浅谈基于西门子S7-200的空压机自动控制系统

 螺杆空压机是一种定容、回转式压缩机，主要通过螺杆的啮合和回转运动，完成吸气-封闭-压缩-排气周期。其优点是坚固耐用、维护方便，其缺点是输出压力不甚稳定，同等条件下的能源效率不及活塞空压机。螺杆空压机又分为双螺杆空压机和单螺杆空压机，目前市场占有率较大的是双螺杆空压机，具有绝大多数，但某些厂家的优质单螺杆空压机也不可小觑。

简单地说，压缩空气净化设备就是能对压缩空气进行净化处理的设备，也称压缩空气后处理设备。

空压机排出的压缩空气含有相对湿度的水份、微量的杂质和微量的油份；压缩空气的应用领域很广，当应用工艺对压缩空气品质有要求时，就必须配置压缩空气净化设备；因此，应根据应用工艺的要求合理选配净化设备。 

在冶金化工电力制药等许多大型程中，空压机是种重要的辅助设备，它可以单独供气，也可以联动供气。为确保压缩空气的供应以及节约电能，防止空压机出现故障而影响生产。常将几台空压机设计为联动方式工作。

　　为了确保合格的供气品质，满足稳定压站自动化的基本任务。随着自动化水平有效的自动化控制系统是个发展趋势。

　　1空压机工作流程空压机是把常压。个大气压的空气通过能量转化方式输出为用户需要的气体，是种重要的动力源，工作流程主要经过级气体加压级气体排压气体冷凝级气体加压级气体排压后冷凝工作过程，最后进入储气罐。

空压机组开启过程是先开启水泵输入冷却水，然后打开排气阀。开启主电机，打开进气阀，使空负荷启动，运行约5分钟后，将排气阀关闭。进入负荷运行。停车过程则是先关闭进气阀，再打开排气阀。然后关闭主电机和水泵，最后关闭排气阀。运行中，要求值班人员经常检测机组状况，在温度压力电机额定电流电压等超过允许值时应紧急停车。现对此过程用，进行全自动控制，并在远程操作室设置监控和报警装置。以实现现场无人值守和远程监控报警。

　　空压机控制要求要有远程监控和操作自动启动和停止参数异常自动停车功能。为此，空压机控制系统需对下列系统参数进行丈时采圯。级气缸气体压力级气缸气体压力及储气罐气体压力共3个压力采集点。

　　气体进气温度级气缸气体排气温度油温曲轴轴承2点温度电机轴承2点温度及冷却水出口温度共9个温度采集点……3电机电流1点以及总电源的3相电压共3个电流电压采集点。

　　对上述系统参数采集之后。首先判断有关系统参数是否异常，旦异常，则要及时进疔远程报警和自动停车，并进行实时巡回显。设备网络分为2层，上层以，104工业控制计算机为核心，尸层是87200小型，0控制的2级网络，这样可分散危险，提高网络有效性和可靠性的目的。

　　3系统总体设计方案根据各项相关空压机系统控制的具体要求，设计以，07104工业计算机为核心进行逻辑顺序控制，其框架2.

　　01040模块系统构成个高性能的数据采集系统，其特点是816个单端模拟输入旭道分啡率为2位，的化时1为241 5或1的0变换器程沾用±外。±1或0440模拟输入量程等。可以达到多参数采集的各项要求。

　　温度采集对系统米集的温度信号有2种量程范围，2级气缸排气温度在200.0以上，选用测量范围为1300，数字温度传感器，81820，测量范围为550750，其信号为单线并接在起。

　　压力采集压力信号分别为2套空压机的1级气缸压力彡23级气缸压力。801和1；气，1；力0.803.1级气缸选用2只24型的压力传感器，其量程为，口士级气缸和储气罐选用4只24，型的压力传感器，其量程为0250比工作电源为，012满；程输出约，电流电压采集选用2台电流传感器分别测量2台主电机的电流。量程为0，100，1台电压传感器测量总电源的3液位开关检测冷却水有无。为开冷量输入笮号415扑制系统设计西门子公司的8而丁10属于小型可编程序控制器，可用于代替继电器的简单现场控制，也可用于复杂的自动化控制系统，具有极强的通信功能。

　　87200可靠性高。可用梯形语句和功能模块来编程。它的指令功能强大，易于掌握操作方便。内聊有高速计数器高速输出10控制器尺8485通信编程接口PPI通信协议MPI通信协议和自由方式通信协议，10端子排可以很容易地拆卸。最大可扩展到248点数字点10或35路模拟量10，最多有26吐程序和数据存储空间。

　　空压机的工艺过程和控制要求，拟选用西门子87200型，对空压机进行自动化控制。从以上10端口的分配来看。空压机控制系统至少需要8个输入端口和16个输出端口，同时考虑该，的可扩展性，这里选用端口24入16出的87200本系统采用上下位机的主从控制方串口都可以作为，1通讯方式或自由端口通讯方式。，104工业计算机提供了个以485串门，485串有丁0和尺02根数据线，没有硬件握手信号线，因此，只能采用软件握手的通讯方式872000串口初始化可以通过设聊特殊标志位830来实现。发送数据通过发送指令，41直接发送18720，贿心接收数据的指令，只提供了个接收中断，每接收个数据产生次中断，从SMB2中把接收到的数据取走。

　　5软件设计07104工控机的软件用，80 0语言编写程序。主要由采样滤波模块通讯模块采集显模块和报警模块等组成。

　　控机主程序框3.

　　采样滤波模块将以，转换器转换后滤波处理。这种平均值滤波法的工作原理是在反次采样值中。去掉个最大值和个最小值。然后将余下的2个采样值进行算术平均。结果作为滤波值，程序中取反般取为1采集显和报警模块，每检测个机组状态参数，接着进行标度变换和显，最后判断系统的各项状态参数是否正常。如果正常，则检测下个状态参数，否则报警停机和显相应整个软件能够实现的主要功能有现软件导刊2007 8月号65产品开发与应用场远程控制空压机组的启动和停止，巡回检测所有空压机组的各项系统状态参数并能够进行实时显，检测到异常空压机组状态参数时能够及时报警停机，并能够显相应故障点，记录每个空压机组和，1之间通讯，控制空压机的启动和停止状态。

　　6宁压机的节能改进空压机是结构复杂的通用设备，运转时间长。配备电机功率较大，因而需降低空压机的功耗。为满足用气量的随时变化要求，储气罐内气体必须保持定的压力，目前大多数空压机均采用切断进气的调节方式来改变排至储气罐的气量。般采用2种办法种是空压机进行卸荷运行，不产生压缩气体，电动机处于空载运转。其用电量仍为满负载的3060另外种办法是停止运行，这将会带来电动机的频繁启动，空压机的空载启动电流大约是额定电流的5，7倍，对电网及其它用电设备冲击较大，同时会缩短空压机的使用寿命。

　　采用变频调速控制，可以保证空压机在生产所需要的最低压力下运行，电机输入功率大大下降，辅以压力闭环控制，实现空压机的供气压力转速的动态匹配，减少了电机的实际输入功率，达到了节能目的。供气压力稳定，压力稳定可靠性尚，而且随时可调，气缸内气阀片不再反复地开启和关闭，阀座弹簧等工作条大大改善。避免了高温高压气体急剧的流动与冲击，维修工作量减少。

　　7结束语空压机自动化控制系统本身是个完整的系统，所以在设计系统分析故障时要注意其系统性，单独对某部分的优化有时并不能提高系统的整体性能。如过分追求单个元器件或环节的精度而不考虑实际需要以及和其相关的匹配设备，也将徒然增加系统成本。在日常维护中也有把系统越改越复杂的现象，如采用复杂的控制方式和设备来实现本可以用简单装置来实现的控制，违背了经济简单实用的原则，而且可能会增加故障率。

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