空压机自动化控制系统设计.docx

摘要：随着通讯技术、计算机技术和自动控制技术的迅速发展,煤矿生产监控系 统日趋向网络化、智能化和管理控制一体化的方向发展。本设计应用?PLC、计 算机技术实现压风机综合自动化控制，将计算机控制技术、网络技术、工业视 频技术、光纤通讯技术和电力电子技术应用于煤矿压风机综合自动化控制系 统，实现了压风机的自动控制及实时在线监测。 关键词:?压风机 自动化控制 优化设计 前言 压风机担负着矿井的压缩空气生产任务，为煤炭生产过程中提供风动力。传 统的控制方法是：单台独立控制，单纯靠人工开停机，不能很好地控制压风机 的运行，很难保证压缩空气的供气质量，也不利于对压风机的维护管理，同时 加大了操作维护人员的工作量。对压风机的使用寿命也有很大的影响，为此， 本设计应用?PLC、计算机控制技术、网络技术、工业电视技术、光纤通讯技术 和电力电子技术将多台并网运行的压风机实现集中控制，采集处理电机电流、 电压信号，温度、压力信号，并上传后台，实现空压机各种保护、报警、监控 功能。充分发挥出各台压风机的性能，使系统在保证供气质量的前提下，实现 最大限度的节能运行，保证各种保护有效可靠，延长压风机的使用寿命，有利 于压风机的维护。 1、压风机自动化控制系统结构 压风机集中控制系统组成系统图如图?1?所示，有上位监控主机、PLC?下位 机、传感器、交换机、视频摄像机等组成。 上?上?上?上?上?上?上?上?上?上 上?上?上?上?上 上?上?上?上?上 上?上?上?上?上?上?上 上 上 上?上?上?上?上?上?上?上?上?上 上?上?上?上?上?上?上?上 上?上?上?上?上?上 上?上?上?上?上 上?上?上?上?上  上?上?上?上?上 上?上?上?上?上 PLC PLC PLC 上?上?上?上?上?上 上?上?上 上?上?上 上?上?上 上?上?上?上?上?上 图?1 系统结构图 上位工控机系统由工业控制计算机、后备电源(UPS)、打印机等组成；其主要 完成压风机远程参数的监控、运行参数设置及其数据处理、查询等功能。 PLC?下位机系统：现场?PLC?控制系统选用西门子?S7-300?系列可编程序控制器 作为监控核心。充分利用可编程序控制器能适应各种恶劣现场条件，现场抗干 扰能力强的特点，且安装维护方便，其模块化结构，配置相应的通讯接口与各 压风机控制器通讯；与上位计算机进行通讯可以采用?Profibus?或工业以太网； 系统配置合理，技术可行，完全可以满足现场使用要求。该部分主要是根据设 定的操作方式，实时采集总管空气压力自动控制各台压风机运行及保护功能。 现场传感器实时采集现场物理量信号，并将其转换为标准电信号传送给 CPU。本系统现场使用的传感器较多，如压力、温度、电流、电压、功率、电量 等等。为减少传输误差，提高检测精度，均选用带变送器，性能可靠，寿命 长，输出标准电流信号?4—20mA?的传感器，直接采集现场信号，并配以二线制 RVVP?电缆单独传送，以进一步提高整套系统的可靠性。 压力变送器采用?GPT?系列变送器，作为一种能够将压力信号直接转换为?4— 20mA?标准电流输出的压力变送单元，其核心传感器采用了经激光烧刻补偿技术 制造的扩散硅进口器件，由传感器生成的电信号经过变送电路完成放大、线性 修正、温度补偿、电流转换，最终形成与被测压力成正比的?4-20mA?标准输出。 该变送器采用独特的一体化全不锈钢免维护结构，具有良好的密封、散热和抗 震、耐腐蚀性能，加上输出传送方式具有长线抗干扰能力，使变送器能够在测 量现场恶劣环境下长期在线工作。 2、系统主要功能特点 2.1?能够自动采集、显示压风机的各种运行参数，控制压风机运行。 2.2?能够根据检测到的信号判断压风机的工作情况，故障时能及时发出报警信 号，并根据故障类型停止压风机。 2.3?有启动功能、停止功能、正常停车功能、故障停车功能、紧急停车功能、 预告功能、保护及故障报警功能 2.4?系统通过?PLC?及控制网络可方便地采集现场设备开/停及故障状态、电机电 流等实时数据。 2.5?具有多种控制方式 根据系统设置，该系统可以实现以下集中方式下： PLC?自动集控方式： 在该模式下?PLC?根据设定的工作时间和工作压力值、总管当前实时压力 值，自动判断当前投入/切除系统中的压风机台数，经特定的运算处理，以便对 运行中的压风机进行加载或者卸荷或切除系统、投入系统工作。 就地控制方式： 该工作模式为通过就地操作台上的触摸屏按钮或者操作台按钮来独立控制 每台压风机的启动或停机。 远程控制方式 在该模式下，通过上位计算机的操作来在控制各压风机系统的运行。系统 对操作员有权限管理，有一定的权限的操作员才可以进行远程操作。 2.6?实现自动恒压供风 当系统在自动集控工作方