基于PLC控制的天然气压缩机软动系统--西恒电气.pdf

基于PLC控制的天然气压缩机软起动系统 摘要：本文主要介绍了通过PLC 实现汽车加气站用天然气压缩机的增压压缩控制方案，并 简要说明了S7-200 西门子可编程序控制器和西安西恒电气科技的XTR 系列软起动器 在本应用中的特点和优势。该方案在实践基础上能满足压力、温度监控的实时性和可 靠性的要求。 关键词：CNG 软起动器 PLC 0概述： 随着世界石油资源的逐步枯竭和国家对改善大气环境质量的高度重视，我国对丰富的天 然气资源进行了勘探开发，实施西气东输工程，用天然气作为汽车燃料已成为我国汽车行业 的最佳选择。在我国和国外的很多城市，天然气资源丰富的地区开始逐步使用天然气加气站 代替传统的加油站。本文所介绍的方案即为适用于汽车加气站使用的天然气压缩机控制系 统。系统采用西恒电气XTR-E 系列软起动器及SIEMENS 的S7-200 系列可编程控制器，压 力变送器、温度传感器等组成一套完整的天然气压缩机控制、保护系统。PLC 采用模块化 结构，易于扩展和根据工艺要求调整控制方式；12 位的模拟量采集精度能够实时有效的监 测各压力和温度的变化；文本显示器使各压力上、下限报警值设定更为方便、快捷，并实时 显示现场各压力和温度值的变化。 1系统组成： 系统主要由天然气压缩电机 （132KW）、XTR 软起动器、一用一备冷却水泵电机、加热 器等组成主回路。XTR 软起动器负责在起动过程中限制压缩机产生的高起动电流并于起动 完成后实时检测电机故障；冷却水泵用于对压缩机的水冷。由西门子PLC 系列 （包括温度 和模拟量采集模块、TD200 文本显示器等）和继电器回路组成控制回路。所有故障、控制 信息进入PLC 以满足系统时序要求。系统要求由温度传感器测量各级排气温度，由压力变 送器测量进气和各级排气压力送往PLC 模拟量模块进行处理。 2 系统要求： 控制系统采用PLC、模拟量模块和文本显示器实时监控系统参数，进行数值调整和故障 报警停机等系统控制和显示功能。压缩机采用交流软启动器并配合其多种保护功能完成启动 和运行检测保护。具体要求是： （1）主回路要求： 为了降低压缩机起动时的起动电流，改善起动特性，要求采用数字式交流软起动器进行 起动。水泵电机直接起动。软起动器起动性能良好且要求在起动和运行过程中对电机过载、 三相不平衡和缺相等故障进行报警和及时处理。 （2）控制方式和流程： 系统通过PLC 来实现手动和自动两种控制功能。 A、手动： 手动功能用于调试及检修试车之用。可以通过按钮单独地控制主机和冷却水泵的起停。 B、自动： 自动运行时，系统检测压缩机、软起动器、水泵电机的状态，实时测量和显示进气、各 级排气和冷却水的压力和温度，通过PLC 实现主机的正常起停，自动起停和故障处理等工 作方式。自动运行时，对水泵、压缩机、进气阀门和各个排气阀门根据制定的工艺流程进行 控制。故障处理及时、准确，对于不同故障要求采取报警立即停车、报警延时停车或只报警 不停车处理。在自动模式下，应有自动定期排污处理，且排污周期、排污时间可以设定。 （3）人机界面 采用TD200 中英文文本显示器对系统的进气压力、各级排气压力和温度进行显示，对各 个压力变送器的量程和系统报警上、下限值进行设定。设定值时应有密码保护。默认显示界 面为系统累计工作时间。 3 系统设计： （1）硬件： 132KW 天然气压缩机采用西恒电气科技 132KW 软起动器进行起动。XTR 系列软起动器 具有两种控制方式：键盘控制和远控；三种起动模式：电压斜坡起动、限流起动和点动；两 西恒电气 加热器 压缩机 水泵电机 水泵电机 图 种停车模式：自由停车和软停车。本身具有缺相、电机过载、起动过流、运行过流、干扰和 过热等10 种保护功能。采用独特结构，在起动完成旁路接触器吸合后，仍然实时检测并显 示电机电流，各种保护功能依然有效，不需外加电机保护器件。使用简单方便，一般工作人 员在说明书指导下即可进行操作。本系统中，主回路和软起动端子接线如图1-1所示。控制 系统采用西门子S7-200 系列可编程控制器，选用CPU 226 能满足系统输