1 引言
PLC和變頻調速技術以其獨特優良的控制性被廣泛應用在機械、冶金、制造、化工、紡織等領域，但在乙炔壓縮機上應用國內還是首次。乙炔壓縮機是以電石為原料生產溶解乙炔的主要生產設備，主要用于乙炔氣灌瓶，氣灌瓶對金屬切割工藝提供高效便利的動力。乙炔氣灌裝時，所處壓力會逐漸升高，當灌裝達到后期，由于壓力升高，乙炔氣會因高溫而分解并放出大量的熱，易導致爆炸。為使乙炔氣在丙酮溶劑內充分溶解，保持乙炔氣的穩定，不能超過一定的速度，因此當乙炔瓶的數量變化時，就涉及一個氣量調節的問題，以往曾采用改變電機的極數來調節，近年來PLC和變頻控制迅猛發展，可編程控制器和變頻器質量穩定，調節直觀方便，為乙炔壓縮機的安全可靠性提供了更加可靠的工業控制設備。江西氣體壓縮機有限公司為滿足用戶不同工況下的應用需求，率先開發了在乙炔壓縮機上應用PLC(西門子公司的LOGO！可編程控制器)和變頻調速(艾墨森生產的變頻器)技術，對溫度、速度、流量、壓力等工藝變量進行控制，取得了良好的性能效果和經濟效益，該項目為2005年度江西省科技成果和科技部科技型中小企業技術創新基金立項。
2 控制系統構成
江西氣體壓縮機有限公司生產的變頻乙炔壓縮機［如2Z-1.5/25型變頻乙炔壓縮機，拖動電機采用了YB225M-8隔爆型(dIICT4)三相異步電動機，變頻器為EV2000-4T0300G[1]］，控制系統有可編程控制及變頻控制電路，由頻率給定電路、空氣開關、交流接觸器組、頻率選擇開關、壓力信號輸入電路、隔離式安全柵、故障報警電路、電源電路、油泵電機驅動電路和壓縮機主電機驅動電路等組成，頻率給定電路又由可編程控制器和變頻器構成。有關電儀原理如圖1所示:
圖1 電儀原理框圖
3 控制原理及功能實現
3.1 變頻控制電路
變頻控制電路由頻率給定電路和變頻器啟動停止電路組成。
(1) 頻率給定電路由可編程控制器LOGO、頻率選擇開關SA2、中間繼電器KA7～12、及指示燈HL8～13組成(見圖2)。用戶可根據實際用氣量來選擇不同的排氣量，比如將頻率選擇開關SA2旋至“50%排氣量”時，中間繼電器KA7得電動作，相應的指示燈HL8被點亮，同時中間繼電器KA7的常開輔助觸點閉合，輸出至可編程控制器LOGO的輸入端I1(見圖3)，可編程控制器LOGO內部已編好程序，通過可編程控制器LOGO的輸出端Q1、Q2、Q3輸出開關量至變頻器的多段速輸入端，再對變頻器進行頻率設定為25Hz，使之對應于“50%排氣量”時的轉速。同樣，不同檔位的頻率選擇，輸出至可編程控制器LOGO的I1～I6輸入端，就會輸出不同的Q1～Q3狀態，對變頻器多段頻率進行設定(50%、60%、70%、80%、90%、100%)，使之對應于不同排氣量時的頻率，乙炔壓縮機達到不同轉速運行的需求。
[NextPage]
圖2 速度給定與指示梯形圖[2]
圖3 LOGO可編程控制器示意圖
(2) 變頻器啟動停止電路參見圖4，由啟動按鈕SB2、停止按鈕SB1、中間繼電器KA13的常開輔助觸點11、11a端子及交流接觸器KM1線圈組成，控制變頻器的上電，只有當乙炔壓縮機潤滑油壓力建立后，即中間繼電器KA13的輔助觸點11、11a端子閉合后，交流接觸器KM1才會動作。
圖4 變頻器啟動停止電路示意圖