论文摘要：天然气作为清洁能源，重要化工原料，为清洁能源，得到了广泛的利用，世界各国也把利用推广天然气，提高天然气能源消费的比重，作为实现经济、社会和环境协调发展、优化能源结构的重要途径。本文用可编程控制器（PLC）、SIEMENS采集模块、TP178触摸屏组成天然气压缩机的控制系统和实时阅读的人机界面系统。

关键词：PLC；触摸屏；天然气压缩机

1 天然气压缩机发展现状及本文研究内容
　　随着科学技术飞速的发展，人类与天然气地关系越来越密切。正如大家所知道的，天然气能源是一种十分干净、优质、方便、高效的能源。所以，无论是直接燃烧，还是用来开车或发电，都将受到人们的欢迎。经过测定，天然气的热效率和热值不仅高于煤炭的热值，而且也高于石油的。目前天然气消费在世界能源消费结构中的比重已达35%，成为仅次于石油的第二大能源。
　　目前，国外天然气压缩机的生产厂家，主要集中在美国。以库伯公司、艾里尔公司，和德莱赛兰公司等为代表。生产的压缩机类型按其总体结构而言，可分为整体式和分体式两大系列。国内生产的压缩机产品的供需情况是：一般用微型压缩机和往复式活塞压缩机，这两种压缩机产品的生产力都大于市场的需要，快速发展的微型压缩机主要依赖于以出口为主的生产模式，工艺用的压缩机尽管有了较快的发展，但在其技术水平和制造能力，特别是在产品的性能稳定性，可靠性方面与国际先进水平有一定差距，不能满足国家重点工程建设的需要。
　　本文主要是针对当今能源危机，环保意识的逐渐觉醒，开发天然气任务迫在眉睫，环保越来越受到人们的重视和关注，针对这个现状，使用PLC可编程控制器、SIEMENS采集模块、TP178触摸屏组成的天然气压缩机的控制系统和人机界面系统[1]。使天然气压缩机控制系统具有高可靠性、安全性、人机交换便利等优点。

2 系统的硬件设计
　　可编程序控制器简称PLC，是一种专门为在工业环境当中进行的应用而设计的数字电子运算系统[2]，它以微处理机为其基础，综合了自动控制技术、通信技术和计算机技术等现代科技发展起来的一种新型的工业自动控制的装置，是当今发达的工业国家自动控制设备的标准之一。
　　采用PLC来实现对天然气压缩机的控制，改变了传统的纯继电器控制的不足，不仅能完成对开关量及一般故障的处理，还能对模拟量进行控制，满足了系统对安全性和控制精度的较高要求。
　　2.1 硬件选择
　　本设计所采用的PLC为西门子S7-200，它是一种非常小的可编程控制器，适用于每行每业，不同场合中的检测及控制的自动化。S7-200系列的PLC可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器、文本显示器等。
　　本系统中，控制系统采用西门子S7-200系列PLC，选用CPU 226能满足系统输入输出点数的要求。所有的控制信号、故障信号，测量值（温度和压力）、设定值都进入PLC进行处理，根据系统要求，由软件依据外部各个信号进行起停控制，报警控制及其他处理[3]。系统中的132kW天然气压缩机是采用了西安西普公司的CMC-M-132KW软起动器来进行起动。CMC-M-132KW系列的软起动器都具有两种控制方式：远控和键盘控制；有三种起动的模式：电压斜坡起动、点动和限流起动；有两种停车的模式：软停车和自由停车。本身具有电动机过载、缺相、运行过流、起动过流、过热和干扰等10种保护的功能。并采用独特的结构，一旦启动完成了旁路接触器的吸合后，继续实时显示并检测电动机的电流，同时各种保护的功能依然有效，并不需要外加电动机的保护器件。一般的工作人员通过说明书指导即可进行操作[4]。
　　2.2 硬件线路图
　　系统主要由天然气压缩电动机（132kW）、软起动器、一用一备冷却水泵电动机、加热器等组成主回路。压缩机的电动机额定功率为132KW，额定电流为259.6A，电机的供电电源为380A交流电源，在主电路图的设计中，我们选择的软启动器为CMC-M-132KW，在电动机与电源之间接入CMC-M-132KW软启动器，并在软启动器输入输出间接入交流软启动器KM1 CJ20-400/220VAC。图1主电路图中软起动器负责在起动过程中限制压缩机产生的高起动电流并于起动完成后实时检测电动机故障；想要降低压缩机的起动电流，改善它的起动特性，这样采用数字式的交流软起动器来进行起动就可以实现。本型号的软起动器的起动性能十分好且要求在运行和起动过程对电动机进行过载、缺相和三相不平衡这些故障来进行报警同时进行及时处理。如图1所示，为系统主电路图中主电动机、软启动以及电流转换电路的连接设计。
　　主电路图中一号水泵和二号水泵的功率分别为7.5KW、2.5KW；油加热器的功率为3KW，都接在380V的电源上。在每条水泵的接线电路中都会有断路器、交流接触器和热继电器，断路器主要是用来接通和断开高压电路中的空载及负荷电流，同时在系统发生故障时迅速切断故障电流，保证系统安全运行；交流接触器则是连接电动机和电源，用热继电器来控制它的开或关用以保护电路。

3 结束语
　　本设计主要是天然气压缩机的PLC控制设计，可编程控制器选择SIEMENS的S7-200中CPU226，配合温度传感器、压力变送器等组成的一套完整的天然气保护系统和压缩机控制系统。可编程控制器采用模块化的结构，易于扩展，同时可根据工艺要求来调整其控制方式；十二位的模拟量的采集精度能够实时有效的温度的变化和监测各压力；触摸屏的显示装置能够使各压力的上、下限报警值的设定更加快捷、方便，并可实时的显示现场各个温度值和压力的变化。

参考文献
　　[1]邵裕森，戴先中.过程控制[M].北京：机械工业出版社，2007.
　　[2]向衍生.集散控制系统及应用[J].发表于  化学工业，2009，32（1）：77-89.
　　[3]曹辉.可编程控制系统原理及应用[J].发表于  科学通报，2010，47（3）：12-20.