1目前,國內廠礦企業大量運行的空壓機大都采用一般的繼電器控制系統,并由固定工人值守,平時根據生產需要對空壓機進行手動啟停。近年來,雖有個別企業對空壓機運行采取了一些控制措施,但往往監測參數較少,只對單機或單組空壓機進行監控。我們研制的空壓機組監控系統,是以某啤酒廠的供氣系統為背景,能同時對多組空壓機組進行實時監控,投入運行后,大大提高了空壓機運行的安全可靠性和自動化控制水平。該監控系統還具有較強的通用性,各個廠礦企業也可根據實際供氣系統對本監控系統中的空壓機組數或每組中空壓機數進行適當的調整,實現符合自己需要的空壓機監控壓縮機技術系統。
2監控系統的構成及主要功能2.1系統構成在本空壓機組監控系統中,我們選擇研華工控機610作為上位機,內置M PI卡,下位機選用了強、速度快、擴展靈活、結構模塊化等特點,可以通過MPI卡直接與多個計算機、PLC相連,也可以通過通訊處理器構成更大的以太網,甚至通過現場總線結構構成更靈活的分布式網絡。SIMATIC軟件。系統結構框圖如圖1所示。
2.2空壓機組我們所設計的空壓機組監控系統中,共有9臺無潤滑活塞壓縮機,分成3組。
機組1用于啤酒生產過程中的出糟用氣,由2臺空壓機組成,分別標為1 (6 m機組2用于啤酒成品生產過程中的供氣及各儀表閥門的氣源,它由5臺空壓機組成,分別標為:機組3用于備壓,由2臺空壓機組成,分別標)。3組空壓機分別形成三路總管壓力,正常情況下,可根據總管壓力的設定值大小控制每臺空壓機的狀態(空載、負載或關機)出現異常報警時,可分析原因,然后進行報警、延時直至關機。為了便于設備管理和現場調度控制,我們把9臺空壓機集中置于同一車間。
2.3現場儀表空壓機組現場所用儀表具有現場指示功能。壓力表(0~1 M Pa)用于測量總管壓力、Ⅰ級缸排氣壓力、Ⅱ級缸排氣壓力、油壓和水壓。壓力信號通過壓力變送器傳送至PLC的模擬量輸入模塊,其中油壓(低報警)、水壓(低報警)和超壓(高報警)則有空壓機動力柜的觸點信號直接引至PLC的數字量輸入模塊。溫度表(0~200℃)用于測量油溫、Ⅰ級缸排氣溫度和Ⅱ級缸排氣溫度,溫度信號由溫度變送器傳送至PLC的模擬量輸入用于測量三路總管壓力的瞬時流量,帶遠傳信號。
系統總共有模擬量輸入點數51點,開關量輸入點數36點,開關量輸出點數54點。
2.4監控系統主要功能(a)對3組空壓機的總管壓力分別進行控制,控制精度達到30 kPa (b)對每臺空壓機的Ⅰ排壓力、Ⅱ排壓力、油溫、Ⅱ排氣溫度進行測量并控制(c)自動控制壓縮機的啟動和停止,必要時也可手動干預或進行半自動控制(d)對超壓、水壓、油壓及溫度異常進行報警并自動保護,同時進行故障分析(e)對三路總管流量積算功能(f)對空壓機運行歷史記錄備存:包括班運行記錄、故障記錄及負荷曲線繪制等。
3監控系統的軟件設計3.1人機界面設計選用Visual Basic編寫人機接口,用戶界面友好,主要實現以下功能:(a)接收下位機來的數據并處理(b)顯示各空壓機組的運行狀況及歷史運行記錄備存,并進行趨勢分析(c)故障報警顯示,并進行故障分析(d)對空壓機各種參數進行設置、修改(e)發送各種控制命令,進行手/自動切換。
3.2 PLC控制軟件設計(1)控制方案對3組空壓機的總管壓力分別進行控制,三路彼此不相關。具體某路控制過程如下:總管壓力超過設定值30 kPa時,按約定順序先關一個負載運行的空壓機進氣閥,使其空載延施麗蓮,等:基于PLC的多組空壓機組監控系統的研制時一段時間后,如總管壓力仍超過設定值30 kPa ,關下一個空壓機進氣閥延時一段時間,再關上一個空壓機的電源,再延時后關進水閥依照以上步驟繼續操作,直至總管壓力符合要求。當總管壓力低于設定值30 kPa時,對正在負載運行的空壓機保持其工作狀態,對正在空載運行的空壓機加載,即打開其進氣閥如果壓力仍沒達到要求,就按約定順序對其余停機的空壓機進行上電加載啟動。
由于每臺空壓機是星形―三角形啟動的,所以要求排壓后空載啟動,其中20 m的空壓機必須等到總管壓力到達0.6 MPa以上才能啟動。
具體啟動時應遵循如下步驟:開進水閥,關進氣閥,開Ⅰ排氣閥,開Ⅱ排氣閥延時一段時間,檢查Ⅱ排壓力是否已排空,若Ⅱ排壓力已達標,則開電源再延時一段時間,關排氣閥,開進氣閥。
空壓機在啟動或停止過程中,如果總管壓力已符合要求,則這種過程就會被中斷。空壓機啟動以后,應對其定時進行排水。Ⅰ排水間隔比Ⅱ排水間隔可稍長些,而Ⅰ排水時間則可稍短些。
空壓機在運行過程中,系統實時對其水壓、油壓、超壓、油溫、氣溫進行監控,如發現異常,則先進行報警,延時后,若報警仍存在,則關電源。
空壓機的報警信號消失后,系統可根據總管壓力的大小決定是否對它進行啟動。
上述過程為自動控制過程,但上位機仍可以手動控制每個輸出。為了保證總管壓力及Ⅱ排壓力始終符合要求,只要進氣閥設為自動狀態,無論空壓機的其它輸出處于手動還是自動,進氣閥均能自動跟蹤Ⅱ排壓力和總管壓力,從而實現半自動控制。
當整個空壓機組中的某臺空壓機需要檢修時,我們可方便地對其進行手/自動切換:首先把該臺機器的電源及各閥門的狀態設為手動,等檢修完后,再將其恢復成自動狀態,則該機器依然能融入自動控制流程中。