西門子6AV2124-0GC01-0AX0

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變頻在空壓機上的應用

空壓機概況
    空壓機，全名為空氣壓縮機，是一種工礦企業(yè)中經(jīng)常用到的空氣動力提供設(shè)備。通常，空壓機分為螺桿式空壓機、活塞式空壓機等。
   
    *螺桿式空壓機工作原理
   
    螺桿式空壓機是由一對相互平行嚙合的陰陽轉(zhuǎn)子（或稱螺桿）在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)子齒槽之間的空氣不斷地產(chǎn)生周期性的容積變化，空氣則沿著轉(zhuǎn)子軸線由吸入側(cè)輸送至輸出側(cè)，實現(xiàn)螺桿式空壓機的吸氣、壓縮和排氣的全過程?？諌簷C的進氣口和出氣口分別位于殼體的兩端，陰轉(zhuǎn)子的槽和陽轉(zhuǎn)子的齒被主電機驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。
   
    *活塞式空壓機工作原理
   
    活塞式空壓機是由電動機帶動皮帶輪通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動曲軸，帶動連桿與活塞桿，使活塞在壓縮機氣缸內(nèi)作往復運動，完成吸入、壓縮、排出等過程,將無壓或低壓氣體升壓，并輸出到儲壓罐內(nèi)。其中，活塞組件，活塞與汽缸內(nèi)壁及汽缸蓋構(gòu)成容積可變的工作腔，在曲柄連桿帶動下，在汽缸內(nèi)作往復運動以實現(xiàn)汽缸內(nèi)氣體的壓縮。
   
    空壓機系統(tǒng)控制
   
    空壓機主電機運行方式為星-角降壓起動后全壓運行，供氣系統(tǒng)具體工作流程為：當按下啟動按鈕，控制系統(tǒng)接通啟動器線圈并打開斷油閥，空壓機在卸載模式下啟動，這時進氣閥處于關(guān)閉位置，而放氣閥打開以排放油氣分離器內(nèi)的壓力。等降壓n秒（由時間繼電器控制）后空壓機開始加載運行，系統(tǒng)壓力開始上升。如果系統(tǒng)壓力上升到壓力開關(guān)上限值，即起跳壓力，控制器使進氣閥關(guān)閉，油氣分離器放氣，壓縮機空載運行，直到系統(tǒng)壓力降到壓力開關(guān)下限值后，即回跳壓力下，控制器使進氣閥打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機打開，油氣分離器放氣閥關(guān)閉，壓縮機滿載運行。
   
    空壓機系統(tǒng)節(jié)能分析
   
    在管道供氣系統(tǒng)中，最基本的控制對象是流量，供氣系統(tǒng)的基本任務就是要滿足用戶對流量的需求。目前，常見的氣體流量控制方式有加、卸載供氣控制方式和轉(zhuǎn)速控制方式兩種。
   
    *加、卸載供氣控制
   
    加、卸載供氣控制方式即為進氣閥開關(guān)控制方式，即壓力達到上*關(guān)閥，壓縮機進人輕載運行；壓力抵達下*開閥，壓縮機進入滿載運行。
   
    由于空壓機不能排除在滿負荷狀態(tài)下長時間運行的可能性，所以只能按最大需要來決定電動機的容量，設(shè)計余量一般偏大。工頻起動設(shè)備時的沖擊大，電機軸承的磨損大，所以設(shè)備維護量大。雖然都是降壓啟動，但起動時的電流仍然很大，會影響電網(wǎng)的穩(wěn)定及其它用電設(shè)備的運行安全，而且大多數(shù)是連續(xù)運行，由于一般空氣壓縮機的拖動電機本身不能調(diào)速，因此就不能直接使用壓力或流量的變動來實現(xiàn)降速調(diào)節(jié)輸出功率的匹配，電機不允許頻繁啟動，導致在用氣量少的時候電機仍然要空載運行，電能浪費巨大。
    　　經(jīng)常卸載和加載導致整個氣網(wǎng)壓力經(jīng)常變化，不能保持恒定的工作壓力延長壓縮機的使用壽命?？諌簷C的有些調(diào)節(jié)方式（如調(diào)節(jié)閥門或調(diào)節(jié)卸載等方式）即使在需要流量較小的情況下，由于電機轉(zhuǎn)速不變，電機功率下降幅度比較小?！?br data-filtered="filtered" style="box-sizing: border-box; margin: 0px;"/>   
    *轉(zhuǎn)速控制
   
    即通過改變空壓機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量，而閥門的開度保持不變（一般保持最大開度）。當空壓機轉(zhuǎn)速改變時，供氣系統(tǒng)的揚程特性隨之改變，而管阻特性不變。
   
    在這種控制方式下，通過變頻調(diào)速技術(shù)改變空壓機電機的轉(zhuǎn)速，空壓機的供氣流量可隨著用氣流量的改變而改變，達到真正的供需平衡，在節(jié)能的同時，也可使整個系統(tǒng)達到最佳工作效率。變頻器基于交一直一交電源變換原理，可根據(jù)控制對象的需要輸出頻率連續(xù)可調(diào)的交流電壓。電動機轉(zhuǎn)速與電源頻率成正比，因此，用變頻器輸出頻率可調(diào)的交流電壓作為空壓機電動機的電源電壓，可方便地改變空壓機的轉(zhuǎn)速。
   
    空壓機系統(tǒng)節(jié)能原理
   
    采用變頻器控制空壓機的轉(zhuǎn)速以達到節(jié)能是一種較為科學的控制方法。根據(jù)空壓機運行特性知：
   
    Q1 / Q2 = n1 / n2
   
    H1 / H2 =（ n1 / n2）2
   
    P1 / P2 =（ n1 / n2）3
   
    式中 Q———空壓機供給管網(wǎng)風量；
   
    H———管網(wǎng)壓力；
   
    P———電機消耗功率；
   
    n———空壓機轉(zhuǎn)速。
   
    由上式可知，當電機轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速的80%，則空壓機供給管網(wǎng)風量降為80%，管網(wǎng)壓力降為（80%）2，電機消耗功率則降為（80%）3，即51.2%，去除電機機械損耗和電機銅、鐵損耗等影響，節(jié)能效率也接近40%，這就是調(diào)速節(jié)能的原理所在。
   
    長期實踐證明，在供氣系統(tǒng)中接入變頻節(jié)能系統(tǒng)，利用變頻技術(shù)改變空壓機轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)管道中的流量，以取代閥門調(diào)節(jié)方式，能取得明顯的節(jié)能效果，一般節(jié)電率都在30％以上。另外，變頻器的軟啟動功能及平滑調(diào)速的特點可實現(xiàn)對流量的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，同時減少啟動沖擊并延長機組及管組的使用壽命。
   
    空壓機變頻改造方案
   
    *空壓機變頻改造注意事項
   
    　　1）空壓機是大轉(zhuǎn)動慣量負載，這種啟動特點就很容易引起V/F控制方式的變頻器在啟動時出現(xiàn)跳過流保護的情況，建議選用具有高啟動轉(zhuǎn)矩的無速度傳感器矢量變頻器，保證即能實現(xiàn)恒壓供氣連續(xù)性，又保證設(shè)備可靠穩(wěn)定的運行；
   
    　　2）空壓機不允許長時間在低頻下運行，當空壓機的轉(zhuǎn)速過低，一方面將使空壓機的工作穩(wěn)定性變差，另一方面也使缸體的潤滑變差

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產(chǎn)品特點

XD系列PLC適配壓力測量右擴展模塊，包含1點、2點、4點輸入規(guī)格。

XD系列PLC一般可擴展10~16個模塊。

電源規(guī)格：DC24V（-D型）、AV220V（-C型）

20位/22位高精度A/D轉(zhuǎn)換

可采集0~10mV電壓信號。

命名規(guī)則

型號一覽表

LS22-18MR-3AD 電壓或電流輸入

可編程邏輯控制器簡稱PLC（英文全稱：Programmable Logic Controller）。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，為適應多品種，小批量生產(chǎn)的需求而產(chǎn)生發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置?！癙LC是一種數(shù)字運算操作的電子的電子系統(tǒng)，專門在工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計。它采用可以編制程序的存儲器，用來在執(zhí)行存儲邏輯運算和順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字或模擬的輸入（I）和輸出（O）接口，控制各種類型的機械設(shè)備或生產(chǎn)過程。"

本手冊涉及XG系類可編程控制器的選型、系統(tǒng)構(gòu)成，主要介紹XG系列可編程控制器的基本單元的規(guī)格參數(shù)、輸入輸出接線、運行維護等。XG系列PLC具備充實的基本功能和多種特殊功能，各個子系列由于面向的應用場合不同，其功能也不盡相同。

XL3/XD系列PLC基本單元中可配置2至10通道2相32位高速計數(shù)器，高計數(shù)頻率可大50KHZ，可與旋轉(zhuǎn)編碼器直接連接，對來自編碼器的輸入進行計數(shù)。

PLC 是一種專門用于工業(yè)控制的計算機

早期的PLC是用來替代繼電器、接觸器控制的。它主要 用于順序控制，只能實現(xiàn)邏輯運算。因此，被稱為可編程邏輯控制器（Programmable logic controller，略寫 PLC ）

隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器的功能已遠遠超出了順序控制的范圍。被稱為可編程控制器（Programmable controller，略寫PC）。為區(qū)別于Personal Computer （PC），故沿用PLC 這個略寫。

PLC 特點

PLC軟件簡單易學

采用梯形圖語言，以計算機軟件技術(shù)構(gòu)成慣用的繼電器模型

PLC使用維護方便

⑴硬件配置方便 ⑵安裝方便

⑶使用方便 ⑷維護方便

PLC運行穩(wěn)定可靠

PLC設(shè)計施工周期短

ModBus網(wǎng)絡(luò)是一個工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計算機通過公用線路或局部線路連接而成。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)既包括硬件、亦包括軟件。它可應用于各種數(shù)據(jù)采集和過程監(jiān)控。ModBus網(wǎng)絡(luò)只有一個主機，所有通信都由他發(fā)出。網(wǎng)絡(luò)可支持247個之多的遠程從屬控制器，但實際所支持的從機數(shù)要由所用通信設(shè)備決定。采用這個系統(tǒng)，各PC可以和中心主機交換信息而不影響各PC執(zhí)行本身的控制任務。

NA系列可編程控制器（簡稱NA-PLC） 由南大傲拓科技有限公司自主設(shè)計與研發(fā)，汲取了主流PLC的成功經(jīng)驗，改進了其不足之處，瞄準了當今PLC的新發(fā)展方向，采用了計算機、通信、電子和自動控制等方面的國進技術(shù)，在CPU操作系統(tǒng)、I/O信號處理、網(wǎng)絡(luò)通訊、軟件開發(fā)及生產(chǎn)工藝等方面具有*的性能，是適用于各種自動化控制的可編程控制器。

　　NA300 PLC是對傳統(tǒng)PLC功能的*提升，其組網(wǎng)的靈活性、系統(tǒng)平臺的開放性、編程軟件的靈活性以及模塊的智能性可使復雜的控制項目得以地實現(xiàn)