关键词：活塞式压缩机；卡特彼勒；艾里尔；控制逻辑；计时器
1压缩机控制布局
项目控制系统采用了Allen-Bradley PLC控制器，同时带有程序控制单级往复式压缩机加卸载。程序根据指南针公司的实践和建议设计开发，用于控制Caterpillar G3512LE发动机和两冲程往复式Ariel JGT / 2压缩机。Panel-View Plus 1000彩色触摸屏显示器作为HMI（人机界面）。HMI显示过程实时数据，程序，警报消息，设定点设置以及历史记录等。
标准控制布局图如下：.png)
2压缩机逻辑简述
在PLC中有一系列用于计时、监控功能过程控制的计时器。在该项目中，将警报/停车分类定义为4级，对过程进行有效控制，如下表A-1所示。
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C级 C级警报/停车功能被禁用，直到设备运行。之后“C级”对应的功能将分别被监视。如果该功能运行状况不正常，则会触发“C级”警报并导致报警/停机。
启动前确保已清除所有关机报警；通过查看HMI“启动”画面来确认。HMI上的“本地/远程”键位用于切换本地或远程启动方式。
2.1启动过程
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2.2.自动加载控制
当单元准备好加载时，在HMI“启动”画面上将显示“单元准备加载”状态信息。可以通过按HMI上的“加载”软按键或从站控制系统中的“Remote Load”来启动加载。
启动自动加载后，“CAT怠速/额定速度输出”将通电，发动机转速将上升至“发动机最小负荷转速”。发动机转速达到“最低负载速度”后，“负载/卸载控制”将开始从0渐渐增加到100％。如果不存在跨接条件，则吸/排压跨接PID控制器将跟踪“加载/卸载控制”。
吸气跨接PID控制，排气跨接PID控制以及加/卸载控制，三者的信号“低选”后进行分成控制。该信号用于控制循环控制阀开度和发动机转速。
当“低选”信号从0％变为100％时，再循环控制阀将从完全打开倾斜到完全关闭，并且发动机转速信号从“发动机最小负荷转速”变为“发动机最大负荷转速”。
如果吸气压力降至设定点以下，则吸气跨接PID将停止跟踪并开始控制。
如果排放压力超过设定点，则排放跨接PID将停止跟踪并开始控制。
可以按下HMI“启动”屏幕上的“卸载”软按键来自动卸载设备。加载/卸载控制输出斜升到0％。在标准设置下，发动机转速将升至最小负载转速，然后再循环阀将升至全开位置。
2.3停车前卸载与冷却
按下HMI上的“停车”软按键或打开了远程停车离散量输入，则会启动冷却停机程序，冷却计时器将开始。
在正常停车时，加/卸载控制输出将缓慢下降至0％。这将使发动机降至其最低负载速度，并且再循环阀将逐渐打开。当发动机转速降至CAT机组怠速阈值设定值以下时，CAT“怠速/额定转速”继电器将断电，然后发动机将减速至其怠速。
2.4停车与后润滑
当冷却计时器到期时，“CAT启动输入”继电器将断电，从而停止发动机。发动机速度输出重置为0％。“CAT驱动设备就绪”继电器将在7秒后断电。
后润滑计时器启动。压缩机润滑油泵的线圈通电，压缩机润滑油泵将启动，并运行持续一段预设的“后润滑时间”。
可以再次按下“停车”功能键以立即停止设备。可以按下“加载”软按键来取消冷却周期并加载设备。
如果离散停车开关跳闸或模拟量超出停机设定值，则停机程序启动。在停机时，“CAT启动输入”继电器将断电，从而停止发动机。发动机转速输出重置为0％。“CAT驱动设备就绪”继电器将在7秒钟后断电。“CAT怠速/额定速度”继电器将断电。
如果10秒钟后发动机没有停止，则CAT ESD继电器将失电。
后润滑计时器启动。压缩机润滑油泵的线圈通电，压缩机润滑油泵将在预设的后润滑时间内运行。
在HMI“启动”屏幕上，“单元状态”将显示“停车”。
3压缩机逻辑总结
可以看到，在指南针公司集成控制系统中，对于发动机和压缩机工艺的过程控制广泛采用了计时器，并对其进行了分类定义。采用计时器分类管理给过程的控制带来很多益处，包括：
1给过程的控制留出足够的缓冲时间，使得启停机，加卸载过程更加平稳可控；
2分类管理给程序的编写和纠错带来了极大的方便；
3不同的设备使用不同级别的计时器，相当于进行了设备间的“软隔离”，提高了现场设备的安全可靠性，阻止了事故连锁发生过程。
参考文献
[1] PN30309压缩机控制手册.
[2] 塔顶压缩机单元手册C-682压缩机控制手册.
[3] Caterpillar-ET 培训手册。
论文作者:祝青宇
论文发表刊物:《科学与技术》2019年19期
论文发表时间:2020/4/28
标签：压缩机论文; 发动机论文; 转速论文; 计时器论文; 设备论文; 继电器论文; 加载论文; 《科学与技术》2019年19期论文;