)定性以及可靠性，還具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

2 影響空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要因素

空氣壓縮電控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中要想保證較高的運(yùn)行質(zhì)量，就必須對(duì)其中的影響因素進(jìn)行研究，目前，影響該系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的因素主要包括以下內(nèi)容。

電控系統(tǒng)中設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)一定問(wèn)題，其中主要包括儀表和線路出現(xiàn)老化問(wèn)題，導(dǎo)致其整體的運(yùn)行性能不夠穩(wěn)定，甚至在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)運(yùn)行警報(bào)以及停止運(yùn)行等情況，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。由此可以看出，在對(duì)空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行完善的過(guò)程中，需要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量檢查，避免設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行老化現(xiàn)象。

空氣壓縮機(jī)的控制型號(hào)不統(tǒng)一，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，由于管理人員的失誤等因素，導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)中控制柜的型號(hào)不同，同時(shí)其中的配件也不同，這就導(dǎo)致在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)線頭接口混亂以及管理維護(hù)難度高等現(xiàn)象，影響系統(tǒng)運(yùn)行流暢性的同時(shí)，增加運(yùn)行的復(fù)雜程度。

員工的工作效率低，該系統(tǒng)在運(yùn)行中，相關(guān)管理人員需要對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，在此過(guò)程中不僅工作效率不高，還會(huì)造成大量的人員浪費(fèi)現(xiàn)象。另外，工作人員長(zhǎng)時(shí)間在這種環(huán)境中進(jìn)行工作，由于噪音較大，對(duì)自身身體健康的危害也較大。

冷卻水是系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的重要組成部分，主要起到對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行冷卻的目的，但是如果冷卻水在實(shí)際供應(yīng)過(guò)程中出現(xiàn)供應(yīng)中斷以及數(shù)量較少等現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中氣缸的溫度逐漸升高，潤(rùn)滑油出現(xiàn)氣化，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)爆炸，影響空氣壓縮機(jī)的冷卻質(zhì)量。除此之外，還會(huì)導(dǎo)致空氣壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)生產(chǎn)效率低等情況。由此可以看出，在對(duì)空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行管理的過(guò)程中，需要對(duì)冷卻水的流動(dòng)性、水的溫度以及水位情況進(jìn)行檢查，保證冷卻水的運(yùn)行質(zhì)量。

電能是空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)中的運(yùn)行動(dòng)力，在此過(guò)程中如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)運(yùn)行故障，將會(huì)導(dǎo)致機(jī)器在運(yùn)行中出現(xiàn)停止運(yùn)行等情況。因此在對(duì)系統(tǒng)中的電力設(shè)備進(jìn)行檢查的過(guò)程中，需要對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行情況、電流電壓運(yùn)行的穩(wěn)定情況以及電動(dòng)機(jī)溫度進(jìn)行檢測(cè)，由此可以看出，在對(duì)空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行改造的過(guò)程中，要在影響因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)完善，這種方式能夠保證電控系統(tǒng)最終完善改造質(zhì)量。

3 PLC與WinCC空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)的改造方法

3.1 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體改造的方法

在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體改造的過(guò)程中，可以將整個(gè)電控系統(tǒng)分為三個(gè)層面進(jìn)行研究，其中主要包括管理監(jiān)控層、設(shè)備監(jiān)控層以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層幾方面內(nèi)容，其中管理監(jiān)控層主要由監(jiān)視站構(gòu)成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將多個(gè)建設(shè)站相互連接，這種方式能夠提高監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的傳輸質(zhì)量。設(shè)備控制層主要由服務(wù)器以及PLC構(gòu)成，在此過(guò)程中，每個(gè)PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行連接，這種方式能夠保證各個(gè)PLC之間的運(yùn)行效率?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層主要包括傳感器、執(zhí)行器、空氣壓縮機(jī)以及水泵房構(gòu)成，其中每個(gè)空氣壓縮機(jī)上對(duì)應(yīng)一個(gè)傳感器以及一個(gè)執(zhí)行器，提高電控系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

在對(duì)空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行改造的過(guò)程中，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行改造，這種方式能夠保證最終系統(tǒng)整體的改造質(zhì)量。在此過(guò)程中可以采用分布式結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行控制，利用上位對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。同時(shí)上位監(jiān)控系統(tǒng)是其中的主要設(shè)備。在該系統(tǒng)中，每一個(gè)PLC對(duì)應(yīng)一個(gè)空氣壓縮水泵房，配合系統(tǒng)中主站的運(yùn)行質(zhì)量，這種完善方式能夠增加電控系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時(shí)還能能夠降低運(yùn)行難度。在PLC與WinCC下對(duì)空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行控制的過(guò)程中，可以根據(jù)以下原則進(jìn)行：對(duì)電控系統(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行改造，在此過(guò)程中，需要對(duì)電控系統(tǒng)中的傳感器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)行檢查，如果最終檢測(cè)結(jié)果顯示設(shè)備老化，則需要對(duì)其進(jìn)行更換，保證空氣壓縮機(jī)中設(shè)備運(yùn)行的高效性，最終達(dá)到提高系統(tǒng)整體運(yùn)行質(zhì)量的目的。

對(duì)設(shè)備控制層進(jìn)行完善，在此過(guò)程中主要的控制方法就是利用PLC對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，主要包括設(shè)備的單獨(dú)控制以及設(shè)備的遠(yuǎn)程控制兩種，其中單獨(dú)控制指的是一個(gè)PLC對(duì)應(yīng)一個(gè)設(shè)備，對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的控制。遠(yuǎn)程控制的控制方式也是一對(duì)一，但是這種控制方式能夠在較遠(yuǎn)的距離中實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制。以上兩種控制方式在實(shí)際應(yīng)用中的共同點(diǎn)在于都是通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制的，這種計(jì)算機(jī)控制方式能夠在保證控制準(zhǔn)確性的同時(shí)，提高控制的反應(yīng)速度，最終達(dá)到提高控制效率的目的。

對(duì)管理監(jiān)控層進(jìn)行控制的過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)出一個(gè)科學(xué)合理的完善方案，管理監(jiān)控層起到的主要作用就是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及電力設(shè)備控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控管理，對(duì)其進(jìn)行完善改造，能夠提高監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控質(zhì)量，保證施工人員能夠?qū)﹄娍叵到y(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行及時(shí)掌握，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.2 系統(tǒng)下機(jī)位的改造方法

在對(duì)系統(tǒng)下機(jī)位進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以從以下幾個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行完善改造。

第一方面，對(duì)CPU的模式進(jìn)行選型，在此過(guò)程中主要使用的型號(hào)包括CPU226、CPU224XP。CPU226其中包括24入開(kāi)關(guān)，16出開(kāi)關(guān)，一共40個(gè)點(diǎn)。CPU224主要包括14入開(kāi)關(guān)、10出開(kāi)關(guān)以及2入開(kāi)關(guān)以及1出開(kāi)關(guān)兩種。在對(duì)CPU進(jìn)行型號(hào)選擇的過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，例如，系統(tǒng)中包含較多的數(shù)字量以及模擬量，則可以利用CPU226的型號(hào)對(duì)其進(jìn)行完善。

第二方面，對(duì)PLC的擴(kuò)展模型進(jìn)行選擇，在此過(guò)程中需要根據(jù)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中的輸出點(diǎn)數(shù)以及輸入點(diǎn)數(shù)進(jìn)行，其中EM233中包含16入和16出，EM231中包含4入，EM235中包含4入和1出，根據(jù)不同的需求情況可以對(duì)PLC拓展模型進(jìn)行選擇。

第三方面，對(duì)傳感器進(jìn)行型號(hào)選擇，該系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中主要包括壓力傳感器、溫度傳感器、水位傳感器以及水溫傳感器等。在對(duì)傳感器進(jìn)行選擇的過(guò)程中可以根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇，在一級(jí)排氣壓力中，氣壓要在0.25MPa以下，潤(rùn)滑油的壓力要在0.1～0.3之間。在二級(jí)排氣壓力中，氣壓和風(fēng)壓都需要選擇小于0.88MPa。

3.3 系統(tǒng)上機(jī)位的改造方法

在對(duì)系統(tǒng)上機(jī)位進(jìn)行改造的過(guò)程中，需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)的架構(gòu)以及上位組態(tài)設(shè)計(jì)進(jìn)行完善，其中網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)架構(gòu)主要包括DP主站以及DP從站，二者之間通過(guò)DP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。在對(duì)上位組態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，第一步需要建立一個(gè)變量連接，第二步進(jìn)行畫面組態(tài)，其中主要包括對(duì)空氣壓縮機(jī)以及水泵房進(jìn)行控制，對(duì)二者進(jìn)行變量連接。主頁(yè)面中主要包括用戶管理系統(tǒng)、退出系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)等，根據(jù)不同的操作要求對(duì)以上選項(xiàng)進(jìn)行選擇。進(jìn)行畫面組態(tài)根據(jù)的目的是對(duì)空氣壓縮機(jī)中電控系統(tǒng)的工藝流程進(jìn)行展示，通過(guò)對(duì)頁(yè)面上的按鈕進(jìn)行操控，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，保證電控系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著人們對(duì)空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)的關(guān)注程度越來(lái)越高，如何提高空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，成為有關(guān)人員關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)PLC與WinCC下空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)的改造方法進(jìn)行研究，能夠有效提高空氣壓縮機(jī)電控系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，同時(shí)還能夠降低該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障的幾率。

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