當(dāng)壓縮空氣需求量大時，為了保證可靠供應(yīng)，就需要安裝多臺空氣壓縮機(jī)。某單位是鐵路貨運編組站，有五臺壓縮機(jī)，安裝時間、空壓機(jī)型號并不相同。而最多3臺工作即可滿足要求，另外2臺作為備用。要求五臺壓縮機(jī)工作時間基本相同，當(dāng)有一臺出現(xiàn)故障時就自動停機(jī)，當(dāng)故障消除時又自動投入。故障發(fā)生后，備用機(jī)在需要時投入運行。我們根據(jù)工程要求，設(shè)計了自動輪換的PLC軟件。由工控機(jī)+組態(tài)軟件作為監(jiān)視管理用。PLC采用了正航A5系列。

一． 概述

1. 幾個名詞

五臺機(jī)器根據(jù)其工作狀況不同，可以分為以下幾種工況。
　　運行：空壓機(jī)正在運轉(zhuǎn)中，正在對系統(tǒng)供應(yīng)壓縮氣體。
　　停機(jī)：沒有運行。如果儲罐壓力低于設(shè)定值時，可以投入運行。
　　待機(jī)：沒有運行，也不在停機(jī)狀態(tài)。即便是壓力低于設(shè)定壓力也不會啟動。
　　故障；空壓機(jī)出現(xiàn)故障，等待維修，無法投入運行。
　　主機(jī)：當(dāng)壓力低時，最先啟動的那臺為主機(jī)。
　　補(bǔ)機(jī)：當(dāng)主機(jī)已經(jīng)運行壓力仍然低于要求壓力時，要補(bǔ)充啟動的機(jī)器為補(bǔ)機(jī)。
　　五臺壓縮機(jī)依次編號為1、2、3、4、5號。
　　其中處在運行中的壓縮機(jī)最多為3臺。停機(jī)的壓縮機(jī)應(yīng)該保證為0、1或2臺。待機(jī)的壓縮機(jī)最多為2臺。故障機(jī)最多為2臺。主機(jī)為1臺，補(bǔ)機(jī)為2臺。

1. 壓力設(shè)置

壓力段設(shè)置如下圖：

壓力由模擬量模塊采集，以數(shù)字形式設(shè)置壓力段。壓力由壓力變送器采集，轉(zhuǎn)換為DC 0-10V電壓，送給PLC的模擬量模塊。經(jīng)過調(diào)零及增益調(diào)整，0-1Mpa對應(yīng)數(shù)字量為0-1000。要求的壓力范圍為0.62-0.75Mpa，對應(yīng)數(shù)字量為620-750。

1. 控制要求

五臺壓縮機(jī)中有三臺運行即滿足壓力需求。開機(jī)前首先要選擇主機(jī)。沒有故障機(jī)時，一旦主機(jī)選定，輔機(jī)依次為主機(jī)后的2臺。主機(jī)出現(xiàn)故障時，主機(jī)后最近的輔機(jī)上升為主機(jī)，原來排在補(bǔ)機(jī)后的待機(jī)壓縮機(jī)上升為停機(jī)狀態(tài)。當(dāng)輔機(jī)出現(xiàn)故障時，最近的處在待機(jī)狀態(tài)的壓縮機(jī)上升為停機(jī)狀態(tài)。本程序中主機(jī)的選擇要通過手動操作完成。在無故障時，如1號機(jī)為主機(jī)，2、3好為輔機(jī)，2、3號為主機(jī)時，依此類推。當(dāng)4號為主機(jī)時，5號及1號為補(bǔ)機(jī)。當(dāng)5號為主機(jī)時，1、2號為補(bǔ)機(jī)。依此循環(huán)。

當(dāng)出現(xiàn)故障時，維修完成后，要手動復(fù)位；視其所排的次序及其后的機(jī)器工作狀態(tài)來決定其能否投入正常狀態(tài)。如果壓力高，其次序后的機(jī)器都沒有運行它可以投入正常狀態(tài)。比如1號為主機(jī)，2號要恢復(fù)故障，當(dāng)按下其復(fù)位按鈕后，3號如正運行，它要等3號停機(jī)后才能恢復(fù)為1號主機(jī)，在3號停機(jī)前它一直等待。2號恢復(fù)為1號補(bǔ)機(jī)后，原來的2號補(bǔ)機(jī)變成待機(jī)狀態(tài)。

初始啟動時，空氣儲罐壓力為0。先啟動第一臺。如壓力不夠，在B點以下，經(jīng)過一段延時啟動第二臺。當(dāng)壓力檢測經(jīng)過一段時間延時，還在A點以下時，啟動第三臺。最多啟動三臺。每臺啟動后要壓力檢測要經(jīng)過延時處理，以防止在壓力臨界時頻繁啟動停止。延時的時間根據(jù)系統(tǒng)狀況確定，本程序中為T1是60S。當(dāng)壓力達(dá)到或超過D點時，經(jīng)過一段時間延時，本程序中為T2是5S，壓力仍在D點以上即停止最后啟動的那臺，即2號補(bǔ)機(jī)。壓力達(dá)到或超過E點時，經(jīng)過延時檢測停1號補(bǔ)機(jī)。壓力達(dá)到或超過F點時，經(jīng)過延時檢測停主機(jī)，三臺全部停止，都處在停機(jī)狀態(tài)。

二．程序的編寫

本程序為先起后停方式控制，主機(jī)手動選擇。故障恢復(fù)按鈕按下后要等條件允許才恢復(fù)。本程序的思路適合于各種有步進(jìn)功能的PLC。

2．1 程序的基本結(jié)構(gòu)

模擬輸入模塊調(diào)零并調(diào)整增益以滿足要求。模擬量在程序中并不經(jīng)過運算處理，僅用作壓力界限的判斷。程序有自動運行程序，有手動運行程序。在手動時，各臺壓縮機(jī)由手動起停操作。在自動模式時，有步進(jìn)程序控制。

程序中壓縮機(jī)臺數(shù)控制采用步進(jìn)程序判斷。當(dāng)選擇好主機(jī)并按下啟動按鈕時程序進(jìn)入步進(jìn)程序。由壓力界限值及實時采集的壓力值判斷應(yīng)啟動的臺數(shù)。

2．2 步進(jìn)程序

當(dāng)選擇好主機(jī)后，輔機(jī)就為其次序號碼后面的機(jī)器。“自動啟動”按鈕按下時，就啟動步進(jìn)程序。步進(jìn)程序有1臺運行的程序，有2臺運行的程序，有3臺運行的程序。結(jié)構(gòu)如下：

2.3 系統(tǒng)的保護(hù)
　
　　初始開機(jī)或當(dāng)壓力由高向低變化時，要啟動多臺機(jī)器時，要延時一段時間在增加一臺機(jī)器投入運行。本程序中延時時間為60S。而當(dāng)壓力升高時，也需要延時，但延時時間設(shè)置為5S。是因為壓力一定不能超過上限。延時的作用還可減少壓力在判斷點處時，頻繁啟動、停止機(jī)器。
　　
　　而空壓機(jī)本身還有自己的壓力超高保護(hù)。當(dāng)用自動控制時，它本身的高壓保護(hù)點設(shè)置高于三臺全不啟動的F點。當(dāng)PLC系統(tǒng)故障時，恢復(fù)原來的設(shè)置即可。它又可以正常手動運行了。
　　
　　當(dāng)上位機(jī)——工控機(jī)出問題時，并不影響下位機(jī)PLC的運行，還可以繼續(xù)工作。等工控機(jī)的維修完畢，投入工作，仍然工作正常。
　　
　　三． 上位機(jī)及組態(tài)軟件

　　上位機(jī)采用研華IPC610。組態(tài)軟件采用MCGS。在上位機(jī)監(jiān)視各臺機(jī)器的運行狀態(tài)。各臺機(jī)器的工況一目了然。當(dāng)報警發(fā)生時工控機(jī)發(fā)出聲音報警。當(dāng)有某臺機(jī)器工況變化時，工控機(jī)以聲音形式報告。工控機(jī)的聲音是事先錄制好的聲音文件，在需要時由MCGS調(diào)用。
　　
　　四． 應(yīng)用效果

　　采用了PLC及組態(tài)軟件后，明顯減輕了操作人員的勞動強(qiáng)度，提高了自動化水平。并且有歷史故障記錄。受到客戶的好評。