Abstract: This paper introduces the application of SIEMENS S7200 smart PLC in the joint control system of Shou

Li air compressor. The upper computer uses touch screen as the man-machine interaction terminal. This design aims

at saving energy and environmental protection, reducing labor strength and prolonging the service life of air

compressor.

Key words: PLC   Energy saving  SULLAIR  Joint control

【中图分类号】TE08 【文献标识码】B  文章编号1606-5123（2018）04-0000-00

1 引言

随着我国工业化进程的飞速发展，节能环保、智能化和降低人工成本等因素被日益提上企业发展议程。传统意义上的工厂空压站一般配备几台甚至十几台空压机，在生产过程中一般在空压站设专业人员开关机，一般空压机都是24小时开机为全厂生产提供必要的压缩空气。这样不但造成电能和压缩空气的极大浪费，人工切换空压机使用会导致增加人工成本和影响到空压机使用寿命。本文就以美国寿力空压机组成的空压站为控制对象，描述智能控制的便捷和优点。

全球最大螺杆式空压机专业制造商美国寿力SULLAIR公司是日本日立集团全资公司。美国寿力公司的主要产品包括固定式螺杆压缩机、移动式螺杆压缩机、螺杆真空泵、空气干燥机、机密过滤器、真空泵等，广泛运用于制造、纺织、建筑、采矿、能源、电子、食品等多个行业。公司致力于通过不断创新的技术和实用的设计为中国各行各业的客户提供全面、稳定、优良的气体解决方案及高效、高质的售后服务。

西门子PLC在工业生产中使用非常广泛，随着科技的不断的发展进步近年来西门子推出S7200 smart系列PLC，对比西门子传统的S7200 cn系列PLC本系统更加稳定成熟，性价比更高，CPU自带以太网接口和Modbus接口使用更加便捷稳定。美国寿力空压机在其自带控制面板中为通讯提供了Modbus通讯接口，Modbus通讯是一种国际通用的通讯总线协议，以其超高的性价比和通用性已在当前市场上得到广泛的应用。

2 系统分析

2.1 系统概貌

系统应用西门子公司的S7-200 smart PLC、计算机组态软件工业网络通讯技术和电力电子技术将多台并网运行的空压机实现集中控制，可实现全自动运行，实现压缩机房无人值守和远程操作。控制系统可以使各台空压机提高工作性能，在保证供气质量的前提下，实现最大限度的节能运行，保证各种保护有效可靠，延长空压机的使用寿命且有利于空压机的维护。

2.2 主机结构

(1)空压机集中控制系统组成结构如图1 所示，主要有上位工控机系统、空压机监控分站控制柜(SIEMENS S7-200smart)、检测传感器等组成。上位机由触摸屏等组成，其主要完成空压机远程参数设置、操控及其数据处理、监测、查询等功能。空压机监控分站控制柜以西门子S7-200smart系列PLC作为监控核心，采集处理、温度、压力等信号，并上传至控制中心监控电脑，实现空压机各种保护、报警、监控和控制功能。 

(2)控制系统配置清单如表1所示。

(3)控制点配置如表2所示。

2.3 系统分析

(1)无人值守，节能增效：系统可全自动化运行，实现空压机房无人值守。通过系统的管理压缩机及附属设备，调整压缩机出口压力及流量，达到自动(动态)恒压供风，满足现场用气需求。 

(2)联动控制：实现多台空压机及相关冷却和气路系统阀门的自动联动控制，按 程序自动执行启动/停止空压机的操作。全自动运行方式下，系统可以按现场需要自动启停一台或多台空压机，完成空压机的自动加卸载控制，实现空压机及冷却水泵自动轮转功能。

(3)中控室集中控制：全自动联动运行方式。系统根据设定的工作时间和工作压力值、总管当前实时压力值，自动判断当前投入/切除系统中的空压机台数，经特定的运算处理，对空压机进行加载、卸荷或切除、投入系统工作，实现自动(动态)恒压供风。半自动一键起停。对同一组的设备实现联锁启动或停机。 单步操作。对每一个进中控的设备实现单独启动或停机。

(4)就地控制方式：通过就地触摸屏的按钮或者空压机监控分站控制柜上的按钮来单独控制每台空压机的启动或停机。

(5)控制柜手动操作方式：系统在手动工作方式下，可通过原有的控制柜或启动柜上的按钮来控制每台空压机的启动或停机。

(6)工况监测：实现对压力(包括压风机出口压力、风包压力、润滑油压力、冷却水进出口压力等)、温度(包括风机出口温度、风包温度、冷却水进出口温度、电机轴承温度)、震动以及电气参数(包括电机电流、电压、功率、日耗电量等)的连续在线监测功能。

(7)保护功能：具有完备的保护及报警显示功能，可以实现电机过载停机、电源逆相、缺相保护、排气高温跳闸、超过最大工作压力安全阀动作、断水保护等。

(8)故障保护和屏蔽：系统具有完备的保护功能，空压机本体、冷却系统、气路系统及 供电系统发生故障时均有相应的保护措施，并能显示详细故障信息、 保护动作迅速而可靠。设备故障停机后，系统能自动倒换到另一台无 故障设备运行，最大限度地保证了用风的安全和不间断供应。

3 软件开发

3.1 PLC技术原理

     S7-200 smart PLC控制程序的开发环境为SIEMENS SIMATIC SMART STEP7 Microwin V2.1编程软件，用模块式结构化程序方式编程，这样既可增强程序的可读性，方便调试和维护工作，又能使数据库结构统一。程序主要有 通讯子程序、空压机控制子程序、数据处理子程序、保护功能处理子程序等。程序结构设计合理，算法高效可靠。

3.2 HMI界面功能设计

系统组态软件选用力控监控软件,它是一个具有丰富 功能的HMI/SCADA软件，用于工业自动化的过程控制和管理监控。监控画面主要有多个功能界面组成，包括主监控界面、实时报表界面、历史数据界面、报警查询界面、参数设置界面、趋势界面等。各个界面之间可以通过画面下方的按钮自由切换。画面直观形象、功能齐全、操作简单容易上手，操作员可以轻松全盘掌握整个控制系统的运行和维护，如图2所示。

(1)制系统中具有中文显示功能，可以显示多种信息，主要包括实时运行参数表、参数设定表、报警信息表，故障信息记录、紧急停机开关，并且具有手动检查功能。

(2)通过操作画面，操作人员可轻松地执行以下操作命令：机组启动/停止、报警复位、调整压力设定值、加载/卸载、设备参数设定等。

(3)供回水压力、温度的实时显示和设定。

(4)排气管道中空气压力、温度的实时显示和设定。

(5)设备异常情况下能够实现紧急停车。

(6)监控水泵运行状态。

(7)报警系统：具备报警显示及复位功能；当空压机机组本体、冷却系统、气路系统、水泵发生故障时报警。

(8)具备数据存储和查询功能。

(9)能够相应空压机机组电气接口的对接，实现数据传输。

4 控制系统特点 

采用高可靠性和抗干扰功能强的西门子PLC，能很好地克服空压机房恶劣的环境干扰，使系统能长期稳定可靠地工作。 系统采用分布式网络拓扑结构，各个空压机控制分站之间既相互独立又可以共享、交互数据；一台分站发生故障不会影响其他的分站运行，各个分站又可通过数据交换相互配合更高效地工作。监控软件设计合理、操作简便容易掌握，数据显示、记录存档、报表、趋势、报警功能齐全；保证供气系统的可靠、稳定、合理地运行,及时发现压风机运行系统中存在的隐患。保障安全生产、提高生产效益.网络通讯高速、稳定，实时性好.控制层次结构合理，操作设备和控制方式灵活多样，保证各种情况下系统的安全、可靠运行。 

5 结束语

本系统设计提高工程设备运行的可靠性，硬件可靠，市场利用率高更换维护方便，系统支持多种类型接口协议可以实现远程控制和上层系统的数据交互，大大降低人工劳动强度，空压机循环启动避免了单台机器长时间运行和闲置。

参考文献

[1]西门子（中国）有限公司.西门子s7200smart可编程逻辑控制器,2017年 9月 

作者简介

吴佩发 （1982-） 男 工学学士 工程师 总经理 研究方向：工业自动化系统集成工程领域