空压机联机控制.doc

空压机联机控制
一、系统介绍： 
    确保合格的供气品质，满足稳定的气源压力，自动调节供气流量等是空压站自动控制的基本任务。空压机设备自带的单片机控制器已经能很好的控制单台空压机，但不具备对空压系统的整体调控能力。联控系统最主要的功能是可以实现空压机机组（包括每台空压机的后处理设备）的联锁控制，能根据总管压力和空压机的运行状态智能地加卸载对应的空压机等以保证管网的供气稳定。在空压系统中，相对单台空压机的调整，系统的整体联控具有更重要的意义。

    联控有两种模式：时间顺序模式、固定顺序模式。两者的联控原理是一致的。只是时间顺序模式中各台空压机每隔一个轮换时间就按顺序时间判断一次，而固定模式的启动顺序是保持不变的。
    工控机选用研华工控机，监控软件为昆态公司的MCGS组态软件。对现场各类数据及系统设定参数进行实时显示，为系统报警和远程数据监控提供一个数据信息交互平台；对机组各类运行控制要求进行命令触发，为介入系统实时改变系统运行状态提供一个控制命令操作平台。 
    PLC使用三菱s700为空压机站到控制中心完成组态与单片机的数据交换和存储以及工控机各类控制信号处理。主要的自动控制任务都由PLC自行完成，组态只能选择具体的机组运行方式，以及特定状态下对单台机组的单一运行方式改变。各台空压机的信号通过RS485总线连接至PLC； 
    由于空压机自带的单片机控制器提供了RS485通讯接口，所有的数据采集和控制功能都通过通讯接口来实现，在原有的控制系统基础上，增加1台三菱PLC，通过FX系的485通讯扩展模块能方便地与其通讯可以改进和增加控制软件即可实现空压系统的整体控制与连网监控。 
二、设备工艺 
    PLC控制部分是系统的核心部分：而供气压力是系统各种运行状态改变与保持的唯一指标。简言之：压力小于供气压力要求下限就要更多的供气机组运行以增加供气量，压力大于供气压力要求上限就要把当前运行供气机组减少以减少供气量。而处于上下限之间的压力值时就保持当前机组的运行状态不变。 
    就单台空压机而言，其可以自行进行供气量大小的调节。当一台机器运行时，它的供气量是一个从零到最大气量之间浮动的值而不是一个额定输出的定值。所以在整个供气方案中我们用改变运行机组台数的方法来改变对管网的供气。每台机组有加载、满载、卸载、和停机四种状态。加载到满载之间，供气量的值是0到最大值的过程；卸载是停止供气的状态但机组仍在运行；而停机是机组不供气也不运行。 

    把确定在网机组数与机组中间运行状态结合起来就构成了控制思路的最基本环节。即通过压力报警确定机组数目需要增加或减少，如果已经在中间状态了加载、满载、卸载任意一个，就按增气或减气的方向移动中间状态直到运行到边界状态；当到达边界状态时按增气或减气的方向移动到下一台。当然如要稳定下来必须是在中间状态，边界状态是不能稳定的。 
三、控制程序 
    空压机联控系统主要是PLC与单片机交换数据并确定每台空压机的运行方式。 
    程序的主体上分两大部分：
（一）读取单片机的信息 
    根据空压机控制器内单片机的相关通讯协议，编写通讯“读信息指令”的数据，通过以三菱PLC中的串行RS通讯指令发给控制器内的单片机，单片机响应后返回相应的数据帧。通过返回帧的相应字符串判断与控制器相连的空压机的各种故障状态工作状态以及空压机的各种压力温度数据，并将返回的各类数据存放在相应的数据寄存器。 
    在该子程序的开始部分，执行站地址加1的操作，即每进入读数据子程序就会读取上次读过的程序的下一台；靠站地址的不断变化我们实现了读取数据通讯的轮询操作。

（二）向单片机中写入相关信息 
    整个写信息部分分下面三块： 
a.逻辑判断运算部分 
    供气压力是系统各种运行状态改变与保持的唯一指标。压力小于供气压力要求下限就要更多的供气机组运行以增加供气量，压力大于供气压力要求上限就要把当前运行供气机组减少以减少供气量。而处于上下限之间的压力值时就保持当前机组的运行状态不变。 
    按照工艺控制逻辑来构成逻辑判断运算部分，并且机组按照先开后停的原则顺序启动（1、2、3←→3、2、1）。 
    为保证数据的正确性，需要判断读信息子程序的站地址与写信息程序将执行控制操作的站地址是否一致，然后需要判断相应的故障信息寄存器是否为0，为0证明无故障或轻故障，不为0则不向该站发任何控制指令并马上对下一台操作
    由于我们对故障进行了分类，所以可以根据不同类别的故障进行不同的控制操作： 
    1类故障不读不写（相应的故障信息寄存器为1） 
    2类故障只读不写（相应的故障信息寄存器为2） 
    没有故障纪录（相应的故障信息寄存器默认值为0） 
    对故障分类的控制策略是很有价值的，在以后的控制过程根据故障类别或者可以作为运行态的类别，进行有所区分的控制。不管是通讯控制方式还是数字I/O控制方式，相信都可以在某种程度上采用这类简便有效的方法。 
四、总结 
    空压机联动控制是我公司空压机运行控制器中一项重要功能。应用于多台空压机组成一个供气网络。空压机控制器地址从1开始顺序编号，网络中最多允许8台空压机控制器，主机界面显示的参数可以传输联机控制主机电脑界面实现远程控制监视。1号机设为主机，其余空压机设为从机，主机中设定联机控制加载压力、卸载压力、联机台数及联机控制延时时间。主机启动后，自动进入 联机控制模式。比较供气压力与设定联机控制压力，选取网络中空压机发送控制命令，控制网络中空压机的启动停机、自动稳定供气压力、平衡网络中各空压机的运行时间。联动控制能避免因空压机的频繁启停，损坏设备及减少对电网冲击，达到节能效果。

五．.基本配置

序号
名称
数量
单位

价格
描述
1
台湾研华原装工控主机
1
台

双核2.0/1G/160G/DVD
2
专用组态软件
1
套

3
PHILPS 17"液晶显示器
1
台

4
串口转换器
1
只

台湾MOXA或台湾研华
5
串口卡
1
只

台湾MOXA或台湾研华
6
UPS
1
只

7
加密狗
1
套

8
通讯线
500
米

屏蔽对绞双芯通讯电缆
9
智能控制柜
1
台

10
编程电缆
1
根

PC/PPI
11
现场施工费、设计费
1
项

12
总计

监控系统设计说明
六．系统框图如下所示：

空压机控制器
空压机控制器
空压机控制器
空压机控制器
冷干机控制器
冷干机控制器
智能控制柜
计算机（另设）

七．智能控制柜

1， 控制柜面板

显示器

斜面
平台

2. 控制柜内部结构
开关电源
PLC

数据输出端
数据输入端
工控机
显示器