西门子6AV2124-0GC01-0AX0

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变频在空压机上的应用

空压机概况
    空压机，全名为空气压缩机，是一种工矿企业中经常用到的空气动力提供设备。通常，空压机分为螺杆式空压机、活塞式空压机等。
   
    *螺杆式空压机工作原理
   
    螺杆式空压机是由一对相互平行啮合的阴阳转子（或称螺杆）在气缸内转动，使转子齿槽之间的空气不断地产生周期性的容积变化，空气则沿着转子轴线由吸入侧输送至输出侧，实现螺杆式空压机的吸气、压缩和排气的全过程。空压机的进气口和出气口分别位于壳体的两端，阴转子的槽和阳转子的齿被主电机驱动而旋转。
   
    *活塞式空压机工作原理
   
    活塞式空压机是由电动机带动皮带轮通过联轴器直接驱动曲轴，带动连杆与活塞杆，使活塞在压缩机气缸内作往复运动，完成吸入、压缩、排出等过程,将无压或低压气体升压，并输出到储压罐内。其中，活塞组件，活塞与汽缸内壁及汽缸盖构成容积可变的工作腔，在曲柄连杆带动下，在汽缸内作往复运动以实现汽缸内气体的压缩。
   
    空压机系统控制
   
    空压机主电机运行方式为星-角降压起动后全压运行，供气系统具体工作流程为：当按下启动按钮，控制系统接通启动器线圈并打开断油阀，空压机在卸载模式下启动，这时进气阀处于关闭位置，而放气阀打开以排放油气分离器内的压力。等降压n秒（由时间继电器控制）后空压机开始加载运行，系统压力开始上升。如果系统压力上升到压力开关上限值，即起跳压力，控制器使进气阀关闭，油气分离器放气，压缩机空载运行，直到系统压力降到压力开关下限值后，即回跳压力下，控制器使进气阀打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机打开，油气分离器放气阀关闭，压缩机满载运行。
   
    空压机系统节能分析
   
    在管道供气系统中，最基本的控制对象是流量，供气系统的基本任务就是要满足用户对流量的需求。目前，常见的气体流量控制方式有加、卸载供气控制方式和转速控制方式两种。
   
    *加、卸载供气控制
   
    加、卸载供气控制方式即为进气阀开关控制方式，即压力达到上*关阀，压缩机进人轻载运行；压力抵达下*开阀，压缩机进入满载运行。
   
    由于空压机不能排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以只能按最大需要来决定电动机的容量，设计余量一般偏大。工频起动设备时的冲击大，电机轴承的磨损大，所以设备维护量大。虽然都是降压启动，但起动时的电流仍然很大，会影响电网的稳定及其它用电设备的运行安全，而且大多数是连续运行，由于一般空气压缩机的拖动电机本身不能调速，因此就不能直接使用压力或流量的变动来实现降速调节输出功率的匹配，电机不允许频繁启动，导致在用气量少的时候电机仍然要空载运行，电能浪费巨大。
    　　经常卸载和加载导致整个气网压力经常变化，不能保持恒定的工作压力延长压缩机的使用寿命。空压机的有些调节方式（如调节阀门或调节卸载等方式）即使在需要流量较小的情况下，由于电机转速不变，电机功率下降幅度比较小。　
   
    *转速控制
   
    即通过改变空压机的转速来调节流量，而阀门的开度保持不变（一般保持最大开度）。当空压机转速改变时，供气系统的扬程特性随之改变，而管阻特性不变。
   
    在这种控制方式下，通过变频调速技术改变空压机电机的转速，空压机的供气流量可随着用气流量的改变而改变，达到真正的供需平衡，在节能的同时，也可使整个系统达到最佳工作效率。变频器基于交一直一交电源变换原理，可根据控制对象的需要输出频率连续可调的交流电压。电动机转速与电源频率成正比，因此，用变频器输出频率可调的交流电压作为空压机电动机的电源电压，可方便地改变空压机的转速。
   
    空压机系统节能原理
   
    采用变频器控制空压机的转速以达到节能是一种较为科学的控制方法。根据空压机运行特性知：
   
    Q1 / Q2 = n1 / n2
   
    H1 / H2 =（ n1 / n2）2
   
    P1 / P2 =（ n1 / n2）3
   
    式中 Q———空压机供给管网风量；
   
    H———管网压力；
   
    P———电机消耗功率；
   
    n———空压机转速。
   
    由上式可知，当电机转速降至额定转速的80%，则空压机供给管网风量降为80%，管网压力降为（80%）2，电机消耗功率则降为（80%）3，即51.2%，去除电机机械损耗和电机铜、铁损耗等影响，节能效率也接近40%，这就是调速节能的原理所在。
   
    长期实践证明，在供气系统中接入变频节能系统，利用变频技术改变空压机转速来调节管道中的流量，以取代阀门调节方式，能取得明显的节能效果，一般节电率都在30％以上。另外，变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对流量的平稳调节，同时减少启动冲击并延长机组及管组的使用寿命。
   
    空压机变频改造方案
   
    *空压机变频改造注意事项
   
    　　1）空压机是大转动惯量负载，这种启动特点就很容易引起V/F控制方式的变频器在启动时出现跳过流保护的情况，建议选用具有高启动转矩的无速度传感器矢量变频器，保证即能实现恒压供气连续性，又保证设备可靠稳定的运行；
   
    　　2）空压机不允许长时间在低频下运行，当空压机的转速过低，一方面将使空压机的工作稳定性变差，另一方面也使缸体的润滑变差

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产品特点

XD系列PLC适配压力测量右扩展模块，包含1点、2点、4点输入规格。

XD系列PLC一般可扩展10~16个模块。

电源规格：DC24V（-D型）、AV220V（-C型）

20位/22位高精度A/D转换

可采集0~10mV电压信号。

命名规则

型号一览表

LS22-18MR-3AD 电压或电流输入

可编程逻辑控制器简称PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）。随着科学技术的发展，为适应多品种，小批量生产的需求而产生发展起来的一种新型的工业控制装置。“PLC是一种数字运算操作的电子的电子系统，专门在工业环境下应用而设计。它采用可以编制程序的存储器，用来在执行存储逻辑运算和顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟的输入（I）和输出（O）接口，控制各种类型的机械设备或生产过程。"

本手册涉及XG系类可编程控制器的选型、系统构成，主要介绍XG系列可编程控制器的基本单元的规格参数、输入输出接线、运行维护等。XG系列PLC具备充实的基本功能和多种特殊功能，各个子系列由于面向的应用场合不同，其功能也不尽相同。

XL3/XD系列PLC基本单元中可配置2至10通道2相32位高速计数器，高计数频率可大50KHZ，可与旋转编码器直接连接，对来自编码器的输入进行计数。

PLC 是一种专门用于工业控制的计算机

早期的PLC是用来替代继电器、接触器控制的。它主要 用于顺序控制，只能实现逻辑运算。因此，被称为可编程逻辑控制器（Programmable logic controller，略写 PLC ）

随着电子技术、计算机技术的迅速发展，可编程控制器的功能已远远超出了顺序控制的范围。被称为可编程控制器（Programmable controller，略写PC）。为区别于Personal Computer （PC），故沿用PLC 这个略写。

PLC 特点

PLC软件简单易学

采用梯形图语言，以计算机软件技术构成惯用的继电器模型

PLC使用维护方便

⑴硬件配置方便 ⑵安装方便

⑶使用方便 ⑷维护方便

PLC运行稳定可靠

PLC设计施工周期短

ModBus网络是一个工业通信系统，由带智能终端的可编程序控制器和计算机通过公用线路或局部线路连接而成。其系统结构既包括硬件、亦包括软件。它可应用于各种数据采集和过程监控。ModBus网络只有一个主机，所有通信都由他发出。网络可支持247个之多的远程从属控制器，但实际所支持的从机数要由所用通信设备决定。采用这个系统，各PC可以和中心主机交换信息而不影响各PC执行本身的控制任务。

NA系列可编程控制器（简称NA-PLC） 由南大傲拓科技有限公司自主设计与研发，汲取了主流PLC的成功经验，改进了其不足之处，瞄准了当今PLC的新发展方向，采用了计算机、通信、电子和自动控制等方面的国进技术，在CPU操作系统、I/O信号处理、网络通讯、软件开发及生产工艺等方面具有优越的性能，是适用于各种自动化控制的可编程控制器。

　　NA300 PLC是对传统PLC功能的*提升，其组网的灵活性、系统平台的开放性、编程软件的灵活性以及模块的智能性可使复杂的控制项目得以地实现