空压机集中监控系统设计简述

空压机集中监控系统设计简述文/张利丽系统设计的原则是：根据控制任务，在最大限度地满足生产机械或生产工艺对电气控制要求的前提下，使运行稳定，安全可靠，操作简单，维护方便。任何一个电气控制系统所要完成的控制任务，都是为了满足被控对象（生产控制设备、自动化生产线、生产工艺过程等）提出的各种性能指标，提高劳动生产率，保证产品的质量，减轻劳动强度和危害程度，提升自动化水平。因此，在设计控制系统时，需遵循了以下基本原则：（1）最大限度地满足被控对象的各项性能指标；（2）确保控制系统的安全可靠；（3）力求控制系统简单，易于维护；（4）留有适当余量。1系统监控对象过程工艺描述空压机在长期运行中，为了保证生产的正常进行，空压机必须连续安全正常运转，而保证空压机正常工作的主要因素有四个：即风、油、水、电。1.1风风压是空压机工作的主要标志。风压过低，会影响生产，但风压过高，会增加电能消耗，如果风压超过空压机设备的受压能力，就会发生爆炸事故。所以，风压应控制在规定的范围内。1.2油润滑油是保证空压机正常运转的重要因素。如果润滑油量不够或油质不好，就会使空压机各个润滑部位的摩擦温度升高，甚至造成机件过热而发生事故，致使机器无法继续运转。所以，要经常检查油压及其各部分的润滑情况。1.3水冷却水是水冷式空压机不可缺少的一种介质。如果冷却水量供应不足或中断，就会使气缸温度显著升高，致使润滑油汽化烧焦，与高温压缩空气相接触而发生爆炸的危险；同时，空压机冷却不良，就会增大功耗，降低生产效率。所以，要经常检查冷却水的流动情况、水温和水位等工作参数。1.4电电是空压机的动力。电气设备如果维护不好，发生故障，就会使机器无法运转。所以，要经常检查电器的工作情况，注意电流、电压的数值和电动机的温度等。2设计方案的比较2.1以PC机为控制核心的监控系统以PC机为核心的监控系统在中小型应用中占有较大比例，由于其结构简单、操作简便、技术开放，并且拥有极为丰富的应用软件资源，从而深得开发人员的青睐。此类监控系统的特点是，输入输出装置制作为板卡形式，并将板卡直接与PC机的系统总线相连，即直接插在计算机主机的扩展槽上。2.2以单片机为控制核心的监控系统这种控制方式应用也比较多，是因为单片机应用比较灵活、功能强、响应速度快、硬件体积小、重量轻。但是采用单片机来控制，还有许多不足之处。首先，需要自己设计各种检测和控制电路，系统开发周期较长；其次，单片机本身的抗干扰性能较差，如果用于工业控制，要求具有较高的硬件和软件设计水平，需要采用大量的硬件、软件方面的抗干扰措施，才能保证系统长期稳定可靠的运行；最后，单片机电路非模块化结构，故障查找比较困难，给维护工作带来很多不便。2.3以PLC为控制核心的监控系统可编程逻辑控制器是一种成熟的工业控制器，它以微处理器为核心，是微机技术与继电器常规控制概念相结合的产物，主要应用于工业控制。以PLC为控制核心的监控系统，是将空压机的参数信息经各类传感器或变送器转换成标准信号或数字逻辑信号后再进入PLC。从价格来说，对于低端应用，PLC比单片机的价格要贵，但比起PC机，则具有较好的性价比。2.4PLC相比单片机和PC机的优点2.4.1可靠、安全PLC的可靠性特别高，抗干扰能力强，能适应各种恶劣的工业环境。PLC采用光电耦合隔离及各种滤波方法，有效地防止了干扰信号的进入。内部采用电磁屏蔽，可防止辐射干扰。电源使用开关电源，防止了引入电源干扰。PLC的平均无故障时间达到数万小时以上。2.4.2采用模块化结构，硬件配套齐全，用户使用灵活方便PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能和不同规模的系统。硬件配置确定后，可以通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。2.4.3系统设计、安装和调试工作量少PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装和接线工作量大大减少。PLC程序的模拟调试简单，在现场统一调试过程中发现的问题，一般可通过修改程序就可解决。2.4.4维护方便PLC的故障率低，且具有完善的自诊断和显示功能。2.5PLC控制与继电器控制的不同之处2.5.1控制逻辑继电器控制逻辑采用硬接线逻辑，由继电器触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑，其接线多而复杂、体积大、功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想再改动或增加功能很困难。另外，继电器触点数目有限，灵活性和扩展性差。而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，故称为“软接线”，其接线少，体积小。因此，灵活性和扩展性都很好。除此之外，PLC由中大规模集成电路组成，功耗小。2.5.2工作方式电源接通时，继电器控制线路中各继电器同时都处于受控状态，它属于并联工作方式。而PLC的控制逻辑中，各内部器件都处于周期性循环扫描中，属于串联工作方式。2.5.3可靠性和可维护性继电器控制逻辑使用了大量的机械触点，连线多，触点开闭时会受到电弧的损坏，并有机械磨损，寿命短。因此，可靠性和可维护性差。而PLC采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，体积小、寿命长、可靠性高。PLC还配有自检和监督功能，能检查出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了方便。2.5.4控制速度继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触点的开闭动作一般在几十毫秒的数量级。另外，机械触点还会出现抖动问题。而PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控制，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在数量级，且不会出现抖动。2.5.5定时控制继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说，时间继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度和温度变化的影响，调整时间困难等问题。PLC使用半导体集成电路做定时器，精度高，且定时时间不受环境的影响，定时范围一般从O.001s到若干天或更长。用户可根据需要在程序中设置定时值，然后由软件来控制定时时间。作为一个监控系统，首先，必须具有适合该工业现场的硬件结构，在硬件方面具有较高的可靠性和稳定性；其次，系统实时性好，能够准确监测和快速传输，保证现场数据采集的完整性和准确性；最后，具备数据和报警记录功能，可根据数据的变化趋势对实际生产状况进行分析和诊断。综上，在条件许可的情况下，采用PLC组态软件组成的集中监控系统是相对可靠与安全的。3结束语空压机集中监控系统通过对系统工作参数的实时监测与控制，对于保证系统正常工作，提高系统运行的可靠性与安全性，让工作人员及时了解系统的工作状况，以及对系统故障的早期预防和诊断等有着重要意义。