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用PLC和变频器实现石油气压缩机的自动控制

www.cechina.cn2009.09.25阅读 10241

        山东滨化集团有限公司有2台石油气压缩机,单机额定功率75kW,一开一备运行方式,而在实际生产中只需大约45kW输出功率。压缩机在低于额定工况下运转,负载率较低,而且其风压与流量大小要*手动阀调节,操作困难,也浪费大量电能。为此,考虑采用变频调速技术进行改造,用PLC实现自动调节和各种控制功能。运行实践证明,该方案稳定可*,经济效果明显。
        一 工艺要求
        (1)正常生产过程中,2台压缩机应至少有1台运行,即使在相互切换时,也不允许发生两台机器全部停止的现象。
        (2)保持压缩机出口压力在预定值上。
        (3)能实现对压缩机运行状态
进行分析,以实现预测性检修。
        二 系统控制原理
        (1)工艺专业设定压缩机管网正常出口压力为P1,而现场实际测定压力为P2,根据ΔP(=P2-P1)值大小由PLC内PID功能模块进行PID运算CONTROL ENGINEERING China版权所有,控制变频器来改变电动机转速,达到所要求的压力。当ΔP>0时www.cechina.cn,现场压力偏高,则提高变频器输出频率,使电动机转速加快,提高实际风压;当ΔP<0时www.cechina.cn,现场压力偏低,则使转速降低www.cechina.cn,ΔP减小。这样不断调整,使ΔP趋于0,现场实际压力在设定压力附近波动,保证压力稳定。系统结构如图1。

系统结构


        (2)压缩机长期运行,造成各部件间隙变大,这样引起的振动会越来越大,容易造成压缩机各部件的损坏。由PLC对现场振动情况进行判断分析,可提前对压缩机进行计划性维护保养,这样可大大延长设备的使用寿命,提高设备运行可*性,减少设备故障引起的非计划性停车。
        三 设计方案
        该方案主要由1台Siemens ECO1-7500/3变频器、1台S7-200型PLC(CPU215/216,配套EM235扩展模块)以及接触器、操作按钮、1台现场压力变送器和2台振动测量装置(振动变送器)组成,用PLC实现压缩机出口压力单回路闭环PID控制以及压缩机起动、停止、切换、故障处理等各种电气控制功能,由振动变送器对压缩机状态进行监控分析,以实现预测性维护维修。主回路如图2。

主回路


        (1)PID运算功能的实现
        S7-200系列中CPU215/216具有32位浮点运算指令和内置PID调节运算指令等特殊功能。使用时,只需在PLC内存中填写1张PID控制参数表(见下表),再执行指令:PID TABLE,LOOP,即可完成PID运算。其中操作数TABLE使用变量存储器VBx,用来指明控制环的起始地址;操作数LOOP是控制环号(常数,0~7)。编号为2、4、5、6、7的参数固定不变,可在PLC主程序中设定;编号为1、3、8、9的参数具有实时性,须在调用PID指令时填入。

PID运算功能的实现

        由于S7-200输入和输出为开关量控制工程网版权所有,而变频器、压力变送器和振动变送器的信号为模拟量,因此EM235模块要实现D/A转换。一个EM235模块可同时扩展3路模拟量输入通道(接1路压力信号控制工程网版权所有,2路振动信号)和1路模拟量输出通道(接至变频器)。
        (2)起动
        M1和M2各有两种起动方式,可通过转换开关选择变频/工频起动方式。
        (3)运行
  
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