引言

為滿足飛機制造過程中對壓縮氣源的需求,某企業(yè)配置了空壓機組設備,其包括空壓機、干燥機、儲氣罐等重要裝置單元。即4臺某品牌型號的水冷螺桿式空壓機,主要完成壓縮氣體的制造生成:4臺某品牌型號的鼓風再生式干燥機,對生成的壓縮氣體進行過濾干燥:2個容量8m3、承載壓力1.05MPa的金屬罐體,實現(xiàn)對壓縮氣體的緩存功能,輔以冷卻水塔、軟化水系統(tǒng)以及油污水處理裝置,共同構成壓縮氣源的制造生成系統(tǒng),壓縮氣源通過壓力管道輸送至飛機制造裝配站位供產(chǎn)品研制使用。

空壓機組一直都是由人工手動操作進行開啟和關閉,因生產(chǎn)現(xiàn)場作業(yè)用氣時間不同,時常出現(xiàn)延時開啟或遺忘關機的現(xiàn)象,由此會耽誤一定的生產(chǎn)作業(yè)時間,并造成資源能源的浪費損耗,且頻繁的人工操作給操作人員帶來了極大的工作量和操作不便。為解決人工開啟和關閉空壓機組時存在的問題,結(jié)合生產(chǎn)作業(yè)用氣需求,對該企業(yè)原有控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化升級,實現(xiàn)了定時自動開啟和關閉的功能,且可通過對管道氣體壓力值的監(jiān)測,實現(xiàn)對空壓機組供氣狀態(tài)的判斷。

1空壓機組自動啟停與氣壓監(jiān)測系統(tǒng)設計

1.1空壓機組自動啟停設計思想

空壓機組的定時啟停屬于典型的自動控制范疇,其設計思想是以時間信號作為觸發(fā)輸入,由中央處理器進行邏輯判斷并輸出執(zhí)行信號,通過中間繼電器控制接觸器,進而實現(xiàn)對主回路執(zhí)行器件的控制:干燥器的主要作用是對新產(chǎn)生的氣源進行干燥處置,系統(tǒng)本身具有本地控制、遠程控制和網(wǎng)絡控制功能,采用時間延時啟動和遠程控制的模式實現(xiàn)干燥器的自動啟停:空壓機組為水冷式螺桿壓縮機,對冷卻水的流量、速度和溫度有較高要求,冷卻水溫度過高會造成空壓機高溫報警而停機,故冷卻水泵與冷卻水塔和空壓機須同時啟動,以滿足氣源制造過程中循環(huán)水的冷卻降溫要求。依據(jù)自動控制系統(tǒng)的設計思路,中央處理器選用西門子旗下LOGO!DM16230R模塊,帶有8個數(shù)字輸入和8個數(shù)字輸出端口,內(nèi)含繼電器、時鐘和脈沖發(fā)生器以及與、或、非等功能模塊,具有經(jīng)濟方便、可靠性高、抗干擾能力強等特點,完全可以滿足空壓機組自動啟?？刂频男枰?。

1.2自動啟?？刂葡到y(tǒng)硬件組成

結(jié)合設計思路及現(xiàn)場實際情況,基于LOGO!模塊功能特點,輔以中間繼電器、旋鈕選擇器和監(jiān)測儀表,對空壓機自動啟停控制系統(tǒng)設置手動啟動和自動啟動兩種方式,并可在線和離線設置控制參數(shù)。在控制電路中,使用旋鈕選擇器可設置多個關機時間,以滿足現(xiàn)場不同時間關閉空壓機設備的實際需求,另外配置周末和工作日兩種時控模式,便于固定常用開機和關機時間的快速設定,以精準實現(xiàn)壓縮氣源的穩(wěn)定供應。為實現(xiàn)對4臺干燥機的自動啟?？刂?特在LOGO!模塊上增加拓展模塊以供干燥機裝置接入控制器系統(tǒng)。其硬件控制電路原理如圖1所示。

1.3自動啟?？刂葡到y(tǒng)軟件設計

自動啟?？刂葡到y(tǒng)基于西門子LOGO!模塊實現(xiàn),模塊配置LOGO!一8V2程序系統(tǒng),采用LoGo程序編輯軟件,按照當前生產(chǎn)現(xiàn)場用氣量的實際需求進行程序設計[2],實現(xiàn)精準、穩(wěn)定供氣。4臺空壓機采用并聯(lián)控制模式,循環(huán)交替地開啟和關閉,降低了不必要的設備磨損。其控制程序設計如圖2所示。

1.4自動啟?？刂葡到y(tǒng)及氣壓監(jiān)測裝置

自動啟?？刂葡到y(tǒng)主要分為開機操作、關機操作和氣壓監(jiān)控三個部分。在開機操作中,到達預設定的開機時間,LOGO!控制器會激活當值狀態(tài)空壓機的控制點位,并開啟冷卻水系統(tǒng),延遲設定的時間后激活預設定的干燥機:在自動控制模式下的關機操作中,到達預設定的關機時間,LOGO!控制器首先關閉空壓機和冷卻水泵,然后置位干燥機的控制點位關閉該干燥機:在欠壓監(jiān)控裝置中,oF1斷路器日常處于連通狀態(tài),TM1為時控開關,用于選擇監(jiān)測管道氣壓的時間段,待時控開關TM1到達預設的監(jiān)測時間范圍會自動閉合,欠壓報警器sP1檢測當前氣壓值,若當前氣壓低于預設值,則會觸發(fā)報警器HL1和HL2報警,用來提醒維保人員檢查空壓機組的運行狀態(tài)。圖3為氣壓監(jiān)控報警電路圖。

2自動啟?？刂葡到y(tǒng)功能實現(xiàn)

2.1自動啟?？刂葡到y(tǒng)整體功能

空壓機組的控制方式分為自動和手動兩種,I14為自動置位旋鈕開關,當系統(tǒng)處于手動啟停模式,自動啟?？刂乒δ軣o效,由現(xiàn)場人員根據(jù)作業(yè)需要選擇任意空壓機的開機和關機時間點,并在本地模式下手動啟停任意干燥機。當系統(tǒng)處于自動工作方式下,每天按設定的時間定時開啟空壓機和冷卻水系統(tǒng),延遲時間到達后開啟干燥機,干燥機的選擇通過旋鈕選擇器進行置位:到達預設定的關機時間時,依次關閉空壓機、冷卻水系統(tǒng)和干燥機,關機時間通過旋鈕開關實現(xiàn)多個時刻的選擇,以應對不同時間段的生產(chǎn)用氣需求。低壓監(jiān)控裝置安裝于氣源管道,在自動模式和手動模式下都會工作,當壓力低于預設值,報警裝置會鳴笛以警示維保人員故障情況,以便及時維修排故。當空壓機組設備需要檢修或故障修復時,通過控制面板上的"自動/手動"選項置于手動模式,空壓機組不再自動開啟,可保證檢修作業(yè)人員的人身安全。

2.2空壓機自動啟停輪換循環(huán)方法

為提高設備使用效能,采用4臺空壓機自動輪換的工作方式進行周期性工作。通過系統(tǒng)控制程序,每天開啟一臺,且循環(huán)交替自動啟?？諌簷C,按照生產(chǎn)用氣情況設定空壓機的啟動時間和關機時間,使空壓機組處于經(jīng)濟高效的運行狀態(tài)。

如圖4所示,B001為周定時器,用來設定每天的開機時間,B003和B004為脈寬繼電器,以滿足兩種不同型號空壓機所需的啟動時間。UDF1模塊集成了開啟空壓機的前提條件,其內(nèi)部電路如圖5所示,當i1、i2、i3(代表自動位、使能位和定時位)同時滿足條件時,空壓機才能正常自動開啟,同時為下一次循環(huán)要開啟的空壓機進行使能置位。UDF1為復位優(yōu)先型模塊,r1為復位置位點,當r1為1時,即空壓機自動開啟的同時,便將上一臺空壓機進行使能復位,為下次有序循環(huán)運行做好準備,以此實現(xiàn)同一時刻僅有一臺空壓機具備自動控制開啟和關機的條件,且按照空壓機的程序設定順序交替循環(huán)使用。

2.3干燥機自動啟停控制方法

干燥機自動啟停系統(tǒng)通過B045鎖存繼電器實現(xiàn),s的輸入端條件是空壓機的正常開啟,R置位為干燥機關閉,B045鎖存繼電器為復位優(yōu)先模塊,以保證干燥器可以自動關閉。在自動控制模式下,當任意空壓機開啟時,B045鎖存寄存器s置位為1,B045鎖存寄存器輸出為1,B046接通延時定時器開始計時,當設定的延遲時間到達,相應已經(jīng)使能置位的干燥機(使能置位由11、12、13、14通過旋鈕開關選擇)執(zhí)行開啟操作,當干燥機關閉時刻到達,B045鎖存繼電器R置位為1而執(zhí)行復位動作,B045鎖存寄存器輸出為0,干燥機即刻停止運行。通過旋鈕選擇器分別連接4臺干燥機進行置位,每次只使用一臺干燥機,可提高干燥機的工作效能,延長其使用壽命。圖6為干燥機控制程序圖。

3空壓機組自動啟?？刂萍皻鈮罕O(jiān)測效果

通過控制系統(tǒng)程序設計以及電氣線路改造,空壓機組的自動啟?？刂频靡詫崿F(xiàn),并可以根據(jù)使用要求設置空壓機開機和關機時間、選定工作干燥機以及對手動或自動控制模式進行選擇,減少了人為因素導致的供氣失準問題。通過氣壓監(jiān)控系統(tǒng)可以實時監(jiān)控供氣狀態(tài),實現(xiàn)了供氣啟停的自動化控制和氣壓實時監(jiān)測,滿足了生產(chǎn)多元化需要。后續(xù)還可以根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)制造對壓縮氣體用氣量的需求,針對同時開啟多個空壓機和多臺干燥機進一步實施技術改造研究。

4結(jié)語

基于LOGO!控制器的空壓機自動啟?？刂葡到y(tǒng),實現(xiàn)了空壓機組按程序設計順序自動啟停,并通過旋鈕選擇器和氣壓監(jiān)測器滿足了關機時間多元化需求和供氣狀態(tài)實時監(jiān)控的功能,是精準化穩(wěn)定供應氣源的重要技術改進。