一、背景

空壓機是一種用來壓縮氣體提高氣體壓力或輸送氣體的機械，其用途廣泛，涉及工農業(yè)、國防、科技、民用等各個領域。然而，不足的是，絕大部分空壓機都存在著耗電量大、控制方式落后、自動化程度不高等問題。尤其是一些用在煤炭、礦區(qū)的大型空壓機，每天工作24小時，從不間斷，其中很長一段時間都是在空載或輕載下運行，供氣壓力不穩(wěn)，能耗巨大。

基于此，改變空壓機的控制方式，提高空壓機效率，降低能耗顯得十分重要。尤其是當下國家“雙碳”戰(zhàn)略正進行地如火如荼的時候。那么問題來了，我們應該如何操作，才能改變空壓機的控制方式，并達到增效降耗的目的？

這里，不妨看看矩形科技基于PLC和變頻器設計的煤礦空壓機自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)功能強大，簡化了空壓機的操作，使得工作人員可以在計算機集控下完成各項工作，從而達到降低生產中的勞動強度和工作所需，以及保障生產系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的目的。

二、系統(tǒng)設計

如圖所示，系統(tǒng)主要由PLC、變頻器、壓力變送器、接觸器、空氣開關、互感器等電器元件組成。

系統(tǒng)核心部分采用矩形M48DR-PLC為控制原件，其是N80系列中最具有代表性的微型可編程控制器，具有48個輸入/輸出點位。標配通訊口RS232+RS485各一路（可擴展），標配4路高速脈沖輸出，支持掉電保護，支持MODBUS/RUTZ主、從協(xié)議，及其他自由通訊協(xié)議。

PLC 由電源、CPU、模擬量輸入、輸出模塊、開關量輸入、輸出模塊等組成。用來實現(xiàn)電氣部分的控制，包括五部分：起動、運行、停止、切換、報警及故障自診橋。

起動：三臺電機 MI，M2，M3（如上圖所示）可以通過轉換開關選擇變頻/工頻啟動。

運行：正常情況，電機M1處于交頻調速狀態(tài)，電動機 M2、M3 處于停機狀態(tài)?，F(xiàn)場壓力變送器檢測管網出口壓力，并與給定值比較，經PID指令運算，得到頻率信號，調節(jié)變頻器的輸出頻率，以調節(jié)電動機的轉速，從而達到所需壓力的目的。

停止：按下停止按鈕，PLC控制所有的接觸器斷開，變頻器停止工作。

三、控制流程

如下圖所示，圖為系統(tǒng)的自動控制邏輯流程，開始運行后，有壓力變送器采集信號，當壓力符合要求時，即可進行下一步的啟動運行，否則開始報警。

本系統(tǒng)與上位機的通信可采用以太網的形式，實現(xiàn)上位機的監(jiān)控報警功能。與變頻器的通信采用485通訊口方式，控制變頻器的運行，讀取電壓、電流等相關參數(shù)。

四、優(yōu)勢特點

1、采用PLC控制的方式，過程簡單清晰，造價成本低，易維護；

2、矩形M48 PLC性能穩(wěn)定、本體最大輸出6個軸，2路高速脈沖輸入；

3、程序自主可控，用戶可根據(jù)相關需求進行編程；

4、從已實施的項目來看，系統(tǒng)整體運行穩(wěn)定，客戶滿意度高；

五、結語

國家工業(yè)化體系不斷完善，PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)化領域的應用是當代工業(yè)化發(fā)展的趨勢。本控制系統(tǒng)具有價格實惠、控制方式簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定等特點。符合當代工業(yè)控制系統(tǒng)的大部分要求，其核心控制器為矩形科技的M48DR型號PLC，具有輸出控制穩(wěn)定，控制點位多，運算功能強大等特點。

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