PLC在壓縮機聯瑣保護系統中的應用
計算機和網絡技術飛速發展，引起了可編程控制器結構和性能變革，可編程控制器已經深深介入機械制造、電氣控制以及生產過程控制等各個領域中。本文敘述可編程控制器壓縮機聯鎖保護系統中應用，著重闡述了可編程控制器控制系統硬件和軟件應用。
引言：
可編程序控制器（PLC）是綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術新型、通用自動控制裝置。它具有功能強、可靠性高、使用靈活方便、易于編程及適應性強等一系列優點。近年來，它工業自動化、機電一體化、傳統產業技術等方面應用越來越廣，成為現代工業控制三大支柱之一。其緊湊設計、良好擴展性、低廉價格、強大指令以及較高可靠性和簡便維護,近乎完美滿足了小規模控制要求。壓縮機組是動力核心，從避免事故和對機組保護角度考慮，對機組溫度、壓力、和防喘震等都設計了嚴密聯鎖程序，機組正常運轉過程中，一旦有控制參數超標或有危害機組安全因素，控制系統都要聯鎖保護程序做出相應處理。PLC處理功能強大、掃描速度快，抗干擾能力強，機組聯鎖保護系統中到了廣泛應用。本文以聚丙烯生產中制冷降溫冰機為例介紹PLC連鎖保護設計和應用。
一、聯鎖保護必要性和壓縮機控制要求
聯瑣保護主要作用是當機組啟停和運行過程中發生危及設備和人身安全故障時，自動采取保護或聯鎖措施，防止事故產生和避免事故擴大，保證機組正常啟停和安全運行。是對設備工作狀態和機組運行參數嚴密監視，發生異常情況時，及時發出報警信號，必要時自動啟動或切除某些設備或系統，使機組維持原負荷運行或減負荷運行。當發生重大故障而危及機組設備時，停止機組（或某一部分）運行，避免事故進一步擴大。上述壓縮機控制中，當溫度高于70℃、入口壓力低于1Mpa、機組潤滑油壓力低于0.5Mpa、出口壓力高于9Mpa操作員按下緊急停車按扭時，PLC啟動壓縮機聯鎖保護程序，機組停止運行。
二、硬件配置
１、ＰＬＣ硬件
PLC選用西門子S7-300，S7-300屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU模塊、信號模塊、通信處理器、電源模塊和編程設備組成。冰機控制系統PLC硬件配置中，電源選用PS3075A電源模塊，CPU選用標準型315-2DP。數字量輸入模板選用SM321DI16x24VDC，數字量輸出模板選用SM322DO8x24VDC/0.5A，模擬量輸入模板選用SM331AI8×12位，模擬量輸出模板選用SM332AO4×16位。
2、人機界面
操作界面上配置觸摸屏。選用5.7″LCD顯示屏，具有操作簡單，顯示直觀特點，可直接觸動屏幕進行操作。觸摸屏內置通用端口，可串行通訊電纜直接與計算機及其它含有RS-232C端口設備相連。
本套生產線實際應用中，為人機界面設置了生產線運行狀態顯示、I/O監控、手動操作、設備自動運行指示及故障報警和報警幫助等多個畫面，并應用了操作人員等級密碼設定等功能。
三、軟件設計
1、軟件運行
用戶寫好程序并下載到PLC后，一旦開機運行，PLC就循環執行用戶程序。
OB1是用于循環處理組織塊（主程序），它可以調用別邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。起動完成后，不斷循環調用OB1，OB1中可以調用其它邏輯塊（FB,SFB,FC或SFC）。循環程序處理過程可以被某些事件中斷。循環程序處理過程中，CPU并不直接訪問I/O模塊中輸入址區和輸出址區，訪問CPU內部輸入/輸出過程映像區，批量輸入、批量輸出。
２、測量參數運算
PLC從傳統繼電器回路發展而來，最初PLC沒有模擬量處理能力，PLC從開始就強調是邏輯運算能力。科技發展，控制技術突飛猛進，PLC發展到今天，已經全面移植到計算機系統控制上了，已經具備了強大模擬量處理能力。機組控制，前期PLC模擬量處理能力局限，大部分模擬量參數控制都采用開關，如壓力開關、液位開關等。這些開關大部分是機械式，是設定器設定報警點，轉換成數字量。這樣往往控制精度相對較低，難免有誤動作。PLC模擬量處理能力強大，模擬量處理模塊產生，可以把測量變送器信號直接引入PLC處理模塊，程序中寫入聯鎖動作點。大大提高控制精度，減少了誤動作。
上述機組控制，壓縮機出口壓力控制，壓力變送器傳輸4-20mA信號直接引入模擬量輸入模板SM331AI8×12。CPU只能以二進制形式處理模擬量，模擬量輸入模塊用于將模擬過程信號轉化為數字形式，模擬量輸出模塊用于將數字輸出之轉化為模擬信號。模塊硬件配置和軟件設置中寫入相應參數，就可以寫入處理程序。本壓縮機控制要求，壓縮機出口壓力變送器量程是0～10Mpa，出口壓力超過8Mpa，PLC輸出報警，蜂鳴器響，當出口壓力達到9Mpa時，壓縮機安全，就要打開泄壓閥門，模擬量輸入址為PIW256，PLC報警輸出點址為Q2.0，泄壓閥門控制輸出址為Q2.1，程序如下：
壓縮機溫度也是壓縮機聯鎖保護中很重要參數，溫度測量，直接采用熱電阻，把測量歐姆信號引入模擬量輸入模板SM331AI8×12，設置好相應硬件參數后，寫入聯鎖動作程序，上述壓縮機控制，溫度達到70℃，防止事故發生，則停止壓縮機，溫度輸入點址為PIW260,壓縮機停機控制址為Q2.2。
３、連鎖保護程序
機組具備開機狀態下，操作員按下開車按扭，壓縮機自檢沒有報警信號后，啟動運行。壓縮機運行過程中，PLC程序循環掃描控制參數，嚴密監控壓縮機狀態，當溫度高于70℃、入口壓力低于1Mpa、機組潤滑油壓力低于0.5Mpa、出口壓力高于9Mpa、操作員按下停止或緊急停車按扭時，壓縮機自動進入聯瑣程序，調用聯瑣處理子程序或事故級別直接停止壓縮機運行，實現設備自保和防止事故進一步擴大。下面是壓縮機啟停聯瑣運行一段程序。
四、總結
PLC內部資源極其豐富，內部存儲器（軟繼電器）數量往往數以千數。
PLC采用“軟器件”、“軟觸點”進行聯鎖，它并不改變PLC外部電路結構，不存使電路復雜化問題。而這種聯鎖本質上是增加PLC運算條件，使PLC進行輸出之前需要進行更多安全可靠性判斷，使系統安全可靠性到提高。系統保護程序開發與運行，使PLC能及時感知系統故障或存事故隱患，并保護程序做出相應反應，止事故發生或擴大，更好保護人身和設備安全。
引言：
可編程序控制器（PLC）是綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術新型、通用自動控制裝置。它具有功能強、可靠性高、使用靈活方便、易于編程及適應性強等一系列優點。近年來，它工業自動化、機電一體化、傳統產業技術等方面應用越來越廣，成為現代工業控制三大支柱之一。其緊湊設計、良好擴展性、低廉價格、強大指令以及較高可靠性和簡便維護,近乎完美滿足了小規模控制要求。壓縮機組是動力核心，從避免事故和對機組保護角度考慮，對機組溫度、壓力、和防喘震等都設計了嚴密聯鎖程序，機組正常運轉過程中，一旦有控制參數超標或有危害機組安全因素，控制系統都要聯鎖保護程序做出相應處理。PLC處理功能強大、掃描速度快，抗干擾能力強，機組聯鎖保護系統中到了廣泛應用。本文以聚丙烯生產中制冷降溫冰機為例介紹PLC連鎖保護設計和應用。
一、聯鎖保護必要性和壓縮機控制要求
聯瑣保護主要作用是當機組啟停和運行過程中發生危及設備和人身安全故障時，自動采取保護或聯鎖措施，防止事故產生和避免事故擴大，保證機組正常啟停和安全運行。是對設備工作狀態和機組運行參數嚴密監視，發生異常情況時，及時發出報警信號，必要時自動啟動或切除某些設備或系統，使機組維持原負荷運行或減負荷運行。當發生重大故障而危及機組設備時，停止機組（或某一部分）運行，避免事故進一步擴大。上述壓縮機控制中，當溫度高于70℃、入口壓力低于1Mpa、機組潤滑油壓力低于0.5Mpa、出口壓力高于9Mpa操作員按下緊急停車按扭時，PLC啟動壓縮機聯鎖保護程序，機組停止運行。
二、硬件配置
１、ＰＬＣ硬件
PLC選用西門子S7-300，S7-300屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU模塊、信號模塊、通信處理器、電源模塊和編程設備組成。冰機控制系統PLC硬件配置中，電源選用PS3075A電源模塊，CPU選用標準型315-2DP。數字量輸入模板選用SM321DI16x24VDC，數字量輸出模板選用SM322DO8x24VDC/0.5A，模擬量輸入模板選用SM331AI8×12位，模擬量輸出模板選用SM332AO4×16位。
2、人機界面
操作界面上配置觸摸屏。選用5.7″LCD顯示屏，具有操作簡單，顯示直觀特點，可直接觸動屏幕進行操作。觸摸屏內置通用端口，可串行通訊電纜直接與計算機及其它含有RS-232C端口設備相連。
本套生產線實際應用中，為人機界面設置了生產線運行狀態顯示、I/O監控、手動操作、設備自動運行指示及故障報警和報警幫助等多個畫面，并應用了操作人員等級密碼設定等功能。
三、軟件設計
1、軟件運行
用戶寫好程序并下載到PLC后，一旦開機運行，PLC就循環執行用戶程序。
OB1是用于循環處理組織塊（主程序），它可以調用別邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。起動完成后，不斷循環調用OB1，OB1中可以調用其它邏輯塊（FB,SFB,FC或SFC）。循環程序處理過程可以被某些事件中斷。循環程序處理過程中，CPU并不直接訪問I/O模塊中輸入址區和輸出址區，訪問CPU內部輸入/輸出過程映像區，批量輸入、批量輸出。
２、測量參數運算
PLC從傳統繼電器回路發展而來，最初PLC沒有模擬量處理能力，PLC從開始就強調是邏輯運算能力。科技發展，控制技術突飛猛進，PLC發展到今天，已經全面移植到計算機系統控制上了，已經具備了強大模擬量處理能力。機組控制，前期PLC模擬量處理能力局限，大部分模擬量參數控制都采用開關，如壓力開關、液位開關等。這些開關大部分是機械式，是設定器設定報警點，轉換成數字量。這樣往往控制精度相對較低，難免有誤動作。PLC模擬量處理能力強大，模擬量處理模塊產生，可以把測量變送器信號直接引入PLC處理模塊，程序中寫入聯鎖動作點。大大提高控制精度，減少了誤動作。
上述機組控制，壓縮機出口壓力控制，壓力變送器傳輸4-20mA信號直接引入模擬量輸入模板SM331AI8×12。CPU只能以二進制形式處理模擬量，模擬量輸入模塊用于將模擬過程信號轉化為數字形式，模擬量輸出模塊用于將數字輸出之轉化為模擬信號。模塊硬件配置和軟件設置中寫入相應參數，就可以寫入處理程序。本壓縮機控制要求，壓縮機出口壓力變送器量程是0～10Mpa，出口壓力超過8Mpa，PLC輸出報警，蜂鳴器響，當出口壓力達到9Mpa時，壓縮機安全，就要打開泄壓閥門，模擬量輸入址為PIW256，PLC報警輸出點址為Q2.0，泄壓閥門控制輸出址為Q2.1，程序如下：
壓縮機溫度也是壓縮機聯鎖保護中很重要參數，溫度測量，直接采用熱電阻，把測量歐姆信號引入模擬量輸入模板SM331AI8×12，設置好相應硬件參數后，寫入聯鎖動作程序，上述壓縮機控制，溫度達到70℃，防止事故發生，則停止壓縮機，溫度輸入點址為PIW260,壓縮機停機控制址為Q2.2。
３、連鎖保護程序
機組具備開機狀態下，操作員按下開車按扭，壓縮機自檢沒有報警信號后，啟動運行。壓縮機運行過程中，PLC程序循環掃描控制參數，嚴密監控壓縮機狀態，當溫度高于70℃、入口壓力低于1Mpa、機組潤滑油壓力低于0.5Mpa、出口壓力高于9Mpa、操作員按下停止或緊急停車按扭時，壓縮機自動進入聯瑣程序，調用聯瑣處理子程序或事故級別直接停止壓縮機運行，實現設備自保和防止事故進一步擴大。下面是壓縮機啟停聯瑣運行一段程序。
四、總結
PLC內部資源極其豐富，內部存儲器（軟繼電器）數量往往數以千數。
PLC采用“軟器件”、“軟觸點”進行聯鎖，它并不改變PLC外部電路結構，不存使電路復雜化問題。而這種聯鎖本質上是增加PLC運算條件，使PLC進行輸出之前需要進行更多安全可靠性判斷，使系統安全可靠性到提高。系統保護程序開發與運行，使PLC能及時感知系統故障或存事故隱患，并保護程序做出相應反應，止事故發生或擴大，更好保護人身和設備安全。
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