1 引言
　　空氣壓縮機作為氣動控制系統(tǒng)的氣源設(shè)備，其在運行過程中的穩(wěn)定程度和可靠性直接關(guān)系到生產(chǎn)安全性,。由于早期的電氣控制多為繼電器線路,，長期運行容易老化，從而使靈敏度降低,，在運行過程中會經(jīng)常出現(xiàn)停機故障,，給正常生產(chǎn)造成影響。采用可編程控制器技術(shù)改造空氣壓縮機的控制,，克服了傳統(tǒng)的純繼電器控制電路的不足,，不僅可以完成對開關(guān)量控制，還能實現(xiàn)對模擬量進行控制,。滿足了系統(tǒng)對控制準確性和安全性的要求,。
　　本文采用西門子公司的s7-300可編程控制器，對兩臺柳州柳二空機械股份有限公司（原柳州第二空氣壓縮機總廠）生產(chǎn)的zw-3/7型無油潤滑空氣壓縮機及其氣體干燥器進行控制,。本控制系統(tǒng)是在原生產(chǎn)線控制基礎(chǔ)上,，進行i/o口擴展從而達到空壓機的控制目的。

2 系統(tǒng)工作過程
2.1 空氣壓縮機組的工作過程
　　在設(shè)備上電開機后,，系統(tǒng)首先對空縮機的運行條件進行檢查,，當冷卻水壓力、空壓機曲軸箱油壓滿足要求時,，1＃機啟動,，2＃機作為備用，其啟動方式均采用y-δ起動方式,，y-δ起動延時為6秒,。起動后，儲氣罐開始充氣,，在儲氣罐壓力達到設(shè)定值0.7mpa時空縮機進氣閥關(guān)閉,，機器空運轉(zhuǎn)。當儲氣罐壓力下降到0.65mpa時，進氣閥打開,，再次進行充氣,。由于故障等原因使儲氣罐壓力降到設(shè)定值0.55mpa時，且1#機處于停機狀態(tài),，則2#機起動并正常運行,，其運行原理同1#機相同，繼續(xù)對儲氣罐充氣,。在儲氣罐壓力降到0.55mpa時,，且2#機處于停機狀態(tài)，1＃機起動并正常運行,。與此同時,，兩臺機器的正常運行時間均為12小時，也就是說,，一臺機器運行到12小時時,，無論其有無故障，或是儲氣罐壓力是否低于0.55mpa,，均要停機并啟動另一臺機器。

2.2 氣體干燥設(shè)備的工作原理
　　兩臺壓縮機共用一臺氣體干燥設(shè)備,。該設(shè)備是采用柳州柳二空機械股份有限公司生產(chǎn)的gwu系列無熱氣體干燥器,，其工作原理如圖1所示。開機后,，a塔先做吸附運行,，b塔做再生運行。在設(shè)定的時序控制下,，進氣電磁閥a2打開a1,、b1、b2均關(guān)閉,，壓縮空氣經(jīng)a2閥,，從底部進入a塔，在向上運輸過程中,，氣體中的水分被塔內(nèi)吸附劑吸掉,，干燥的氣體通過梭閥c進入儲氣缺罐，與此同時,，在a2打開后,，經(jīng)延時10秒b1打開，用b塔中的殘余氣體從上到下運動,，將吸附劑中的小分從b1閥帶出,，經(jīng)消聲器排空。其開啟的10秒時間是進行b塔脫附工作,。在a2打開后延時十分鐘后b2電磁閥打開,，同時a2閥關(guān)閉,，b塔進行充氣，十秒后,，a1閥打開,，a塔中剩余氣體從上至下經(jīng)a1閥，從d消聲器排出,，并將a塔中水分帶出,，使a塔脫附，經(jīng)延時十秒a1閥關(guān)閉,。此時,，由于a塔中的壓力下降，b塔中的壓力上長,，梭閥c將a排氣口關(guān)閉,，將b排氣口打開。同理,，在b2閥開啟十分鐘后,，a2閥打開，b2閥關(guān)閉,，延時十秒,，b1閥打開，使b塔進行脫附運行,。就這樣兩塔交替運行,，進行對氣體的干燥。
圖1 空氣壓縮機組工作原理
3 系統(tǒng)的控制要求
3.1 空氣壓縮機的控制要求
　?。?） 開機前按通電源,，所有安裝在中控室和現(xiàn)場的狀態(tài)指示燈點亮，顯示當前狀態(tài),。
　?。?） 按下起動按鈕，空壓機按y-δ方式起動,，進氣口電磁閥打開,，開始給儲氣罐充氣。另外,，在起動時,，不要求兩臺機器同時運行，但可選任意一臺先運行,。
　?。?） 正在運行的機器，運行時間超過12小時或故障，備用機起動,，并運行,。
　　（4） 在運行過程中,，如果發(fā)生水壓,、油壓不足，立刻停機,，并發(fā)出指示,。
　　（5） 按下停止按鈕,，停機,。

3.2 氣體干燥器的控制要
　　氣體干燥器的控制與空壓機的運行同步，與空壓機的電源一并打開,，其起動受空壓機的主接觸器的控制,。

4 系統(tǒng)硬件設(shè)計
4.1 系統(tǒng)配置
　　本設(shè)計所選用的是s7-300的標準型cpu，i/o口選用sm321和sm322數(shù)字量輸入/輸出模塊及sm331模擬量輸入模塊在其三號擴展槽的第二個sm口上依次進行擴展,。

4.2 擴展單元i/ｏ分配及接線
　　對西門子s7-300的擴展口進行分配,，其接i/ｏ口定義如附表所示。

　　開關(guān)量信號的采集,，空壓機在高速運行時,，必須有很好的冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)，以避免運行過程中產(chǎn)生的熱量對機器造成損壞,。所以水壓、油壓是首先要考慮的,，采用壓力開關(guān)進行這些量的采集,，并連接到其數(shù)字量輸入模塊sm321上，起始地址為100.0-100.3,。模擬量的采集主要是用于測試儲氣罐的壓力,，以控制空壓機運行。這些量需要用壓力變送器進行采集,，并將0-1mpa的壓力轉(zhuǎn)換成4-20ma的電流信號送到模擬量輸入模塊sm331上,，其起始地址為672-687。其硬件接線如圖2所示,。 圖2 硬件接線
　　對于空壓機的y-δ起動,，雖然在軟件程序設(shè)計中已經(jīng)對其進行km2和km3、km5和km6的互鎖,，但為了其運行的安全性,，所以在硬件連接中再一次對其進行互鎖，確保起動時由于觸點燒蝕或其它故障造成不能斷開而產(chǎn)生短路情況。氣體干燥器部分有四個電磁閥,，這四個閥的在電源接通后,，由ｋｍ1和ｋｍ4進行控制，無論是1＃機還是2＃一旦起動,，氣體干燥器就開始工作,，其ａ塔下面的ａ2閥打開，a塔先行工作,。然后按前述的工作原理進行工作,。用ｋｍ1和ｋｍ2控制這一部分能保證氣體干燥器與空壓機的同步工作。

5 軟件設(shè)計
5.1 空壓機控制
　　依據(jù)空壓機的工作原理設(shè)計其運行程序,。開機,，檢查其水壓、油壓,，在這些條件滿足時1#機起動,，并開始正常運轉(zhuǎn)。在此要注意的是,，在運動中2#機的起動,，由于它一方面要受到定時器的控制，還要受到儲氣罐的壓力控制,，當儲氣罐的壓力低于0.55mpa時,，這說明1#機故障，所以2#機起動,，但是這與1#機的初始條件相同,，在開機時，儲氣罐的壓力為0,，兩臺機器都可以運行,，因此在這里要求通過壓力變送器和km1、km4共同對開機進行控制,。km1,、km4分別與壓力變送器串接進行對兩臺機器的互鎖運行控制。其主機和備用機的運行梯形圖如圖3所示,，通過i672與q108.3控制1#機起動,，i672與q108.0控制2#機的起動。這樣就使得,，當壓力低于設(shè)定值0.55mpa時,，兩臺機器不至于同時起動。
圖3 空壓機梯形圖
5.2 氣體干燥器系統(tǒng)控制
圖4 干燥器梯形圖
　　空壓機氣體干燥器系統(tǒng)的梯形圖如圖4所示,。對氣體干燥器的控制,，主要依據(jù)兩臺空壓機的起動情況而定,。作為共用部分，無論那一臺機器起動都要求氣體干燥運行,，因此,，在氣體干燥的梯形圖中不必設(shè)計起、停按鈕,，而是通過q108.0和q108.3即1#,、2#機的km1、km4來完成其控制,。

6 結(jié)束語
　　本次改造后,，在空壓機在運行過程中，減少了操作人員到現(xiàn)場的巡回次數(shù),，可以通過在中控室直接觀察空壓機的工作狀況,，對現(xiàn)場出現(xiàn)的異常情況發(fā)出的報警信號，可做出快速反應,，而不是像以前那樣,，等到其它氣動控制的設(shè)備出現(xiàn)氣壓不足報警時才發(fā)現(xiàn)空壓機系統(tǒng)有問題。經(jīng)過這一年多的運行,，除了設(shè)備的機械故障外,，基本上沒有出現(xiàn)控制上面的問題，完全符合設(shè)計要求,。采用可編程控制器對空壓機的控制,，使其操作簡便，而且在運行過程中的安全性和穩(wěn)定性也進一步得到提高,。