基于触摸屏PLC一体机的空压机组控制系统设计

王雄

摘要：空压机组是一个由多台空压机、PLC电气系统等组成的复杂工业集成系统，该类系统具备空压机自动运行和停机功能，动作复杂且具有严格的先后逻辑关系。现基于目前市场上经济、便捷的触摸屏PLC一体机进行空压机组控制系统的设计，从现场实际需求出发，对3台空压机进行逻辑梳理和设计，从而实现自动控制，保证空压机组在实际运行过程中动作顺畅、性能稳定、可靠性高。

关键词：空压机组;控制系统;触摸屏PLC一体机

0    引言

触摸屏PLC一体机作为工业自动化领域的三大支柱之一，具有编程调试方便、稳定可靠的优点，其在工业领域的应用越来越广泛。福建农林大学的彭亚楠等人[1]，运用触摸屏PLC一体机设计的太阳能热水控制系统，其运行稳定，操作方便明了，能很好地满足使用者的要求，同时具有良好的经济效益。广西广播电视技术中心北海分中心的陈冠强等人[2]，基于触摸屏PLC一体机设计了发电机主备蓄电池智能测评及转换装置，该系统在运行的一年多时间中，操作方便，工作稳定可靠，能避免蓄电池故障导致发电机不能正常启动的问题，确保了广播电视安全播出。天津农学院的何建祥[3]，基于触摸屏PLC一体机设计了潮汐模拟发电装置，外观简洁，有科技感，并且触摸屏的操作十分直观、方便，减少了人工工作量。综上可以发现，该技术在众多领域运用已经非常成熟，并且取得了较好的使用效果，也积累了大量宝贵的经验，不过该种方法在空压机组的应用上目前处于空白状态。

当前，制造业中生产设备的使用几乎都需要利用压缩空气进行驱动，压缩空气是除了电源之外的被公认为第二大的动力能源[4]，且目前大部分企业都会配置多台空压机，其独立控制和运行产生了大量的运营成本浪费，所以，设计一套空压机组控制系统具有重要的现实意义。同时，该项设计研究，可以为未来类似空压机组的控制改善提供实际经验和案例。

1    设计背景和需求

A公司是一家专业从事五金零配件研发、生产、销售和服务的制造型企业，参与制订了行业标准并作为行业表率，发展势头和前景良好，但因同行企业数量众多，市场竞争非常激烈，成本优势成为未来企业立足行业发展的重要因素。在A公司的年度成本分析中，3台空压机用电成本占总用电成本的20%。降低空压机用电成本可以有效降低营运成本，提升企业产品成本优势，让企业获得更好的发展。

本次设计是针对3台单独的空压机，白天是正常生产时间，所以开启的数量是2台，晚上因为只有一小部分人加班，所以开启的数量是1台。设计时，3台中任意2台可以开启组合，使其组成1个空压机组，有单独的统一控制方式，以此达到分时段控制空压机启动的数量、合理供气、減少设备使用成本的目的。在设计时，需要同时考虑现场管道的长度、直径、流程，空压机房和管道的布局走向尺寸，未来控制系统和设备的操作可行性等一系列问题。

本文研究的是基于触摸屏PLC一体机的空压机组控制系统的问题，故仅针对触摸屏PLC一体机部分做扩展设计说明。空压机组控制的设计使用触摸屏PLC一体机作为系统主要的载体，是整个系统的核心和关键所在，在对比功能需求和使用成本后，本次研究项目选择中达优控A型5寸24MR-FX型号的触摸屏PLC一体机来进行系统控制。下文将对设计要点进行详细说明。

2    设计要点

2.1    系统硬件设计

本文设计的空压机组控制系统由中达优控触摸屏PLC一体机A型5寸24MR-FX、台湾明纬开关电源LRS-100-24、IFM易福门压力传感器PN7000、正泰继电器JZX-22F（D）/

3Z、坤雄牌电动球阀DN65等部分组成，空压机组控制系统结构图和硬件结构图如图1、图2所示。

PLC梯形图编写后通过数据线连接，实现与一体机的数据传送互联。触摸屏PLC一体机的开关量输入为电动阀信号、急停开关和压力传感器;继电器输出信号控制电动阀和各台空压机的开关。GX Developer为三菱PLC的编程软件[5]，具有程序开发、维护、参数设定、在线监控、诊断等功能。要安装这个软件，先要打开GX编程软件MELSOFT＼

Enamel里的环境包，打开GX Developer里的SETUP.EXE安装文件，开始安装，中间会要求输入ID序列号，安装时关闭杀毒软件，完成后再打开。安装完成后打开编程软件进行梯形图编写与测试，输入/输出端口分配如表1、表2所示。

2.2    系统软件设计

本文设计的控制系统主要分为两层，第一层是控制层，包括上传好程序的触摸屏;第二层是现场层，现场层主要包含压力传感器和电动阀控制的空压机组，根据程序设定的规则进行管道开关的切换和空压机启停控制。

YK Builder是一款触摸屏编程软件，使用这款软件能够快速进行编辑，并且这款软件支持按钮以及流动块的添加，操作方法十分简单。

YK Builder提供了强大的编程功能：可以帮助用户进行触摸屏设计，可以对控制设备建立通信方案，可以将设备的全部控制内容输入到编辑，支持将逻辑控制设备的系统放到软件上编程，支持功能按钮、流动块、图片显示，可以选择GIF动画、动态圆、动态矩形等形状。其编程方式非常简单，软件将需要的控件排列出来，例如可以在触摸屏选择图片移动、消息显示、XY趋势图等，也支持在软件上编辑仪表、多功能键、历史报警等功能。

触摸屏HMI编程软件使用全中文编辑软件You Kong_

Soft V3.0，编辑方便简单，支持撤销、重做、鼠标框选、跨各类工程的复制和粘贴;程序空间共计16 000步，不用电池记忆，无须维护;支持字体选择功能，寄存器数字、文本汉字显示都可自由选择字体;指示灯ON/OFF图画可以更换成任意图画;支持多种格式图画文件，动态图画功能可实现256幅图画切换显示等等。本次设计过程中，主页界面布置了自动控制、手动控制、检修控制和参数设定界面。