1目前,国内厂矿企业大量运行的空压机大都采用一般的继电器控制系统,并由固定工人值守,平时根据生产需要对空压机进行手动启停。近年来,虽有个别企业对空压机运行采取了一些控制措施,但往往监测参数较少,只对单机或单组空压机进行监控。我们研制的空压机组监控系统,是以某啤酒厂的供气系统为背景,能同时对多组空压机组进行实时监控,投入运行后,大大提高了空压机运行的安全可靠性和自动化控制水平。该监控系统还具有较强的通用性,各个厂矿企业也可根据实际供气系统对本监控系统中的空压机组数或每组中空压机数进行适当的调整,实现符合自己需要的空压机监控压缩机技术系统。
2监控系统的构成及主要功能2.1系统构成在本空压机组监控系统中,我们选择研华工控机610作为上位机,内置M PI卡,下位机选用了强、速度快、扩展灵活、结构模块化等特点,可以通过MPI卡直接与多个计算机、PLC相连,也可以通过通讯处理器构成更大的以太网,甚至通过现场总线结构构成更灵活的分布式网络。SIMATIC软件。系统结构框图如图1所示。
2.2空压机组我们所设计的空压机组监控系统中,共有9台无润滑活塞压缩机,分成3组。
机组1用于啤酒生产过程中的出糟用气,由2台空压机组成,分别标为1 (6 m机组2用于啤酒成品生产过程中的供气及各仪表阀门的气源,它由5台空压机组成,分别标为:机组3用于备压,由2台空压机组成,分别标)。3组空压机分别形成三路总管压力,正常情况下,可根据总管压力的设定值大小控制每台空压机的状态(空载、负载或关机)出现异常报警时,可分析原因,然后进行报警、延时直至关机。为了便于设备管理和现场调度控制,我们把9台空压机集中置于同一车间。
2.3现场仪表空压机组现场所用仪表具有现场指示功能。压力表(0~1 M Pa)用于测量总管压力、Ⅰ级缸排气压力、Ⅱ级缸排气压力、油压和水压。压力信号通过压力变送器传送至PLC的模拟量输入模块,其中油压(低报警)、水压(低报警)和超压(高报警)则有空压机动力柜的触点信号直接引至PLC的数字量输入模块。温度表(0~200℃)用于测量油温、Ⅰ级缸排气温度和Ⅱ级缸排气温度,温度信号由温度变送器传送至PLC的模拟量输入用于测量三路总管压力的瞬时流量,带远传信号。
系统总共有模拟量输入点数51点,开关量输入点数36点,开关量输出点数54点。
2.4监控系统主要功能(a)对3组空压机的总管压力分别进行控制,控制精度达到30 kPa (b)对每台空压机的Ⅰ排压力、Ⅱ排压力、油温、Ⅱ排气温度进行测量并控制(c)自动控制压缩机的启动和停止,必要时也可手动干预或进行半自动控制(d)对超压、水压、油压及温度异常进行报警并自动保护,同时进行故障分析(e)对三路总管流量积算功能(f)对空压机运行历史记录备存:包括班运行记录、故障记录及负荷曲线绘制等。
3监控系统的软件设计3.1人机界面设计选用Visual Basic编写人机接口,用户界面友好,主要实现以下功能:(a)接收下位机来的数据并处理(b)显示各空压机组的运行状况及历史运行记录备存,并进行趋势分析(c)故障报警显示,并进行故障分析(d)对空压机各种参数进行设置、修改(e)发送各种控制命令,进行手/自动切换。
3.2 PLC控制软件设计(1)控制方案对3组空压机的总管压力分别进行控制,三路彼此不相关。具体某路控制过程如下:总管压力超过设定值30 kPa时,按约定顺序先关一个负载运行的空压机进气阀,使其空载延施丽莲,等:基于PLC的多组空压机组监控系统的研制时一段时间后,如总管压力仍超过设定值30 kPa ,关下一个空压机进气阀延时一段时间,再关上一个空压机的电源,再延时后关进水阀依照以上步骤继续操作,直至总管压力符合要求。当总管压力低于设定值30 kPa时,对正在负载运行的空压机保持其工作状态,对正在空载运行的空压机加载,即打开其进气阀如果压力仍没达到要求,就按约定顺序对其余停机的空压机进行上电加载启动。
由于每台空压机是星形―三角形启动的,所以要求排压后空载启动,其中20 m的空压机必须等到总管压力到达0.6 MPa以上才能启动。
具体启动时应遵循如下步骤:开进水阀,关进气阀,开Ⅰ排气阀,开Ⅱ排气阀延时一段时间,检查Ⅱ排压力是否已排空,若Ⅱ排压力已达标,则开电源再延时一段时间,关排气阀,开进气阀。
空压机在启动或停止过程中,如果总管压力已符合要求,则这种过程就会被中断。空压机启动以后,应对其定时进行排水。Ⅰ排水间隔比Ⅱ排水间隔可稍长些,而Ⅰ排水时间则可稍短些。
空压机在运行过程中,系统实时对其水压、油压、超压、油温、气温进行监控,如发现异常,则先进行报警,延时后,若报警仍存在,则关电源。
空压机的报警信号消失后,系统可根据总管压力的大小决定是否对它进行启动。
上述过程为自动控制过程,但上位机仍可以手动控制每个输出。为了保证总管压力及Ⅱ排压力始终符合要求,只要进气阀设为自动状态,无论空压机的其它输出处于手动还是自动,进气阀均能自动跟踪Ⅱ排压力和总管压力,从而实现半自动控制。
当整个空压机组中的某台空压机需要检修时,我们可方便地对其进行手/自动切换:首先把该台机器的电源及各阀门的状态设为手动,等检修完后,再将其恢复成自动状态,则该机器依然能融入自动控制流程中。