浅谈PLC在空压机组监控系统中的应用

 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。 

目前大部分空压机组存在着控制方式落后。操作不方便的问。控制回路大多为继电器控制，控制方式，用就地分散式人工操作，由固定人员24小时值守，值守人员根据井下用风量的需求手动启动或者停止空压机，并且定时巡检记录运行状况。另外，空压机组耗电量很大，其中有相当长时间是在空载或轻载状态下运行，导致能耗大机器受损严重运行成本较。因此，设计个操作方便功能完善的全自动集中监控系统，对空压机组进行监控和保护，提空压机组的工作效率，降低能耗，延长使用寿命，有着重要的现实意义。

　　2监控系统的构成本项目空压机房有台0，六4乙250型喷油螺杆转速为1485，爪，自由排气量为42.7爪3，最大排气压力为7.53.每台空压机都配有本体控制器，683100，通过，63100控制器的操作面板，搡作人员可以就地控制单台空压机的启停，看运行状况设置运行参数等。另外，61咖3100控制器留有个尺8 485通信接口，支持ModbusRTU协议，为实现空压机组的集中监控提供了条件。系统结构1.

　　1号空压机5号空压机2.，配置设计系统选用西门子公司的373000实现集中监控。

　　57300为模块化结构，具有模块齐全扩充方便通信能力强运行稳定可靠等优点，特别适合用于工业环境及电气干扰环境。根据系统控制要求并考虑留有定电源模块5307输人电压为220，输出电压为2400，输出电流为5六，向其他，乙0模块供电。

　　和处理的核心，内有48KB随机存储器和80KB装载存储器，每执行1条指令约需3出5，最大可扩展1024点数字量或128个模拟量通道。它有个MPI通讯口和个0通讯口，41口用于连接触摸屏，口用作调试程序时监视，0程序的运行以及下载程序，并留作将来系统扩展时使用。

　　数字量输人模块SM321配置3块型号为DI16x24，00的34321模块，采集向空压机供电的台高压开关柜的状态信号如高压允许压故障合闸反馈分闸反馈小车就位等与台空压机相对应的个手自动转换开关和个紧急停止按钮的状态信号。

　　数字量输出模块SM322配置2块型号为D016x24VDC0，5AREL的SM322模块，输出PLC的控制信号如启动停止加载卸荷急停等，控制空压机运行。

　　通信模快03410341模块131是串行通讯处理器模块，硬件接口可采用尺3232，虮丁或尺8422485方式，集成了3964尺尺51280通讯协议，并且支持用户加载协议。系统选用接口为尺8485标准的0341模块，并在0341通讯模块中插人河，北此主站0，叫模块加载肋仍协议，使0341模块成为，8主站。0341模块利用基于尺5485总线的北1协议，与个作为河，仙此从站的，6，53100控制器进行通讯，采集，683100控制器中存储的空压机运行状态信息。

　　1是用于连接工业以太网的通讯处理器模块，将，10系统接人以太网，负责乙和上位机之间的通讯。

　　2.2触摸屏配置设计系统采用西门子丁，27010型触摸屏作为车间级的集中监控站。它是基于标准操作系统撕080，如0评8，丘能，稳定可靠，界面友好，形显，操作和管理方便。

　　操作人员可以通过形和菜单的方式查看空压机的运行状态及实时数据，设定空压机的压力时间等运行参数，查看系统的历史数据故障报警信息，并可设置是否允许上位机远程控制空压机。触摸屏直观显了空压机组琐工作，大大提高了工作效率和管理水平。

　　2.3上位机配置设计系统采用，机作为上位机远程监控站。通过网络在线监视空压机的运行状况，查看压力温度运行时间电机电压电机电流输出功率等实时数据，记录并存储历史数据，提供数据的，询和打印功能。当现场设备有动作或者出现故障时能够弹出提消息并记录存储下来在远程控制允许的情况下，值班人员还可以远程控制空压机。远程监控方便了调度，提了管理自动化水平，是煤矿信息化发展的需要。

　　其他元件包括手自动转换开关紧急停止按钮声光报警器等。

　　3通讯系统的构成系统中的通讯包括个部分。

　　3.1现场设备通讯和，633100控制器之间的通讯14用控制方便设计简单的尺5485接口标准作为物理通信标准。

　　尺5485标准要求采用两线制差分方式发送和接收数据，因此能够有效克服共模干扰抑制线路噪声。根据实际情况，通信协议采用单主站多从站结构的M0dbUs协议，选用Modbus的RTU通讯模式。RS485标准是总线的物理层标准，负责完成电平转换和数据收发，Modbus协议则构成了总线的数据链路层协议，规定了总线上传输的数据帧格式，为主站和从站之间传递数据提供通信规约，保证有效数据在士站和从站之间可靠传递，两者共同构成了尺8485总线。

　　341模块设置为总线的主站，个，6，53100控制器设置为总线的从站，每个从站分配唯的地址，主站和从站的通讯速率统设定为76.88.工作时采用命令应答的通讯方式，每种命令帧都对应着种应答帧，5协议为命令帧定义了许多功能码，不同的功能码要求从站进行不同的响应。系统中用到的功能码为，03，即读取，653100控制器的寄存器。

　　在应答帧中，字节数是指主站要求从站发送的内部寄存器数据的字节数，寄存器12是指发送的各寄存器的内容，尺校验与命令帧中的含义相同。

　　最后需要说明的是，尺5485总线仅用作数据采集，控制信号由，的数字量输出模块5322输出，经过信号线传输到空压机自身的控制继电器，这是由现场的实时性要求决定的。如果控制信号也由，341模块发出，就需要经过尺8485总线传输到，6，83100控制器，再由，683100控制器控制空压机的控制继电器1而采用硬接线的方式直接传送控制信号到空压机的控制继电器，就大大缩短了系统的控制响应时间，同时，尺8485总线能够以更快的速度采集实时数据3.2触摸屏通讯10和触摸屏之间的通讯者均为西门子的产品，通过MPI电缆连接PLC的MPl通信口和触摸屏的RS485通信口。组态时对相关通讯参数如所要连接，口的地址和槽号等进行定义，选择接口类型为MPI，将波特率设置为187.508进行简单的组态操作即可实现通讯。

　　3.3上位机通讯在10和上位机之间的通讯中，1通过以太网模块，431接入工业以太网，上位机通过网络实现远程监控功能。选择接口类型为工业Ethernet，通信速率为lOOMbps，设置PLC和上位机的IP地址。

　　4软件设计系统的控制要求如下手自动转换开关为手动状态的空压机，仅受其，683100控制器控制，以方便机器检修和维护，此时，只能采集该，683100控制器中的数据而不能控制空压机手自动转换开关为自动状态且远程控制无效的空压机，将由，10进行集中监制，10根据风压的变化来决定投人运行的空压机台数，维持风压能够满足井下用风的需要，并且依据空压机运行时间的长短使它们轮换工作，当触摸屏上的远程控制设置无效时，上位机只能监测到空压机的运行状况而没有控制权限，当远程控制有效且手自动转换开关为自动状态时，空压机将只受上位机远程控制。

　　4.1监控程序设计8丁75.382编程软件包，它采用结构化程序设计，程序可读性强，调和维护方便。单台空压机的主程序流程4.

　　乙0控制程序主要具有以下功能自动轮换运行。1根据总线采集的信号进行综合判断，然后发出启动停机加载卸荷报警等控制指令，监控空压机组自动运行，使得总管压力维持在设定的压力下限值和压力上限值之间。若风压低于压力下限值就增加空压机运行的台数，若风压于压力上限值则减少空压机运行的台数，达到既满足井下用风需要又可以降耗节能的目的。

　　空压机连续运行8小时后机身温度会很，需要停机休息，用于散发自身的热量，以保证机器不受损伤。

　　因此，空压机需要进行轮换工作，以保证空压机安全可靠运行，延长设备使用寿命。根据运行时间将受控于，0的空压机进行排序，建立开机序列和停机序列，当需要增加空压机的运行台数时，将启动总运行时间最短的空压机当需要减少空压机的运行台数时，0将停止本次运行时间最长的空压机。

　　延时启动和延时停机。，10自身具有较强的抗干扰能力，但由于现场条件电网用风童等各种复杂因素的影响，电机电流电机电压等受到干扰将产生误报箐，如果总管压力的扰动发生在压力下限值或者压力上限值附近，将它们作为般工状处理就会出现频繁启动停机现象，影响设备的可靠性和使用寿命。因此，需要对发出动作指令的起因信号作适当的延时处理，以消除扰动，防止误动作。

　　智能保护。空压机主电机在启动时，启动电流为额定电流的57倍，对电网和其他用电设备冲击很大，同时也会影响空压机的使用寿命，所以，空压机不宜频繁启动。为了使系统能够对用风状况进行准确判断，并据此控制空压机的启动，在井下用风峰期空压机启动较频繁，当两次启动时间间隔小于预先设定的值时，将保持空压机持续运转而不停机，当连续两次加载间隔时间较长时，可认为用风高峰期已过，空压机投人间断运行状态。另外，对电机电流电机电压排气压力进气负压运行温度油温油滤压差等重要参数进行实时监控，出现异常及时进行故障报警，并作出处理。

　　4.2触摸屏人机界面设计选用与触摸屏丁，270配套的组态软件，印1设计界面。画面包括1主画面空压机组的运行状态以及主要参数的显。2数据报实时数据汇总显，并可查询历史数据和总管压力曲线。3运行设置设置启动远程控制是否有效，设置自动启动停机加载卸荷的压力阈值，设置时间参数报警参数等。

　　4报警查询，询报警详细信息。5系统管理。

　　4.3上位机监控程序设计上位机监控软件选用西门子公司基于以14，以8环境的组态软件界06.0版。主要由监控画面实时报成，监控画面5.

　　5结束语乙。具有较的性价比，但与现场设备支持的通信协议不兼容，系统采用。，341模块作为4，北8主站的方案具有定的实际意义。现场调试和运行明，该系统运行稳定，安全可靠，提高了空压机组的运行效率，实现了监控和管理的自动化。该系统不仅可以应用于煤矿的空压机组监控，而且可以推广到其他场合。

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