空壓機(jī)聯(lián)調(diào)聯(lián)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施

史偉龍

摘 要： 空壓站作為企業(yè)用電大戶(hù)，是企業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵供能單位，針對(duì)存在多臺(tái)空壓機(jī)的空壓站，利用自動(dòng)化與信息化技術(shù)，提高空壓站運(yùn)行與管理水平成為必然。該系統(tǒng)利用通訊技術(shù)，將14臺(tái)空壓機(jī)組成供風(fēng)網(wǎng)絡(luò);利用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)自動(dòng)控制;利用信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)空壓站管理信息化、可視化，具有極大的實(shí)用價(jià)值與推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：空壓站;聯(lián)調(diào)聯(lián)控;自動(dòng)化;信息化

引言

空壓機(jī)作為企業(yè)壓縮空氣供給的主要設(shè)備，具有單機(jī)功率大、使用率高、品牌多樣等特點(diǎn)。常見(jiàn)40m?空壓機(jī)功率在200KW以上，在企業(yè)內(nèi)部屬于用能大戶(hù)，這就要求企業(yè)對(duì)其進(jìn)行更加合理的使用，有力保障企業(yè)生產(chǎn)。

為保證供風(fēng)質(zhì)量，節(jié)約空壓站運(yùn)行成本，降低運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，最大限度的節(jié)約寶貴能源，延長(zhǎng)空壓機(jī)的使用壽命，提升空壓站的自動(dòng)化、信息化水平[1]，對(duì)存在多臺(tái)空壓機(jī)的空壓站進(jìn)行整體供風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)[2][3]，以滿(mǎn)足生產(chǎn)需要成為必然。

該系統(tǒng)選擇配備14臺(tái)螺桿空壓機(jī)的空壓站進(jìn)行集中監(jiān)控改造，其中40m?英格索蘭M200空壓機(jī)5臺(tái)，20m?英格索蘭RS110空壓機(jī)1臺(tái)，40m?中電振華空壓機(jī)6臺(tái)，40m?柳州富達(dá)空壓機(jī)2臺(tái)，共計(jì)14臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行聯(lián)調(diào)聯(lián)控，保障該空壓站供風(fēng)壓力穩(wěn)定持續(xù)，有力保障企業(yè)生產(chǎn)。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

1.1設(shè)計(jì)原理

英格索蘭M200空壓機(jī)采用英格索蘭早期版本控制器，支持Modbus-RTU通信協(xié)議，英格索蘭RS110空壓機(jī)采用新版Modbus-RTU通信協(xié)議，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，兩個(gè)版本的英格索蘭Modbus-RTU協(xié)議存在沖突，在同一總線下通訊存在數(shù)據(jù)包沖突問(wèn)題，數(shù)據(jù)采集丟包率較高，無(wú)法在同一總線下穩(wěn)定通訊。

中電振華與柳州富達(dá)品牌的空壓機(jī)均采用西門(mén)子S7-200PLC控制器作為控制單元，該控制器支持西門(mén)子標(biāo)準(zhǔn)PPI協(xié)議，配置單臺(tái)空壓機(jī)通訊站號(hào)之后即可通過(guò)RS485總線方式進(jìn)行空壓機(jī)遠(yuǎn)程控制。

同時(shí)，為控制空壓站出口壓力，需要在供風(fēng)出口安裝壓力傳感器1個(gè)，考慮普通模擬信號(hào)壓力傳感器傳輸距離局限與干擾問(wèn)題，采用RS485通訊型傳感器。

在空壓站現(xiàn)場(chǎng)，配置集中控制柜，可以實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)就地控制、數(shù)據(jù)采集、報(bào)警提示、系統(tǒng)設(shè)置等功能，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)操作人員操作需要。在值班室，配備上位機(jī)1臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)集中控制柜全部功能，并增加實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、事件查詢(xún)與記錄、供風(fēng)系統(tǒng)圖示等功能，滿(mǎn)足值班人員與管理人員需要。同時(shí)預(yù)留以太網(wǎng)接口，供系統(tǒng)后期接入企業(yè)局域網(wǎng)使用。

1.2系統(tǒng)組建

1.2.2系統(tǒng)組建

按照設(shè)計(jì)原理與設(shè)備選型，對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行總線布設(shè)與站號(hào)配置，對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行標(biāo)識(shí)與遠(yuǎn)程控制功能設(shè)置，將系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化與參數(shù)測(cè)試、通訊狀態(tài)測(cè)試，進(jìn)行整個(gè)采集系統(tǒng)實(shí)施，并按照加載時(shí)間與人工循環(huán)模式進(jìn)行控制流程設(shè)計(jì)，如圖1所示。

1.2.1設(shè)備選型

PLC在工業(yè)控制中具有穩(wěn)定、可靠、易于維護(hù)的特點(diǎn)，采用PLC作為運(yùn)算核心，進(jìn)行空壓機(jī)運(yùn)行順序計(jì)算、運(yùn)行數(shù)據(jù)設(shè)置、空壓機(jī)啟停控制等功能;觸摸屏具有穩(wěn)定、可靠、功能豐富的特點(diǎn)，選用觸摸屏作為本地人機(jī)交互平臺(tái);力控軟件在小規(guī)模自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用比較普遍，上位機(jī)選用力控軟件作為平臺(tái)開(kāi)發(fā)上位組態(tài)系統(tǒng)，并進(jìn)行報(bào)表等管理功能的實(shí)現(xiàn)，選擇相應(yīng)類(lèi)型的設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)整體搭建，設(shè)備型號(hào)如表1所示。

1.2.3就地控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

按照設(shè)計(jì)原理圖與控制流程設(shè)計(jì)圖，設(shè)計(jì)就地控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)就地控制、數(shù)據(jù)采集、報(bào)警提示、系統(tǒng)設(shè)置等功能。

1.2.4上位機(jī)設(shè)計(jì)

按照控制需要，上位機(jī)在就地控制系統(tǒng)功能基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了報(bào)表查詢(xún)、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、事件查詢(xún)、報(bào)警查詢(xún)、用戶(hù)管理等功能，并預(yù)留網(wǎng)絡(luò)接口，以便于用戶(hù)將系統(tǒng)接入內(nèi)部局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理與站房無(wú)人值守，實(shí)現(xiàn)企業(yè)站房信息化管理，控制功能如圖2所示。

2系統(tǒng)特點(diǎn)

該系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)施，相對(duì)常見(jiàn)的空壓站管理，具有以下特點(diǎn);

（1）自動(dòng)化程度高：空壓機(jī)啟動(dòng)與停止按照自動(dòng)程序進(jìn)行，無(wú)需人工手動(dòng)啟停空壓機(jī);

（2）信息化水平高：實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)運(yùn)行過(guò)程記錄與分析，形成了空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)表與曲線，便于管理人員進(jìn)行分析，有利于提高空壓機(jī)利用率，降低空壓機(jī)卸載率;

（3）勞動(dòng)強(qiáng)度低：操作人員只需進(jìn)行定期巡檢與抽查，即可完成空壓站日常運(yùn)行工作，大大降低了人員勞動(dòng)強(qiáng)度;

（4）供風(fēng)質(zhì)量高：通過(guò)自動(dòng)控制算法，實(shí)施調(diào)節(jié)空壓機(jī)投入機(jī)組，保證供風(fēng)量始終滿(mǎn)足用戶(hù)需求，大大提高了供風(fēng)質(zhì)量;

（5）拓展方便：系統(tǒng)預(yù)留了網(wǎng)絡(luò)接口，可以接入公司內(nèi)部局域網(wǎng)，便于管理人員遠(yuǎn)程配置與管理。

3結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)解決了存在多臺(tái)空壓機(jī)的空壓站只能人工控制的問(wèn)題，圍繞供風(fēng)質(zhì)量與空壓站管理這一核心問(wèn)題，將空壓機(jī)運(yùn)行、空壓站管理、供風(fēng)質(zhì)量問(wèn)題有機(jī)結(jié)合了起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了空壓站運(yùn)行管理自動(dòng)化與信息化，有力支撐了企業(yè)節(jié)能降耗、減員增效需求，形成了一套簡(jiǎn)單實(shí)用的空壓站運(yùn)維系統(tǒng)，具有良好的推廣價(jià)值和廣闊地應(yīng)用空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]秦勇，王榮華，張振生.空壓機(jī)節(jié)能控制系統(tǒng)的數(shù)字與智能化應(yīng)用研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2021（15）：36-37.

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