1 引言
隨著中國進入WTO后,為了適應市場競爭和對產品質量的更高要求,人們相應的對氣動力設備的氣源品質也要求的更高更嚴格,壓縮空氣后處理設備就是保證氣源品質優良的必須設備。在火力發電、鋼鐵、化工、電子、食品、汽車噴塗、紡織化纖、航空航天等行業被廣泛應用。
為了滿足社會的需要，杭州嘉隆氣體設備有限公司在傳統的冷干機和吸干機兩種后處理設備的基礎上，最新研製開發了JAL/MN系列全自動節能型組合式壓縮空氣后處理設備。JAL/MN系列組合式壓縮空氣乾燥機結合了國內外冷干機及無熱再生吸干機的優勢而開發的新一代高效節能型新產品，主要應用於壓縮空氣乾燥凈化領域，它具有能耗低、再生耗氣量少（<3%）、露點溫度低（-40～-80℃）且性能穩定、結構緊湊、自動化程度高、操作更加簡便等特點，在國內壓縮空氣凈化領域處於領先地位，達到國際先進水平。該新產品在國內已有多家用戶，並成功出口至日本，均取得十分滿意的效果。該機的設計運用了合理的工藝流程並採用最先進的生產技術和工控設備製造，整台機器的控制核心部分採用施耐德電氣的Twido系列PLC。
2 系統概述
2.1 系統總體設計
組合式壓縮空氣后處理設備的控制系統以Twido PLC為核心，通過採集各感測器信號，使用一定的工藝演算法編定程序，對執行機構進行控制。使用兩個模擬量模塊對溫度和壓力進行顯示和控制減少了一個溫控器和壓力開關（傳統用法），降低了成本並且使得整個控制系統變得更加靈活，操作更加簡單。控制系統主要由模塊化主機TWDLMDA20RT、模擬量擴展TWDALM3LT和TWDAMI2HT、文本顯示屏XBTN400（配通訊電纜）組成。控制系統組成簡圖如圖1所示。
圖1 控制系統組成
2.2 系統功能設計
Twido PLC結構小巧、緊湊，節省了控制櫃的安裝空間，這使得整個控制的布局更加緊湊。其溫度模塊TWDALM3LT可直接接入PT100或K、J和T熱電偶溫度信號，在編程軟體的模塊設置中可選擇溫度信號輸入值的單位為攝氏度或華氏度，這給編程帶來了幫助，不需要對輸入值再進行轉換計算。控制櫃布局圖2所示。
控制櫃布局
該控制系統可實現以下功能：
（1）製冷壓縮機的啟停。（控制器內部設定三分鐘延時功能，避免了壓縮機頻繁啟動所引起的系統壓力不平衡、電機溫升異常、壓縮機回油等問題。）
（2）氣動蝶閥的開閉。通過PLC開關量信號輸出控制電磁閥，進而實現氣動執行機構的順序動作。以完成乾燥機「吸附→再生→充壓」的工作循環。
（3）就地、聯鎖、遠控。（為用戶提供多種操作方式選擇：除就地控制外，該控制可實現與空壓機的設備聯鎖，也可接受來自分散控制系統（DCS）的啟/停信號，且通訊順暢可用）
（4）電加熱器的開停。利用溫度感測器對加熱溫度進行數據採集，並通過CPU本體模塊監控分析、調節電加熱器的開停，使乾燥劑處於較為理想的解吸溫度。以達到最佳的再生效果。
（5）吸附周期的動態調節。該控制系統利用空氣露點儀等檢測設備對空氣品質進行實時監測，並通過可編程序控制器內部指令實現運行周期的動態調節。同時該系統具有自診斷功能，當空氣品質不能達到機組要求時，乾燥機將自動進行停機保護，以保證不影響下游用氣品質。
（6）進氣溫度、壓力顯示及監控。該控制系統簡潔的人機交互界面，可最大限度的實現對乾燥機各運行參數（如壓縮機電流、進氣溫度、進氣壓力、排氣溫度等）的連續監測及顯示。並同時通過具有故障保護功能的數據採集系統進行異常報警，從而保證整機在其允許工況下運轉，不受損害。
（7）製冷系統高低壓控制。該控制系統輔以壓力保護開關，使得壓縮機運行中，系統壓力升高到相應設定值（或降低到相應設定值）時，其所產生的控制信號能迅速切斷壓縮機交流接觸器的電流，停止壓縮機的運轉。並將故障信號反饋到PLC控制器，完成故障信號就地輸出及遠傳。
2.3 系統控制設計
壓縮空氣組合式后處理設備的運行時序運行框圖分別如圖3、4、5所示。
圖3 乾燥機運行時序邏輯 圖4 閥門動作邏輯 圖5 PLC指燈邏輯
2.4 文本顯示設計
以下是XBTN400文本顯示器在PLC命令下組合式后處理設備在運行中的各狀態顯示。
2.5 遠程聯鎖控制設計
本產品在大型電廠的實際運用中需要和熱控的其他設備實現遠程、聯鎖控制，並和電廠的DCS系統實現時時通訊。我們就通過PLC接收併發送信號來達到集中控制的目的。具體運行控制邏輯如圖6所示。
圖6 遠程聯鎖控制
3 結束語
本控制系統具有以下幾大特點：具有良好的可控性能和合理的運行操作方式，具有就地、遠程及多台連鎖控制功能並能與空壓機聯鎖在電廠大系統中可以通過DCS實現在無人值班情況下24小時安全運行；可以適時監控氣源品質，反饋並調整周期，節約能耗，降低客戶成本；使用施耐德電氣的Twido PLC和XBTN400文本顯示器等自動化產品使整個系統更優化、靈活、穩定；降低了製造及運行、維護成本。
