一種用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)，其包括控制柜，在控制柜內(nèi)設有主回路和控制回路。在控制柜面板上設有觸摸屏，啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕和報警器。所述主回路包括：三相空氣開關，三個交流接觸器，三個熱繼電器，兩個變頻電機，兩個風機，鼓風機，兩只變頻器。所述控制回路包括：PLC，觸摸屏，模擬量輸入模塊，壓力變送器，兩個卸載電磁閥，兩個進氣電磁閥，開關電源，變壓器，五個中間繼電器，二相空氣開關、柜體風扇。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，保證了壓縮機排氣壓力穩(wěn)定，使壓縮機能適應用戶用氣量變化較大的工況下的運行，符合用戶需求。
【專利說明】
一種用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及氣體壓縮機電氣控制領域的一種控制系統(tǒng)，尤其涉及一種用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]氧氣壓縮機，應用于氧氣氣體的回收系統(tǒng)。進氣壓力最高為0.015Mpa，最低壓力接近0.0Mpa。壓縮機排氣壓力設置上限3.0MPa，用戶需求的供氣壓力維持在2.9MPa附近，供氣較穩(wěn)定，用戶用氣氣量變化較大。如果采用傳統(tǒng)的繼電器控制很難滿足用戶的需求，并且頻繁啟動停機，它會影響電機，電氣元件的使用壽命

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)，所述壓縮機電氣控制系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術的不足，保證了壓縮機排氣壓力穩(wěn)定，使壓縮機能適應用戶用氣量變化較大的工況下的運行，符合用戶需求。
[0004]本發(fā)明的解決方案是:一種用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)，其包括控制柜，在控制柜內(nèi)設有主回路和控制回路;在控制柜面板上設有觸摸屏，啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕和報警器；
[0005]所述主回路包括:三相空氣開關QFl、QF2、QF3，三個交流接觸器KMl、KM2、KM3，三個熱繼電器FRl、FR2、FR3，兩個變頻電機Ml、M2，兩個風機ml、m2，鼓風機，兩只變頻器；
[0006]所述控制回路包括:PLC，觸摸屏，模擬量輸入模塊，壓力變送器，兩個卸載電磁閥，兩個進氣電磁閥，開關電源，變壓器，五個中間繼電器KAl、KA2、KA3、KA4、KA5，二相空氣開關QF4、柜體風扇；
[0007]其中，外接的三相電源L1、L2、L3，一方面經(jīng)三相空氣開關QFl與變頻器一的輸入端連接，變頻器一的輸出端與變頻電機Ml連接，另一方面經(jīng)三相空氣開關QF2與變頻器二的輸入端連接，變頻器二的輸出端與變頻電機M2連接，再一方面經(jīng)三相空氣開關QF3與交流接觸器KMl、KM2、KM3的主觸點連接，三個交流接觸器KMl、KM2、KM3的主觸點分別和三個熱繼電器FRl、FR2、FR3的一端連接，三個熱繼電器FRl、FR2、FR3的另一端分別與兩個風機ml、m2、一個鼓風機連接
[0008]PLC的輸入端1.0接控制柜面板上的啟動按鈕和遠程啟動按鈕，PLC的輸入端1.1接控制柜面板上的停止按鈕，所述停止按鈕與遠程停止按鈕串聯(lián)，PLC的輸入端10.2接熱繼電器FRl的常閉點，PLC的輸入端1.3接熱繼電器FR2的常閉點，PLC的輸入端1.4接急停按鈕，PLC的輸出端Q0.0接中間繼電器KAI線圈的一端，PLC的輸出端Q0.1接中間繼電器KA2線圈的一端，PLC的輸出端Q0.2接中間繼電器KA3線圈的一端，PLC的輸出端Q0.3接中間繼電器KA4線圈的一端，PLC的輸出端Q0.4接中間繼電器KA5線圈的一端，五個中間繼電器KAl、KA2、KA3、KA4、KA5的另一端均接OV;所述模擬量輸入模塊均與PLC連接，所述壓力變送器與模擬量輸入模板連接;所述觸摸屏與PLC通信，PLC采集的數(shù)值顯示在所述觸摸屏上;外接的二相電源L1、L3通過二相空氣開關QF4后，其中一相與兩個交流接觸器KM1、KM2的線圈，熱繼電器FR3，進氣電磁閥一，進氣電磁閥二，卸載電磁閥一，卸載電磁閥二的公共端連接，另一相分別與五個中間繼電器KA2、KA3、KA4、KA5，兩個交流接觸器KMl、KM2的常開點的一端連接；中間繼電器KA2常開點的另一端與交流接觸器KMl的線圈連接，中間繼電器KA3常開點的另一端與交流接觸器KM2的線圈連接；中間繼電器KA2、KA3常開點的另一端與交流接觸器KM3的線圈連接，熱繼電器FR3常閉點與交流接觸器KM3的線圈連接；中間繼電器KA4常開點的另一端與卸載電磁閥一連接，中間繼電器KA5常開點的另一端與卸載電磁閥二連接，兩個交流接觸器KM1、KM2常開點的另一端分別與兩個進氣電磁閥連接;開關電源的電源輸入端與變壓器相接，開關電源的電源輸出端輸出直流電源，直流電源分別作為PLC、模擬量輸入模塊和觸摸屏的工作電源;所述報警器、所述柜體風扇的一端與變壓器輸出端的其中一相相接，其中另一相通過兩個中間繼電器KA1、KA3的常開觸點分別與報警器、柜體風扇相連接。
[0009]作為上述方案的進一步改進，所述PLC型號為S7-200-smart-ST20。
[0010]作為上述方案的進一步改進，所述模擬量輸入模塊型號為EMA104。
[0011]作為上述方案的進一步改進，所述模擬量輸入模塊均與PLC通過信號數(shù)據(jù)線連接。
[0012]作為上述方案的進一步改進，所述壓力變送器通過信號線與模擬量輸入模板連接，
[0013]作為上述方案的進一步改進，所述系統(tǒng)采用通訊線連接9針公接頭的一端與PLC的PLC-CPU-485通訊接口相連，另一端分別與兩個變頻器的相連接，利用USS通訊，將變頻器的運行參數(shù)傳至PLC、觸摸屏，將PLC的運行指令，控制轉速的數(shù)值傳給變頻器。
[0014]作為上述方案的進一步改進，所述壓力變送器采集到的水壓力信號、排氣壓力信號、進氣壓力信號，通過所述模擬量輸入模塊輸送到PLC，PLC通過所述模擬量輸入模塊將壓力的模擬量信號轉換成數(shù)字信號。
[0015]作為上述方案的進一步改進，所述觸摸屏通過以太網(wǎng)與PLC通信，系統(tǒng)設置的控制參數(shù)能在所述觸摸屏上修改。
[0016]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術的不足，保證了壓縮機排氣壓力穩(wěn)定，使壓縮機能適應用戶用氣量變化較大的工況下的運行，符合用戶需求。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)的局部結構圖一。
[0018]圖2為本發(fā)明的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)的局部結構圖二。
[0019]圖3為本發(fā)明的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)的局部結構圖三。
[0020]圖4為本發(fā)明的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)的局部結構圖四。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0022]請一并參閱圖1、圖2、圖3及圖4，其為本發(fā)明的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)的結構圖，由于本系統(tǒng)的結構圖比較龐大，為了清楚的顯示每個結構而分成四部分進行顯示。本發(fā)明的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)包括控制柜。在控制柜內(nèi)設有主回路和控制回路，在控制柜面板上設有觸摸屏，啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕和報警器。
[0023]所述主回路主要是由三相空氣開關0?1、0?2、0?3，三個交流接觸器做1、做2、做3，三個熱繼電器FR 1、FR2、FR3，兩個變頻電機M1、M2，兩個風機ml、m2，鼓風機，兩只變頻器組成。
[0024]外接380V三相電源L1、L2、L3經(jīng)三相空氣開關QFl與變頻器一的輸入端連接，變頻器一的輸出端與變頻電機Ml連接。外接380V三相電源L1、L2、L3經(jīng)三相空氣開關QF2與變頻器二的輸入端連接，變頻器二的輸出端與變頻電機M2連接。外接380V三相電源L1、L2、L3經(jīng)三相空氣開關QF3與三個交流接觸器KM1、KM2、KM3的主觸點連接，三個交流接觸器KM1、KM2、KM3的主觸點分別和三個熱繼電器FRl、FR2、FR3連接，三個熱繼電器FRl、FR2、FR3再分別與兩個風機ml、m2，鼓風機連接
[0025]所述控制回路主要是由型號為S7-200-smart-ST20的PLC，觸摸屏，型號為EMA104的模擬量輸入模塊，壓力變送器，卸載電磁閥，進氣電磁閥，24V開關電源，380V變220V變壓器，五個中間繼電器以1、以2、以3、以4、1^5，二相空氣開關0?4、柜體風扇組成。
[0026]PLC的輸入端1.0接控制柜面板上的啟動按鈕和遠程啟動按鈕，PLC的輸入端1.1接控制柜面板上的停止按鈕，它與遠程停止按鈕串聯(lián)，PLC的輸入端10.2接熱繼電器FRl的常閉點，PLC的輸入端10.3接熱繼電器FR2的常閉點，PLC的輸入端10.4接急停按鈕，PLC的輸出端Q0.0接中間繼電器KAl線圈的一端，PLC的輸出端Q0.1接中間繼電器KA2線圈的一端，PLC的輸出端Q0.2接中間繼電器KA3線圈的一端，PLC的輸出端Q0.3接中間繼電器KA4線圈的一端，PLC的輸出端Q0.4接中間繼電器KA5線圈的一端。
[0027]五個中間繼電器KAl、KA2、KA3、KA4、KA5的另一端均接OV，所述模擬量輸入模塊均與PLC通過信號數(shù)據(jù)線連接，所述壓力變送器通過信號線與模擬量輸入模板連接。壓力變送器采集到的水壓力信號、排氣壓力信號、進氣壓力信號，通過模擬量輸入模塊輸送到PLC，PLC通過模擬量輸入模塊將壓力的模擬量信號轉換成數(shù)字信號，所述觸摸屏通過以太網(wǎng)與PLC通信，采集的數(shù)值顯示在觸摸屏上，設置的控制參數(shù)可以在屏上修改。
[0028]系統(tǒng)采用通訊線連接9針公接頭與PLC-CPU-485通訊接口相連，另一端分別與兩個變頻器的29、30端子相連接，利用USS通訊，將變頻器的運行參數(shù)傳至PLC、觸摸屏，將PLC的運行指令，控制轉速的數(shù)值傳給變頻器。
[0029]外接380V二相電源L1、L3通過二相空氣開關QF4后，其中一相與兩個交流接觸器KM1、KM2的線圈，熱繼電器FR3，兩個進氣電磁閥，兩個卸載電磁閥的公共端連接，另一相分別與五個中間繼電器KA2、KA3，KA4，KA5，兩個交流接觸器KMl、KM2的常開點的一端連接，中間繼電器KA2常開點的另一端與交流接觸器KMl的線圈連接。中間繼電器KA3常開點的另一端與交流接觸器KM2的線圈連接。兩個中間繼電器KA2，KA3常開點的另一端與交流接觸器KM3的線圈連接，熱繼電器FR3常閉點與交流接觸器KM3的線圈連接。中間繼電器KA4常開點的另一端與卸載電磁閥一連接，中間繼電器KA5常開點的另一端與卸載電磁閥二連接，兩個交流接觸器KMl、KM2常開點的另一端分別與兩個進氣電磁閥連接。
[0030]所述24V開關電源的電源輸入端與變壓器220V相接，24V開關電源的電源輸出端輸出24V直流電源，24V直流電源分別作為PLC、模擬量輸入模塊和觸摸屏的工作電源。報警器、柜體風扇的一端與變壓器輸出端220V其中一相相接，220V其中另一相通過兩個中間繼電器KA1、KA3的常開觸點分別與報警器、柜體風扇相連接。
[0031 ]本實施例在運行時，4只QF在閉合位置，將編輯好的程序下載至PLC，觸摸屏，它們得電運行，
[0032]在觸摸屏上，參數(shù)設置畫面中，設置連鎖啟停機參數(shù)，進氣啟動壓力數(shù)值，進氣停機壓力數(shù)值，排氣啟動壓力數(shù)值，排氣停機壓力數(shù)值，水啟動壓力數(shù)值，水停機壓力數(shù)值。PID調(diào)節(jié)系數(shù)，P項，I項，單機雙機運行切換按鈕，單機運行時Ml，M2切換按鈕，數(shù)據(jù)顯示畫面中。實時顯示進氣壓力數(shù)值，排氣壓力數(shù)值，水壓力數(shù)值，變頻器I，變頻器2，M1轉速，M2轉速，Ml電流，M2電流，Ml風機，M2風機動態(tài)運行停止狀態(tài)，進氣電磁閥I，進氣電磁閥2，卸載電磁閥I，卸載電磁閥2，打開閉合狀態(tài)。
[0033]Ml，M2運行時間，故障畫面中，監(jiān)控的故障項目，進氣壓力低，排氣壓力高，水壓力低，變頻器I故障，變頻器2故障，Ml風機過載，M2風機過載，還設置變頻器I故障復位按鈕，，變頻器2故障復位按鈕，用戶登錄畫面，用戶需要修改參數(shù)時，按登錄按鈕，這是需要授權密碼。以防止無關人員修改參數(shù)。
[0034]變頻器首次使用需要設置基本的參數(shù)，電機的額定頻率，額定電壓，額定電流，過載電流，最小頻率，最大頻率，通訊波特率，通訊地址，命令源，選擇頻率給定值，控制方式等參數(shù)，按啟動按鈕，雙機運行狀態(tài)下，假設各參數(shù)符合啟動條件，變頻器I啟動，3秒后，PLC輸出點Q0.1閉合，KA2線圈得電，KMl線圈得電，Ml風機運行，進氣電磁閥I得電打開，KM3線圈得電，鼓風機運行，3秒后，變頻器2啟動，PLC輸出點Q0.2閉合，KA3得電，KM2線圈得電，M2風機運行，進氣電磁閥2得電打開，排氣壓力升至2.4MPa時，PI調(diào)節(jié)投入，壓力上升，電機轉速開始下降。
[0035]當壓力升至2.75MPa時，變頻器2停止，PLC輸出點Q0.2斷開，KA3失電，KM2失電，M2風機停止，PLC輸出點Q0.4閉合，KA5線圈得電，卸載電磁閥2得電打開，這時，只有一臺機器運行，排氣量只有總排氣量的百分之50至百分之20之間，排氣壓力上升至2.9MPa附近時，單臺電機的轉速最低至額定轉速的百分之30，如果這時用氣量增大，單臺電機轉速最大時，壓力繼續(xù)下降至2.75MPa時，變頻器2自動啟動，以維持排氣壓力在2.9MPa至2.75MPa之間。
[0036]當然，用氣量為零時，排氣壓力升至2.9MPa，變頻器I停止，Ml風機停止，PLC輸出點Q0.3閉合，KA4線圈得電，卸載電磁閥I得電打開。變頻器I啟動時，卸載電磁閥I失電關閉。
[0037]以上控制過程，由PLC中的程序自動判斷，自動運行，當故障發(fā)生時，PLC輸出點Q0.0閉合，
[0038]KAl線圈得電，蜂鳴器報警，可查看報警畫面，找出原因。初始調(diào)試階段，空載試運行，在電腦上監(jiān)控PLC程序，查看各電氣元件動作是否正確，是否符合設計要求，監(jiān)控變頻器運行參數(shù)，核對各壓力數(shù)值與壓力表的讀數(shù)是否一致，顯示在觸摸屏上的數(shù)值是否正確，對不符合實際要求的程序進行小修小改。程序運行完全符合要求后，模擬用戶運行工況，對壓縮機加載試運行，查看變頻器的調(diào)節(jié)速率，是超調(diào)或滯調(diào)，通過不斷修改P值與I值，尋找到合適的P值，I值。經(jīng)過16小時的運行，最終確定P值I值，通過了用戶的驗收。該變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在氧壓機上的運行獲得了成功。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)，其特征是:其包括控制柜，在控制柜內(nèi)設有主回路和控制回路;在控制柜面板上設有觸摸屏，啟動按鈕、停止按鈕、急停按鈕和報警器； 所述主回路包括:三相空氣開關QFl、QF2、QF3，三個交流接觸器KMl、KM2、KM3，三個熱繼電器FRl、FR2、FR3，兩個變頻電機Ml、M2，兩個風機ml、m2，鼓風機，兩只變頻器； 所述控制回路包括:PLC，觸摸屏，模擬量輸入模塊，壓力變送器，兩個卸載電磁閥，兩個進氣電磁閥，開關電源，變壓器，五個中間繼電器以1、以2、!^3、1^4、1^5，二相空氣開關0?4、柜體風扇； 其中，外接的三相電源L1、L2、L3，一方面經(jīng)三相空氣開關QFl與變頻器一的輸入端連接，變頻器一的輸出端與變頻電機Ml連接，另一方面經(jīng)三相空氣開關QF2與變頻器二的輸入端連接，變頻器二的輸出端與變頻電機M2連接，再一方面經(jīng)三相空氣開關QF3與交流接觸器KMl、KM2、KM3的主觸點連接，三個交流接觸器KMl、KM2、KM3的主觸點分別和三個熱繼電器FRl、FR2、FR3的一端連接，三個熱繼電器FRl、FR2、FR3的另一端分別與兩個風機ml、m2、一個鼓風機連接 PLC的輸入端10.0接控制柜面板上的啟動按鈕和遠程啟動按鈕，PLC的輸入端10.1接控制柜面板上的停止按鈕，所述停止按鈕與遠程停止按鈕串聯(lián)，PLC的輸入端10.2接熱繼電器FRl的常閉點，PLC的輸入端1.3接熱繼電器FR2的常閉點，PLC的輸入端1.4接急停按鈕，PLC的輸出端Q0.0接中間繼電器KAl線圈的一端，PLC的輸出端Q0.1接中間繼電器KA2線圈的一端，PLC的輸出端Q0.2接中間繼電器KA3線圈的一端，PLC的輸出端Q0.3接中間繼電器KA4線圈的一端，PLC的輸出端Q0.4接中間繼電器KA5線圈的一端，五個中間繼電器KAl、KA2、KA3、KA4、KA5的另一端均接OV;所述模擬量輸入模塊均與PLC連接，所述壓力變送器與模擬量輸入模板連接;所述觸摸屏與PLC通信，PLC采集的數(shù)值顯示在所述觸摸屏上;外接的二相電源L1、L3通過二相空氣開關QF4后，其中一相與兩個交流接觸器KM1、KM2的線圈，熱繼電器FR3，進氣電磁閥一，進氣電磁閥二，卸載電磁閥一，卸載電磁閥二的公共端連接，另一相分別與五個中間繼電器KA2、KA3、KA4、KA5，兩個交流接觸器KMl、KM2的常開點的一端連接；中間繼電器KA2常開點的另一端與交流接觸器KMl的線圈連接，中間繼電器KA3常開點的另一端與交流接觸器KM2的線圈連接；中間繼電器KA2、KA3常開點的另一端與交流接觸器KM3的線圈連接，熱繼電器FR3常閉點與交流接觸器KM3的線圈連接；中間繼電器KA4常開點的另一端與卸載電磁閥一連接，中間繼電器KA5常開點的另一端與卸載電磁閥二連接，兩個交流接觸器KM1、KM2常開點的另一端分別與兩個進氣電磁閥連接;開關電源的電源輸入端與變壓器相接，開關電源的電源輸出端輸出直流電源，直流電源分別作為PLC、模擬量輸入模塊和觸摸屏的工作電源;所述報警器、所述柜體風扇的一端與變壓器輸出端的其中一相相接，其中另一相通過兩個中間繼電器KA1、KA3的常開觸點分別與報警器、柜體風扇相連接。2.如權利要求1所述的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)，其特征在于:所述PLC型號為 S7-200-smart-ST20。3.如權利要求1所述的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)，其特征在于:所述模擬量輸入模塊型號為EMA104。4.如權利要求1所述的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)，其特征在于:所述模擬量輸入模塊均與PLC通過信號數(shù)據(jù)線連接。5.如權利要求1所述的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力變送器通過信號線與模擬量輸入模板連接，6.如權利要求1所述的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)，其特征在于:所述系統(tǒng)采用通訊線連接9針公接頭的一端與PLC的PLC-CPU-485通訊接口相連，另一端分別與兩個變頻器的相連接，利用USS通訊，將變頻器的運行參數(shù)傳至PLC、觸摸屏，將PLC的運行指令，控制轉速的數(shù)值傳給變頻器。7.如權利要求1所述的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)，其特征在于:所述壓力變送器采集到的水壓力信號、排氣壓力信號、進氣壓力信號，通過所述模擬量輸入模塊輸送到PLC，PLC通過所述模擬量輸入模塊將壓力的模擬量信號轉換成數(shù)字信號。8.如權利要求1所述的用于氧氣回收的壓縮機變頻控制系統(tǒng)，其特征在于:所述觸摸屏通過以太網(wǎng)與PLC通信，系統(tǒng)設置的控制參數(shù)能在所述觸摸屏上修改。
【文檔編號】G05B19/05GK106020096SQ201610517382
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】汪潛
【申請人】安慶市佰聯(lián)無油壓縮機有限公司