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空压机变频控制系统概述

        空气压缩机组是很多企业的必备设备。根据工地用气状况，需要控制空气压缩机的开、停（如定期检修、故障紧急停止等），通过变频器控制压缩速度以适应随即变化的用风情况达到节电目的。所有这些要求顺序操作相应开关、阀门和控制变频器来完成。运行中，要求经常检测机组状况，在温度、压力、电机额定电流等超过允许值时应紧急停车。压力过大要求变频器降低电机转速，必要时停止部分空压机。所有这些采用人力监视的缺陷是：24小时监视人员容易疲劳，很不安全，且浪费人力资源。因此采用工控机自动智能监测解决方案正在得到广泛应用。

        某矿区有三台V-6/7电动固定水冷式空气压缩机组，要求是远程操作自动启停，参数异常自动停车，变频节能运行。由于矿区电压不稳，特别是空压机的开停对电网的干扰很大，振动强、灰尘多、环境恶劣，需要24小时不间断工作，为确保系统的安全稳定，本系统控制核心采用研祥工控机I-P10S22，整体解决方案如下。

系统组成

一、 需要检测的点

1、    电量信号检测装置：检测主电机电流1点，及总电源的3相电压共3点。
2、    压力信号检测装置：检测1级缸、2级缸及储风缸压力3点。
3、    温度信号检测装置：检测1级缸排气温度、2级缸进气温度、2级缸排气温度、油温、曲轴轴承温度2点、电机轴承温度2点以及冷却水出口温度共9点。
共计：（1+3+9）X3+3=42点

二、关键设备

1、 I-P10S22工控机：“祥捷 I-P10S22”工控机是国内大的工控机设计生产公司研祥产品，由IPC-810A机箱、IPC-6113LP4底板、FC-1622VDNA工业级CPU长卡、工业电源PS-270A……等等组成，质量有保证，系统的安全系数大大提高。

2、 PCI-64AD数据采集卡：  64通道高增益多功能DAS卡（PCI总线接口），在此系统作为32路差分模拟信号进行A/D转换，负责对检测点模拟量输入信号进行定量数据采集。

3、    PCI-16P16R控制卡：是一个16通道的继电器输出和隔离的紧凑型PCI总线数字D/I卡，提供16路继电器输出和16路光隔离数字输入。板上16继电器输出用于控制功率开关或开关控制设备（如冷却水泵开关，进气阀、排气阀开关、主电机开停等等），16路光隔离数字输入用于监测点的“开关量信号”输入（如高温报警点、压力大阀值等等）。

4、    变频控制器：由工控机控制其运行，通过改变输出电压频率改变电机转速，以改变空压机压速速度。

系统框图
   
       
       用DMC20或DME20集线器可以使电缆大允许长度翻倍，需要遵循下述原则：

       集线器之前：ΣMC500 + 2 * ΣMC800 + nc * 5m ≤ 100 m 

       集线器之后：ΣMC500 + 2 * ΣMC800 + nc * 5m ≤ 100 m 
 
       nc为耦合器的数量。 

       SINAMICS S120驱动系统多允许两个集线器串联，这样在使用MC500电缆时大允许长度可以达到300米。 


       
       1、读取输入点的状态到输入映像区

       2、执行用户程序，进行逻辑运算，得到输出信号的新状态

       3、将输出信号写入到输出映像区

       4、输出硬件延时（从输出缓冲区状态改变到输出点真实电平改变的时间）

       上述A,B,C三段时间，就是限制西门子PLC处理数字量响应速度的主要因素。

       一个实际的系统可能还需要考虑输入、输出器件的延时，如输出点外接的中间继电器动作时间等

       以上数据都在《S7-200系统手册》中标明，这里只是列表比较。CPU上的部分输入点延时（滤波）时间可以在编程软件Micro/WIN的“系统块”中设置，其缺省的滤波时间是6.4ms。

       如果把容易受到干扰的信号接到CPU上可改变滤波时间的DI点上，调整滤波时间可能改善信号检测的质量。

       支持高速计数器功能的输入点在相应功能开通时不受此滤波时间约束。滤波设置对输入映像区的刷新、开关量输入中断、脉冲捕捉功能同样有效。

       有些输出点要比其他点更快些，是因为它们可以用于高速输出功能，在硬件上有特殊设计。没有专门使用硬件高速输出功能时，它们只是和普通点一样处理

       继电器输出开关频率为1Hz。