空压机冷却水循环的PLC电气控制系统

叶小雪

【摘 要】针对空压机冷却水循环的PLC电气控制系统，论文对其结构与工作原理进行了分析，并从软件设计和硬件设计两方面对该系统进行了设计及改进方面的阐述，详细叙述了PLC电力控制系统在空压机冷却水循环中起到的关键性作用，并对模拟量采集及转换数值、故障报警装置以及冷却系统的出水口与进水口之间的温度差值进行合理应用，希望对PLC电气控制系统更好的应用于空压机冷却水循环提供参考性意见。

【Abstract】In this paper， the structure and working principle of PLC electric control system of air compressor cooling water cycle are analyzed， and the design and improvement of the system are discussed from two aspects of software design and hardware design，describes the critical role of PLC power control system in air compressor cooling water cycle， and the numerical analog acquisition and conversion， fault alarm， temperature difference between the water outlet and the water inlet device and cooling system is applied reasonably， it hopes that the PLC electrical control system is better applied to the air compressor cooling water cycle to provide reference.

【关键词】空压机；冷却水循环；PLC电气控制；系统

【Keywords】 air compressor； cooling water circulation； PLC electrical control； system

【中图分类号】TP273；TH45 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）06-0180-02

1 引言

现代社会应用的空压机设备是由真空泵经过不断改良产生的，在这几百年的变迁中，空压机出现了各种不同的工作形势，究其本源，目的却是一致的，都是希望可以更好地帮助工业生产以及方便人们的生活。

2 PLC电气控制系统的结构与工作原理

空压机是现代社会中一种重要的能源产生方式，在工业生产乃至人们的日常生活中应用十分广泛，可是说遍布在生产生活中的各个环节。由于空压机的缸体活塞在运行时会因运动产生大量的热能，使空压机的温度不断升高，这直接会影响到空压机的工作效率，更为严重的时候甚至会导致空压机的损坏，耽误工作。因此，在空压机进行工作时必须保证产生的热量散出，采取对空压机进行冷却降温的措施。

空压机的冷却水循环系统是其内部的主要构件之一，可以说空压机中没有冷却水循环系统，那空压机的寿命将会大大缩减。空压机冷却水循环系统主要是由空压机的冷却器、电动机水泵、冷却塔构成，其中，水泵的作用是提供冷却水循环系统的动力，冷却水的主要作用是在循环的系统中，通过水的循环，将空压机运行中油与气的热量带走，冷却器是空压机中的一种冷却装置，因其内部有大量的盘管，可以达到增加空压机冷却面积的作用，冷却塔的主要作用是降低冷却水的温度，其工作原理是将冷却水中的热量带到空气中进行散发。其中，冷却塔在降低水的温度的时候，会因热量太多而产生一部分的水蒸气，这就导致冷却塔中的冷却水会逐渐减少，在空压机运行的同时，要关注冷却塔中冷却水的水位情况，做到及时补水，否则，可能会导致空压机中冷却水循环系统不能很好的发挥作用，从而使空压机损坏影响工业生产。

冷却水循环系统的控制要求是相对较简单的，这一控制系统采用的是两台水泵轮值的控制方法运行，主要目的是防止一台水泵长时间运行导致故障。因此，每間隔一段时间，运行的水泵就会自动换成另一台休息中的水泵进行工作[1]。而水泵的转速控制全部是由变频器进行的，通过空压机出水口与进水口温度来调节冷却水循环系统中冷却水的进水量，系统中不仅有水池低液位补水、对管道的压力检测、与水池的液位检测的功能，还有遇到故障时自动报警等对电流或者过载的保护功能，冷却水循环系统在保障了空压机正常工作的同时，也保障了其使用寿命，从而达到减少损失的目的。

3 软件、硬件的设计

3.1 软件设计

根据空压机对冷却水循环系统中冷却水的控制要求，设计的PLC电气控制系统主要分为以下三个部分：模拟量参数的数值转换与采集、故障报警和温差速度的控制[2]。模拟量参数的数值转换以及采集主要是将PLC电力控制系统中的模拟量通道的数据由原来的整数数据转换变成现在的双整数数据，再经过转换变成浮点的实数，采集的数据则较简单，主要就是冷却池中的出水口温度与进水口温度以及冷却池中的水位信息。温差速度的控制程序主要就是根据采集到的出水口温度与进水口温度的差值来对空压机冷却水循环系统的工作进行判断，主要由三个阶段构成，其主要目的是控制冷却水的水流量，将空压机的运行温度控制在10摄氏度以上，20摄氏度以下。故障报警分为重事故报警与轻事故报警两种形式，分别对应的措施是进行停泵和报警，当系统发生过载事故或者短路的时候，系统会闪烁警报灯来提示工作人员，并及时对空压机进行停止运行的处理，当冷却水的液面低于正常值时，或者因其他故障发生冷却水的断流情况时，系统会自动闪烁警报灯，提醒工人注意，这种情况是不会进行停泵处理的，只要工作人员将冷却水补足，及时检查系统出现的问题并给予解决，空压机的警报就会关闭并恢复正常的工作。

此次设计的空压机冷却水循环的PLC电力控制系统，其程序主要是由开始进行的变频与工频的选择模式，选择变频模式后，系统启动变频器，并对空压机冷却水循环系统中的出水口温度值与入水口温度值进行检测，获取其差值，并且对变频泵的转速進行相应的选择，若温度的差值小于10摄氏度，变频泵则处在低速运行的情况，当空压机的冷却水循环系统的出水口与入水口的温度差为大于10摄氏度且小于20摄氏度的时候，变频器的运行模式为中速运行，与此同时，要增加冷却水的流量来达到空压机降温的目的，当空压机的冷却水循环系统的出水口温度与入水口温度的差值大于20摄氏度的时候，这时的变频器处于高速旋转的状态，且冷却水的流量要达到最大值才能保证空压机的正常运转[3]。如果在空压机的运行中，PLC电气控制系统选择的是工频模式，则是按照恒定的转速运行，即50Hz，当系统出现故障的时候，会使用停机报警的方式，最后的结果就是程序结束运行，直到检修人员对故障进行排除之后，重新连接系统进行工作。

3.2 硬件设计

空压机冷却水循环的PLC电力控制系统主要是由PLC、外围检测、变频器等部件组成的，空压机冷却水循环的PLC电力控制系统的主电路是用来控制水泵的供电的，此次所简述的冷却水泵是用变频器控制，在电路的运行过程中，对于冷却水泵的过载保护是通过热继电器达到的，变频器由两个接触器构成，分别承载着变频器的工频和变频的转换，中间连接热继电器，其主要目的是对变频器的速度控制与变频器的启停控制，从而形成对空压机冷却水循环的PLC电力控制系统的八段速与三段速控制，与此同时，变频器的应用还可以实现运行中故障的显示与故障的复位等功能。在空压机冷却水循环的PLC电力控制系统中，变频器与继电器的应用可以说是至关重要的，有了变频器与继电器的使用，空压机的冷却水循环的PLC电力控制系统可以达到事半功倍的效果[4]。

PLC电力控制系统中的电路主要用于对冷却水泵的供电与控制方面，其中，作为控制方面的作用即是运行水泵中实现变频器工频与变频的转换、故障灯的警报系统、检测系统以及对冷却水泵的转速进行调节[5]。在设计PLC电力控制系统电路的时候，首先要做到的就是对PLC的硬件要进行选型，主要的要求是硬件的开关要能够满足输入输出点的控制要求，开关的输出信号有九个，主要是变频器的启停继电器、变频/工频继电器和速度继电器、系统出现故障时的警报装置、复位继电器等；其输入信号包括十二个，主要是变频器的运行故障信号和变频/工频的转换开关、冷却循环水的水流信息信号等。

4 结语

本文首先阐述了空压机的历史情况以及现在的发展状况，强调其在工业发展中的重要性，其次，详细介绍了PLC电气控制系统的结构与工作原理，在此基础之上，对空压机冷却水循环的PLC电气控制系统中的软件及硬件方面进行设计，通过软件的模拟量参数的数值转换与采集、故障报警和温差速度的控制方面进行具体的设计，在硬件方面通过对PLC、外围检测、变频器等部件方面进行设计，达到更好地将PLC电力控制系统应用于空压机冷却水循环中的目的。

【参考文献】

【1】陈兰，张苏新.船舶起货机系统的PLC电气控制系统的设计[J].时代农机，2016（06）：60-61.

【2】武亚雄.浅谈PLC电气控制系统在组合机床中的应用[J].信息通信，2015（12）：274-275.

【3】殷忠玲，孙荣军，刘浪.基于PLC环式天井掘进机的电气控制系统设计[J].矿山机械，2015（08）：22-27.

【4】向六昭，蒲珊珊.基于PLC的组合机床的电气控制系统设计分析[J].电子测试，2014（08）：8-9.

【5】张荣华，孙长亮，苏洋.浅谈PLC特点及电气控制系统的设计[J].技术与市场，2012（02）：50.