空壓機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)

趙增選　付文超

【摘要】目前，企業(yè)生產(chǎn)的和市場(chǎng)銷售的空壓機(jī)，絕大部分均為智能型空壓機(jī)，智能型空壓機(jī)本身具有參數(shù)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制及保護(hù)等功能。在廠礦企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要與冷卻水泵、風(fēng)包及電控設(shè)備等形成一個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。多臺(tái)空壓機(jī)時(shí)，設(shè)計(jì)一套自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控空壓機(jī)的運(yùn)行就顯得更加必要。

本文以棗礦集團(tuán)田陳煤礦壓風(fēng)機(jī)房改造項(xiàng)目為背景，研究了自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控空壓機(jī)的運(yùn)行。把4臺(tái)智能空壓機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)風(fēng)包、冷卻水水泵等進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)整個(gè)壓風(fēng)機(jī)房的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能控制，從而達(dá)到無(wú)人值守的目的。

【關(guān)鍵詞】空壓機(jī)；自動(dòng)控制；無(wú)人值守

1.壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)情況概述

空壓機(jī)房配置四臺(tái)智能型空壓機(jī)，智能型空壓機(jī)本身具有參數(shù)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制及保護(hù)等功能?，F(xiàn)場(chǎng)配置四臺(tái)冷卻水泵，為空壓機(jī)提供循環(huán)冷卻水，風(fēng)包以一對(duì)一方式設(shè)置。

2.壓風(fēng)機(jī)集中控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的主要參數(shù)與部位

壓氣系統(tǒng)

壓縮機(jī)排氣溫度、排氣壓力、風(fēng)包壓力、風(fēng)包溫度等參數(shù)；

冷卻水系統(tǒng)

冷卻水進(jìn)水口壓力；

電機(jī)系統(tǒng)

電機(jī)電壓、電流、螺桿溫度等；

供電系統(tǒng)

電壓、電流、有功、無(wú)功、功率因數(shù)、電量及頻率等；

3.壓風(fēng)機(jī)集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要由各類傳感器、電動(dòng)閥、PLC控制柜、帶觸摸屏的西門(mén)子S7-300 PLC及模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、串行通信模塊及以太網(wǎng)通信模塊等組成。采用集中管理、分散控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制主要由各類傳感器、變送器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成。對(duì)于空壓機(jī)本體，由于選用的是智能型的設(shè)備，所需傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身已有，無(wú)需再添加。智能空壓機(jī)都提供有通信接口，所以只需通過(guò)通信電纜連接到PLC系統(tǒng)中，通過(guò)在PLC中編程即可實(shí)現(xiàn)對(duì)空壓機(jī)的自動(dòng)監(jiān)控。

壓風(fēng)機(jī)房風(fēng)包部分需要加裝以下設(shè)備：風(fēng)包壓力變送器、風(fēng)包溫度變送器、風(fēng)包排污口閥門(mén)應(yīng)選用電動(dòng)閥。

壓風(fēng)機(jī)房冷卻水水泵的出水口閥門(mén)也應(yīng)選用電動(dòng)閥。電動(dòng)閥及水泵的控制通過(guò)數(shù)字量輸入輸出模塊實(shí)現(xiàn)。

壓風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)的監(jiān)控通過(guò)高壓柜內(nèi)裝設(shè)的微機(jī)綜合保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，綜保都具有通信功能，通過(guò)其通信接口可以與PLC連接，通過(guò)在PLC內(nèi)編程即可實(shí)現(xiàn)壓風(fēng)機(jī)供電參數(shù)的采集、開(kāi)關(guān)的遙控分合閘等功能。

PLC集中控制柜設(shè)于壓風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，PLC選用西門(mén)子S7-300系列，性能穩(wěn)定而可靠。集控柜裝設(shè)有觸摸屏，操作人員可通過(guò)該觸摸屏查看各臺(tái)空壓機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，如操作員權(quán)限符合要求，還可向空壓機(jī)發(fā)出命令，進(jìn)行各種控制操作。

PLC集中控制柜內(nèi)裝設(shè)有以太網(wǎng)通信模塊及光端機(jī)等設(shè)備，可方便地與調(diào)度中心通信。在調(diào)度中心設(shè)有高性能工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備，并裝有后臺(tái)監(jiān)控軟件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)壓風(fēng)機(jī)房的遠(yuǎn)程集中控制，最終實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

4.壓風(fēng)機(jī)集中控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

4.1控制系統(tǒng)具備就地手動(dòng)/遠(yuǎn)方控制兩種控制方式。壓風(fēng)機(jī)房集中控制柜內(nèi)提供有觸摸屏操作界面，能對(duì)壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)所有運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)及故障信號(hào)進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示。操作人員可以對(duì)壓風(fēng)機(jī)發(fā)出命令，控制壓風(fēng)機(jī)的啟停、冷卻水泵的啟停、風(fēng)包的定期排污等等。

可以在調(diào)度室內(nèi)設(shè)高性能工控機(jī)，配后臺(tái)監(jiān)控軟件，軟件基于高性能的工控組態(tài)軟件編制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)壓風(fēng)機(jī)房的遠(yuǎn)程集中監(jiān)控。

4.2壓風(fēng)機(jī)集中控制系統(tǒng)可以完成對(duì)壓力（包括壓風(fēng)機(jī)排氣壓力、風(fēng)包壓力、冷卻水壓力）、溫度（包括壓風(fēng)機(jī)排氣溫度、風(fēng)包溫度）、空壓機(jī)總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間以及電氣參數(shù)（包括電機(jī)溫度、電流、電壓、電機(jī)功率、日耗電量等）的連續(xù)在線檢測(cè)功能。

4.3具有保護(hù)及報(bào)警顯示功能，具體有：

超溫保護(hù)

超風(fēng)壓保護(hù)

斷水保護(hù)

空氣過(guò)濾器堵塞報(bào)警

油過(guò)濾器堵塞報(bào)警

油細(xì)分離器堵塞報(bào)警

電機(jī)過(guò)載、超溫保護(hù)

故障排除后，可實(shí)現(xiàn)安全復(fù)位功能。

4.4實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)供氣網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)聯(lián)動(dòng)控制，按程序執(zhí)行啟動(dòng)/停止壓風(fēng)機(jī)操作?？赏ㄟ^(guò)比較供氣壓力與設(shè)定聯(lián)機(jī)控制壓力，選取空壓機(jī)發(fā)送控制命令，控制網(wǎng)絡(luò)中空壓機(jī)的啟動(dòng)停機(jī)、自動(dòng)穩(wěn)定供氣壓力、平衡網(wǎng)絡(luò)中各空壓機(jī)的運(yùn)行時(shí)間。

4.5具有參數(shù)設(shè)定功能，具體有：

風(fēng)包自動(dòng)排污運(yùn)行參數(shù)設(shè)置

壓風(fēng)機(jī)自動(dòng)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置

4.6后臺(tái)監(jiān)控軟件可提供設(shè)備管理及人員管理功能。設(shè)備管理功能包括設(shè)備參數(shù)一覽表、設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)間顯示、設(shè)備當(dāng)次工作時(shí)間、設(shè)備工作總時(shí)間等。人員管理功能包括工作人員一覽表、值班人員安排、管理員及操作員權(quán)限密碼設(shè)置等。

5.壓風(fēng)機(jī)集中控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

本系統(tǒng)以工業(yè)控制PLC為核心，主要由各類傳感（變送）器、執(zhí)行器、PLC、觸摸屏及通訊裝置等設(shè)備組成，主要特點(diǎn)如下：

采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，功能強(qiáng)大，智能化程度高。

PLC選用國(guó)際著名品牌西門(mén)子的S7-300系列。可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，與普通PLC相比平均硬故障/軟故障間隔時(shí)間更長(zhǎng)、功能，通用性更強(qiáng)、速度更快、擴(kuò)展更靈活。

監(jiān)控軟件采用國(guó)外著名的組態(tài)軟件InTouch進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，穩(wěn)定可靠。以圖形界面顯示工作狀態(tài)，畫(huà)面豐富，直觀生動(dòng)。

監(jiān)控軟件還可提供設(shè)備管理及人員管理功能。

選用了國(guó)外進(jìn)口傳感（變送）器，具有原理先進(jìn)，質(zhì)量可靠，壽命長(zhǎng)，精度高等特點(diǎn)。

采用了多種抗干擾措施，因此系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確。

留有備用通道，便于擴(kuò)展。

采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了全礦數(shù)據(jù)共享。

軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)起點(diǎn)高，能方便地與其它自動(dòng)化系統(tǒng)互聯(lián)，為以后搭建全礦自動(dòng)化平臺(tái)提供最好的便利。

維護(hù)方便。

6.結(jié)語(yǔ)

空壓機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)系統(tǒng)工作參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，對(duì)于保證系統(tǒng)正常工作，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與安全性，讓司機(jī)及時(shí)了解空壓機(jī)的工作狀況，很大程度上提高了空壓機(jī)的控制能力和利用率。減少了崗位司機(jī)人數(shù)，提高了工作效率和管理水平。同時(shí)在幫助維修人員及時(shí)對(duì)系統(tǒng)故障的早期預(yù)防和診斷等方面也具有重要的意義和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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