摘要：约克压缩机的昆腾LX控制器，因工作环境差和产品更新换代快，出现黑屏和无故重启故障无法采用配件更换的方法解除。为彻底消除隐患，采用PLC和触摸屏方案，对其控制系统进行更换，并编写相关程序和组态监控画面。经调试试运行，压缩机运行可靠，无类似故障发生，为稳定生产提供了安全保障。
关键词：压缩机 控制器 黑屏 重启PLC 触摸屏
1. 引言
约克压缩机被广泛应用于化工领域，提供工业冷冻、气体压缩等功能。控制系统采用的是昆腾LX控制器，其是一台基于工业系统的计算机，操作系统平台为linux，采用串口与外围IO板进行通信，完成数据采集和控制功能。
压缩机工作时，会产生很大的噪声和振动，控制柜内裸露的电路板极易出现接触不良，甚至腐蚀，时常出现控制器操作失灵、黑屏和无故重启，严重影响整个生产线的稳定运行。随着控制柜不断更新换代，约克昆腾控制柜已经升级到HD系列，昆腾LX已经停产，厂家已经停止了配件的供应与维修服务，控制器和外围IO板采用的是非标设备，通用性差，升级困难。而PLC使用灵活，通用性强，可靠性高，抗干扰能力强，接口简单、维护方便、性价比高，编程简单、易于改造，特别适用于工业控制；触摸屏是一种连接人和机器的人机界面，它代替了原始的控制台和显示器，可用于数据显示和参数设置，并且可以用动态曲线的形式描述系统的控制过程；扩展了PLC的功能，减少了按钮、开关、仪表等仪器的使用，在自动化控制系统中有着广泛的应用，为用户提供了人机交互友好的操作方法。
2.系统架构
整体系统架构如下图1所示：
图1 系统架构
触摸屏采用于smart line 1000 ie系列[1]，分辨率为800X480，有1个以太网接口RJ45，最大通信速率100Mbits/s。本方案利用工业以太网接口与PLC通信，实现整个机组的运行监控、报警、参数设置、趋势查询等功能。
CPU采用S7-200 SMART CPU ST30[2]，其本身集成1 个RS485 接口，用于与第三方通信；1个以太网口，用于下载程序及与触摸屏通信；其本体具有18个DI和12个DO接口，用于连接现场的开关量输入信号和输出设备，详细接入信号及设备如下图2所示：
图2 CPU模块接线
AI模块选用SM AI04，其具有4个模拟量输入通道，可接入1~5VDC电位计信号，4~20mA压力和电流等信号。详细接入信号如下所图3所示：
图3 AI模块接线
由于现场温度传感器未配置温度变送器，故配置RTD模块，用于直接连接现场的温度仪表。RTD模块选用EM AR04，可接入4个16位精度的RTD信号。详细接入信号如下所图4所示：
图4 RTD模块接线
3.软件设计
软件设计包括PLC程序编写和人机界面组态。PLC程序包括对现场仪表的模块量信号进行量程转换回路，压缩机的连锁保护、报警、启停控制回路以及与第三方进行通信回路；人机界面组态包括对压缩机运行状态、电机电流、介质温度和压力等信号进行显示，用户参数值设定，压缩机启停按钮，运行时间统计，故障报警及历史趋势查询等。
主要设备的控制功能如下：
1)能级控制[3]：根据吸气压力与设定值的差，按照一定的比例(差值大时，采用大比例度，快速调节；差值小时，采用小比例度，稳定调节)，控制四通电磁阀的通断时间，从而控制滑阀的移动距离，使吸气压力维持在设定值附近，实现压缩机的加载和卸载功能，达到能量调节的目的。
2)自动启停控制：吸气压力大于高限设定值时，延时启动压缩机；低于低限设定值时，自动停机。
3)吸气压力低保护功能：吸气压力小于高高限设置值时，禁止加载；小于高限设置值时，强制卸载；小于低限设定值时，立即报警；小于低低限设定值时，故障停机。
4)排气温度、排气压力和吸气压力高保护功能：以上参数大于低低限设定值时，禁止加载；大于低限设定值时，强制卸载；大于高限设定值时，立即报警；大于高高限时，故障停机。
5)经济器开关控制：能量大于高限设定值时，自动打开；小于低限设定值时，自动关闭。
6)油分温度、供油温度和油压低保护：以上参数小于低限设定值时，立即报警。小于低低限设定值时，故障停机。
7)供油温度、电机轴承温度、绕组温度和过滤器压力高保护：以上参数大于高限设定值时，立即报警；大于高高限设定值时，故障停机。
8)通信功能：定义MODBUS RTU协议中通信地址、波特率、数据位、停止位、奇偶校验等功能，通过RS485接口，把压缩机的运行数据传送到上级DCS系统。
4.结论
PLC采用标准的开关量触点、4~20ma和PT100信号接法，可直接对昆腾控制器和外围电路板进行拆除更换，易于施工。软件控制程序经调试试运行，压缩机启停功能正常，连锁保护功能投入，MODBUS RTU接口通信正常，监控画面可查看设备运行状态、进行启停操作、参数值修改、报警提醒、历史趋势查询、运行时间统计等功能。约克压缩机经长期运行，无重启、黑屏等类似故障发生，为整个化工系统的稳定运行提供了可靠保障。
参考文献:
[1] SIMATIC HMI设备 Smart700 IE V3，Smart1000 IE V3 操作说明 西门子
[2] S7-200 SMART可编程控制器产品手册 西门子
[3]匡奕珍 制冷压缩机 机械工业出版社
作者简介：姓名: 赵继彬
出生年月:19861210
性别:男
民族：汉
籍贯（精确到市）:河南省焦作市
当前职务：
当前职称：工程师
学历：本科
研究方向：电气自动化
论文作者:赵继彬
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/6
标签：设定值论文; 压缩机论文; 约克论文; 昆腾论文; 信号论文; 压力论文; 故障论文; 《电力设备》2018年第12期论文;