李文海
清远市德厚咨询服务有限公司 511510
摘要：在工业生产空压机的运行工作中，过去的传统控制方法主要还是以人力为主，配备有专业的控制技术，这样可以充分提高空压机运转的效率。PLC和变频器作为新时代发展的产物，是一种在技术层次上革新的新技术，在空压机系统中使用该技术，可以大大提高空压机系统运行的效率和质量，有效简化繁琐的工作流程，拓宽空压机的控制面积从而有效提高空压机运行的可靠性和有效性，在实际工作中将PLC技术与空压机进行有机融合，实现空压机和技术的统一，可以充分提高空压机系统的运行质量，提升系统的使用水平，推动空压机系统运行质量的提高。鉴于此，对PLC和变频器在空压机节能改造中的应用提出了一些建议，以供参考
关键词：PLC；变频器；空压机；节能改造应用
引言
社会不断发展下，PLC技术和变频器也得到迅猛发展，该技术作为空压机布控中的革新标志，在当前工程施工中具有十分重要的作用，PLC技术和变频器改变了传统技术中需要人力进行的弊端，提高了空压机管理的智能化和可靠化，进一步提高了空压机设备运行的稳定性，使设备运行处在一个安全的状态之下。
1、PLC概念
PLC，即可编程控制器，作为一种新型的工业自动化控制技术，是计算机、通信、自动控制等前沿颠覆性科技与传统顺序控制器融合的产物，主要作用为取代并优化传统的继电器、执行逻辑等顺序控制功能，建立一种具有柔性特征的远程自动化控制网络及系统，具有极强的适应性、便捷性、抗干扰性、稳定性、高效性，其在各行业中具有广阔的应用前景。PLC技术的原理为循环扫描，在其运行过程中，CPU根据用户的控制需求编制相应的控制程序，将其存储在存储器中。随后，根据用户的指令顺序执行存储器中的程序。执行结束后，重新跳转至第一条指令，再次进行扫描并重复上述运行步骤。PLC技术的实现需要依赖于软硬件设备，硬件设备主要包括电源、微处理器CPU及存储器、输入及输出组件等。PLC控制网络的基本种类:第一，点对点接口PLC控制网络。在这一控制网络之中，用户能够对通讯协议进行自定义设置，一般可以应用于扫描机、打印机、变频控制装置这类具备统一协议的公开设备之中；第二，PPIPLC控制网络。这一控制网络充分迎合普通双芯屏蔽双绞电缆联网的标准，属于从属协的范畴，并不会自动把信息发送给主控制站，只有当主控制站发出相关指令之后才会做出恰当的反应；第三，MPIPLC控制网络。这一控制网络属于指令网络通讯协议的范畴，严格按照内部相关标准所制定，能够根据MPI网络协议来将人机操作界面和计算机进行有效的连接，极大地节省了相关成本支出，提升了经济效益；第四，工业以太网PLC控制网络。这一控制网络严格按照国家相关部门既定的工业生产通讯网络设计标准，能够对网络控制的范围进行扩大，有效提高了对工业生产的控制水平。
2变频节能技术相关概述
通常情况下，交流变频调速器是变频技术中的核心部分，即人们常说的变频器。实际上，变频一般是指将常规的工频电源按照一定的方式转化成另一频率的电能，以此来达到节能降耗的目的。该过程主要是借助半导体器件的改变来确保转换工作的顺利进行。其中，借助变频技术的关键是达到节能降耗目的。在某些特定的情况中，就可以使用变频技术来实现减少电能消耗的40%以上。除此之外，在泵类机械、风机中应用变频技术，不仅能够达到50%的节能效果，而且还可以在负载调速中达到预期的节能效果。在变频技术应用过程中，还可以通过轻负载来有效降低电压，进而达到节能的效果。在变频技能技术实际应用过程中，还可以借助降低电压的方式来达到降低转矩负载的目的。在风机环境中，应用这种变频技术，效果就会发生巨大的变化。这主要是由于风机中的风量需求降低，并且降低风机转速，从而使风机的耗能和转速呈现出1.7次方程正比关系。因此，在这种情况下就可以将电机的转矩实现迅速的下降，节能效果也会得到很明显的改变。
变频节能技术经过了漫长的发展才逐渐成熟，其最早出现在1960年代初期，通过大量的调查和研究发现，到1980年代才变频节能技术在世界上发达国家被广泛使用。相比于国外来说，我国变频节能技术起步较晚，研究体系也不够完善。近几年，经过科学工作者的不断努力，变频节能技术日趋成熟，并取得了比较理想的发展成果。如今，我国变频节能技术也经历了一系列的改革和完善，并达到了世界领先水平。
3、PLC和变频器在空压机节能改造中的应用
3.1在螺杆空压机中的应用分析
（1）系统组成：系统组成主要包括硬件和软件两方面，硬件方面主要由可编程控制器，即PLC（西门子315PLC）、分布式IO（西门子151-3）、数字量输入输出IO模块及模拟量输入AI模块、变频器（丹佛斯FC302系列）、压力变送器（E+H产品）等产品组成。每台空压机电机通过变频器控制，空压系统内其它电机均由分布式IO控制；软件方面主要由西门子S7编程软件和Intouch监控软件组成，S7用于编写PLC控制程序，Intouch用于完成人机界面的开发。（2）PLC：在对空压机进行控制的过程中，由于空压机的性能不足，就会给设备的运行造成一定的阻碍，在对空压机与PLC技术进行结合的过程中，空压机会在各种因素的影响下提高其吸气性和密封性，进而实现压缩、吸气以及排气之间的结合，做到各环节之间的环环相扣，这样可以充分提高设备行的效率，使得螺旋杆的转速更加快速，另外，在设置变频模式的过程中，要将转速和排气量进行结合，进而在稳定排气量的基础上提升螺旋杆中PLC技术的实际应用效果。
3.2智能优化控制
在空压机母管增加压力检测，以母管压力为最终的控制目标，决定启动空压机的数量。同时，实时计算每台空压机的单次及累积运行时间和加载时间，根据采集的加卸载信号判断空压机的运行状态，控制空压机的启动和停机，在满足现场使用需求的前提下，实现母管压力闭环控制和空压机的轮巡优化控制，提高空压机加载率，降低总体能耗。（1）轮巡工作。 利用软件编程功能，实现空压机运行时间、运行数据的统计计算，自动记录和计算空压机的累计运行时间，并按照运行时间的长短进行排序，按照累积运行时间长短确定启停机优先级，优先启动无故障、累积运行时间最短的空压机；停机时，优先停止运行时间最长的空压机。依照此种自动控制模式，可实现所有空压机累积运行时间轮换工作，均匀磨损，最大程度延长空压机使用寿命。通过程序排序控制，空压机累计运行时间均衡偏差可控制在1h。（2）压力闭环控制。 空压机的能耗及加载率与负载实际用风量、空压机本身的工作状态、设备状态及参数设置密切相关。由于每台运行中的空压机是否加卸载取决于空压机本体上设定的加载压力值、卸载压力值和空压机的排风压力实际值。空压机是否启动受控于设定的母管正常工作的压力下限和压力上限。基于上述控制流程，在风包母管增加压力传感器，检测实时风包压力，以满足现场实际需求的母管压力为控制目标。采用PID控制策略，实现母管压力的闭环调节控制，尽量减少母管压力的大范围波动避免某台空压机频繁启停机；对于所有的空压机，将空压机的加卸载压力设置为统一值，可最大程度地提高每台空压机的加载率，并保证运行中的空压机均衡工作。
结束语
综上所述，螺杆式空压机采用变频器及PLC控制系统后，不但实现了节能的目的，延长螺杆式空压机的使用寿命，还可实现动力车间空压系统供气压力稳定的目的，减少生产成本，提高经济效益、生产效率和产品质量。
参考文献
[1]王小龙.变频器在空压机组节能改造中的应用[J].设备管理与维修,2019(13):86-90.
[2]马广鑫.变频器节能技术在矿山空压机改造中的应用[J].科技与企业,2018(04):101.
[3]孙俊.变频器在空压机节能改造上的应用[J].科技风,2018(09):84.
[4]宋君君.PLC和变频器在空压机节能改造中的应用[J].电子技术与软件工程,2018(08):169.
[5]孙晓东,赵云龙,焦志刚.变频器在空压机节能改造中的应用体会[J].科技创新与应用,2018(23):126.