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三葉羅茨風機PLC遠程控制柜工作原理及功能用途
山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風機、羅茨鼓風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅(qū)羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。此類產(chǎn)品已廣泛應用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農(nóng)藥、制藥等行業(yè)。產(chǎn)品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。
PLC帶負載能力較強，又同時具有邏輯處理功能和數(shù)據(jù)運算能力，能夠適用在各種工業(yè)數(shù)字控制環(huán)境下，并且一般可以直接驅(qū)動電磁閥和交流接觸器等。隨著PLC通信能力和網(wǎng)絡模塊的增強，可以很方便就能組成各種控制組或控制系統(tǒng)網(wǎng)絡。
PLC選型需從兩個方面考慮。其一，所選PLC的I/O點數(shù)不僅要能滿足應用的需求，并且要留有適當?shù)挠嗔?。通常在選用時只需要在輸入輸出點數(shù)的基礎上再增加10%～20%的余量作為估算數(shù)據(jù)即可。其二，選用的PLC存儲器的容量無需太大，能滿足程序的存儲即可，但同樣也要留有一定儲器余量。其估算數(shù)據(jù)同時與數(shù)字量和模擬量的I/O點數(shù)、控制要求等相關。通常選用芯片的存儲量為數(shù)字量I/O點數(shù)的10～15倍，再加上模擬I/O點數(shù)的100倍，另外再加此數(shù)的25%作為余量。
綜合考慮本應用的實際情況，型號S7-300系列的PLC不僅具備強大的穩(wěn)定性、豐富的擴展性、充足的指令集等功能外，并同時滿足本系統(tǒng)所需I/O點數(shù)、存儲器的容量、兼顧了適當?shù)墓δ苋哂嗪徒?jīng)濟性，因此本系統(tǒng)選用S7-CPU315作為核心微控制器。
2羅茨鼓風機系統(tǒng)組成結(jié)構
本羅茨鼓風機組由四個機組組成，各機組均能夠完成對各自機組運行狀態(tài)的監(jiān)測控制，檢測數(shù)據(jù)包括壓力傳感器的測量值、溫度傳感器的測量值、電流互感感器的測量值、電壓互感感器的測量值等，核心組建控制柜采用英格索蘭公司的SG控制器。各傳感器采集到的數(shù)字信號經(jīng)過SG控制器送到PLC中，在PLC中完成對數(shù)據(jù)的分析處理，顯示在控制機房中的上位機里。同時操作人員還可以根據(jù)管網(wǎng)壓力等相關參數(shù)的監(jiān)測情況對羅茨鼓風機系統(tǒng)設備手動執(zhí)行啟動、停止等操作行為。控制系統(tǒng)結(jié)構如圖1所示。
控制系統(tǒng)可劃分為3層，如下：
現(xiàn)場控制層主要通過自帶的SG控制器與各傳感器相連，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)或遠程命令進行本地控制。監(jiān)測的數(shù)據(jù)有排氣壓力、排氣溫度、冷卻水溫度、電機定子溫度、風包溫度、潤滑油溫度、冷卻水壓力、潤滑油壓力檢測等。根據(jù)設定參數(shù)，通過SG控制器控制羅茨鼓風機的運行。
中央監(jiān)測層的主體是PLC控制器，主要負責接收現(xiàn)場控制層中傳過來的風機信號參數(shù)，經(jīng)過計算處理將數(shù)據(jù)送到遠程控制層的上位機里，同時接受上位機對風機啟停、反轉(zhuǎn)及調(diào)速等控制指令，執(zhí)行內(nèi)部梯形圖程序?qū)Ψ终局械娘L機分別操作，另外在包含有PLC的在線監(jiān)測柜中還連接著一些輔助設備，如小型斷路器、熔斷器、中間繼電器及端子排等，對PLC中關于開關量和模擬量的內(nèi)部電路進行保護，并保證其運行平穩(wěn)。
遠程監(jiān)控層主要通過位機組態(tài)軟件對現(xiàn)場控制層的操作，同時實時監(jiān)控羅茨鼓風機的系統(tǒng)狀態(tài)、設定好參數(shù)以及相關報警提示提示信息，更重要的是記錄整個羅茨鼓風機控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)。對整個羅茨鼓風機系統(tǒng)的操作均通過上位機對下位機發(fā)送操作指令，然后由下位機執(zhí)行各種控制，例如啟停、調(diào)度等。當系統(tǒng)檢測到出現(xiàn)故障時，上位機同樣能夠即時顯示出故障時的參數(shù)值并發(fā)出相應的聲光報警。由于設定好了故障提示參數(shù)，操作人員便可很容易發(fā)現(xiàn)具體的故障類型，及時采取應急控制措施，最大限度的減少系統(tǒng)損失。
3上位機監(jiān)控系統(tǒng)
上位機建立在Windows7操作系統(tǒng)平臺中，使用研華工控機作上位機監(jiān)控系統(tǒng)。羅茨鼓風機監(jiān)控系統(tǒng)采用“IFIX”監(jiān)控軟件可視化的監(jiān)控畫面在工控機上建立人機接口，有利于對現(xiàn)場實時監(jiān)控。IFIX具有一個集成開發(fā)環(huán)境Intellution工作臺，工作臺具有先進完善的圖形生成功能。
組態(tài)軟件具有設備驅(qū)動程序豐富和組態(tài)方式靈活等優(yōu)點，同時還具備數(shù)據(jù)鏈接的功能。組態(tài)軟件通過I/O變量與外部設備連接進行數(shù)據(jù)交換，下位機則通
過485總線和上位機進行數(shù)據(jù)交換，進而實現(xiàn)了上位
機對現(xiàn)場羅茨鼓風機的遠程監(jiān)控。上位機的功能主要概括為以下四個方面：監(jiān)控畫面、報警系統(tǒng)、報表的打印和用戶權限管理。
3.1監(jiān)控畫面
監(jiān)控系統(tǒng)畫面由圖形編輯器中的基本元件或圖形庫中的對象制作而成，將相應的變量與每個對象一對一連接，現(xiàn)場傳感器檢測到數(shù)據(jù)經(jīng)過PLC運算處理后實時的顯示在畫面中。上位機監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控畫面主要組成包括：主流程界面、參數(shù)設定界面、報警信息界面、趨勢曲線界面。操作員可以根據(jù)需要任意切換界面進行查看。圖2主流程界面中，監(jiān)控系統(tǒng)實時顯示出了排氣壓力、排氣溫度、風包溫度、羅茨鼓風機電流等模擬量。
3.2報警系統(tǒng)
報警系統(tǒng)用于實現(xiàn)對報警信息的編輯，具體包括被報警事件日期、時間、內(nèi)容以及當時的變量值等。對于各種編輯的故障類型的報警信息，根據(jù)報警提示可以很容易判斷具體的報警事件，能提高操作人員對事故的處理效率。
3.3報表的打印
監(jiān)控系統(tǒng)能提供實時報表打印，本系統(tǒng)能夠提供實時或是某個時段的報表打印，這個對分析系統(tǒng)的運行狀態(tài)至關重要。羅茨鼓風機系統(tǒng)是個相對復雜的系統(tǒng)，因此發(fā)生故障的概率也會很高，一旦系統(tǒng)故障，有了實時報表的支撐，便可以迅速找到問題的根源，分析出原因后進一步改進完善系統(tǒng)。
3.4用戶權限管理
設置了用戶權限管理后，要對各種設備進行控制操作，只有具有管理員權限的用戶在登陸后才可以。而不具有管理員權限的用戶就只能查看，這樣便可以合理有效的管理整個系統(tǒng)，不至于出現(xiàn)亂操作而引發(fā)的事故。
4結(jié)束語
煤礦生產(chǎn)中安全是最重要的，而一個智能高效的羅茨風機系統(tǒng)是必不可少的。本系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程實時監(jiān)控羅茨鼓風機工作狀態(tài)，在減輕了操作人員工作強度的同時，還可以有效避免人工操作出現(xiàn)的誤操作，降低操作人員的安全風險。并對提高整個煤礦羅茨鼓風機系統(tǒng)的智能化程度和生產(chǎn)安全性具有很重要的現(xiàn)實意義。
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