空壓機監(jiān)控系統(tǒng)研究與設(shè)計

Summary：在現(xiàn)代化信息技術(shù)飛速發(fā)展的推動下，空壓機遠程監(jiān)控成為一件可行之事，能夠在很大程度上做到對“以人為本”管理理念的迎合，很好地滿足無人值守、減員增效等數(shù)字化化工重要要求，本文對空壓機監(jiān)控系統(tǒng)進行研究與設(shè)計。Keys：空壓機，遠程監(jiān)控，系統(tǒng)設(shè)計作為化工生產(chǎn)中的重要組成部分之一，空壓機在化工領(lǐng)域的重要性十分突出，它能夠為全部風(fēng)動設(shè)備提供動力來源，若是存在地下作業(yè)，還能為壓風(fēng)自救提供重要氣源，故而其安全與經(jīng)濟運行會在很大程度上為化工安全生產(chǎn)提供保證。長時間以來，化工空壓機監(jiān)控都主要對就地模式予以采用，各壓風(fēng)機機房都對人工全天候值守提出嚴(yán)格要求。不過，因為空壓機會產(chǎn)生很大的噪音，嚴(yán)重威脅值守人員的身心健康，這對空壓機遠程監(jiān)控作業(yè)的實現(xiàn)提出需求。1系統(tǒng)思路及其模塊設(shè)計在對本文空壓機遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行研究和設(shè)計之時，重點放在以組態(tài)王軟件為基礎(chǔ)的監(jiān)控界面的設(shè)計及其實現(xiàn)之上，概括而言，系統(tǒng)通過PLC達到控制目的，并借助于組態(tài)王軟件的支持，實現(xiàn)對空壓機各項數(shù)據(jù)運行情況的密切、實時監(jiān)控。其中，PLC主要對空壓機的數(shù)據(jù)信息及其啟動與停止進行遠程采集以及實時控制，組態(tài)王則對相關(guān)的溫度、壓力等信息進行讀取，為監(jiān)控作業(yè)人員提供便利，使其能夠隨時了解系統(tǒng)信息，并在此基礎(chǔ)之上作出調(diào)整，為程序正常運行提供切實保證。1.1數(shù)據(jù)采集與處理在各相關(guān)傳感器以及數(shù)據(jù)采集設(shè)備執(zhí)行具體的數(shù)據(jù)采集和處理任務(wù)之時，任務(wù)的具體執(zhí)行接受PLC的控制，所用PLC設(shè)定為西門子可編程控制器224XP。對于空壓機一二級排氣、冷卻水、潤滑油以及電機等溫度數(shù)據(jù)信息的采集，由PT100系列wzpj-236一體化溫度變送器來完成具體的任務(wù)，而對應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)信息的采集，則通過JK系壓力變送器來實現(xiàn)。一般情況下，為了更加高效地做好對設(shè)備故障的預(yù)防工作，需要由空壓機電動機軸振動情況檢測作業(yè)的順利、高效以及精準(zhǔn)開展為其提供前提保證，故而，還需要從嚴(yán)格意義上做好對軸振動信息的檢測，該項工作由GW-SZD型軸振動檢測儀來完成。進一步地，在EM231擴展模塊的運行支持下，完成對各個模擬量的采集任務(wù)，具體的檢測信號為電流信號，信號值在2-20mA范圍內(nèi)。相關(guān)電參數(shù)信息的采集則借助EDA9033A來完成，為了實現(xiàn)對各電參數(shù)采集模塊之間連接的有效建立，需要對RS485總線加以運用。編程人員編寫CPU控制程序，通過發(fā)布相應(yīng)的控制指令，各數(shù)據(jù)信息采集處理設(shè)備執(zhí)行相對應(yīng)的采集和處理任務(wù)，并以此為基礎(chǔ)，經(jīng)由數(shù)據(jù)通信模塊向上位機監(jiān)控模塊傳輸處理之后的參數(shù)，由上機位顯示模塊執(zhí)行數(shù)據(jù)信息顯示任務(wù)。1.2遠程監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)上位機監(jiān)控功能由組態(tài)王6.35軟件來實現(xiàn)，以上位機人機交互界面的主畫面顯示情況為依據(jù)，監(jiān)控作業(yè)人員可進一步利用上位監(jiān)控機執(zhí)行對空壓機的遠程啟動與停止控制操作，同時，進行手動與自動兩種模式的便捷切換。通過對直觀數(shù)據(jù)以及趨勢曲線的顯示與觀察，監(jiān)控作業(yè)人員可以達到實時、遠程、高效監(jiān)控各檢測數(shù)據(jù)的目的，對空壓機各項溫度以及壓力參數(shù)均有涉及。1.3故障診斷基于CLIPS專家系統(tǒng)工具的支持，執(zhí)行對系統(tǒng)故障診斷功能的開發(fā)任務(wù)。一般地，對CLIPS進行事實庫、規(guī)則庫以及推理機三大核心模塊的劃分，為了實現(xiàn)對基本知識的有效與準(zhǔn)確表示，需要選用產(chǎn)生式規(guī)則，而為了更好地做到對空壓機相關(guān)故障問題的診斷，還要將所有的檢測數(shù)據(jù)存儲至系統(tǒng)SQL數(shù)據(jù)庫中，以此為前提達到對空壓機實際運行情況的多參數(shù)綜合式診斷目的。2系統(tǒng)軟件實現(xiàn)如前文所述，PLC在空壓機遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的功能主要體現(xiàn)為對空壓機及相關(guān)數(shù)據(jù)信息采集模塊的啟動與停止進行控制，而其軟件設(shè)計以下位機PLC梯形圖設(shè)計為主。2.1系統(tǒng)控制流程圖在對程序控制系統(tǒng)進行軟件層面的設(shè)計之時，對梯形圖加以采用，同時，以模塊化的設(shè)計方式為支持，對整個控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能作若干子模塊的劃分，之后分別執(zhí)行詳細的設(shè)計任務(wù)，以此為設(shè)計的便捷性以及程序修改的易于執(zhí)行性提供保證，此外，亦可以增加程序條理的清晰性，對于用戶而言，理解與掌握起來都更為簡單與方便。圖1所示為空壓機遠程監(jiān)控系統(tǒng)的控制流程圖。圖1空壓機遠程監(jiān)控系統(tǒng)控制流程示意圖2.2人機界面設(shè)計人機界面的設(shè)計及其成功運行主要通過組態(tài)王軟件來實現(xiàn)。在對空壓機遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計之時，組態(tài)王的功能主要體現(xiàn)在對空壓機的溫度與壓力等運行數(shù)據(jù)進行監(jiān)視之上，該項作業(yè)的實施能夠為監(jiān)控作業(yè)人員提供便利，使其對空壓機的具體運行情況有一個全面、細致、準(zhǔn)確以及實時的把握。圖2所示為空壓機遠程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控主界面。圖2基于組態(tài)王軟件的空壓機遠程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控主界面示意圖3系統(tǒng)通信協(xié)議空壓機遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用的通信協(xié)議可以支持485半雙工通信，此外，亦支持MODBUS協(xié)議子集。通信格式如下：RTU方式，數(shù)據(jù)位、停止位以及偶校驗分別為8、1、1?？芍С值腗ODBUS命令有03號與06號兩條。通信方式為主從機方式，具體地，主機將命令請求發(fā)出，待接收相應(yīng)的請求信息之后，控制器作出響應(yīng)，執(zhí)行對數(shù)據(jù)的分析任務(wù)，若是數(shù)據(jù)與通信規(guī)約相符，則由從機進一步作出響應(yīng)。對于主從機之間的通信，主機發(fā)送的各幀數(shù)據(jù)均將以下信息包含在內(nèi)：從機地址：用從機的設(shè)備號來表示，基于對從機地址的利用，主機執(zhí)行對用于通訊的從機設(shè)備的識別任務(wù)。意味著由用戶設(shè)置地址的從機，對主機發(fā)送的信息進行接收。各從機都需配置唯一的地址碼，從機執(zhí)行具體的響應(yīng)回送任務(wù)需要以對地址碼的符合為前提。命令字：經(jīng)由主機發(fā)送的功能碼，可以為從機指派具體的任務(wù)，由從機來執(zhí)行。信息字：對主機和從機通訊所用各類數(shù)據(jù)信息予以涉及，含數(shù)據(jù)長度、讀寫數(shù)據(jù)等在內(nèi)。校驗碼：功能為對數(shù)據(jù)通信錯誤進行檢測，采用的是CRC16循環(huán)冗余碼。通信命令如下：（1）對寄存器03號命令進行讀取。命令03：執(zhí)行對N個寄存器的讀取任務(wù)，在一次讀數(shù)命令中，主機可以隨意地對0-8號寄存器內(nèi)對應(yīng)長度的寄存器數(shù)據(jù)進行讀取。主機請求與從機回應(yīng)分別如表1所示。表1讀取寄存器03號命令的主機請求與從機回應(yīng)主機請求地址命令起始數(shù)據(jù)地址數(shù)據(jù)長度校驗碼從機回應(yīng)地址命令數(shù)據(jù)長度數(shù)據(jù)信息校驗碼（2）執(zhí)行對寄存器06號命令的寫入任務(wù)。命令06：借助于寄存器的寫入，主機對空壓機啟動或停止等進行控制，待從機作出具體響應(yīng)之后，將相同數(shù)據(jù)反饋給主機。4結(jié)語本文研究的空壓機遠程監(jiān)控系統(tǒng)借助PLC對空壓機啟動與停止以及采集處理等相關(guān)模塊進行控制，同時，執(zhí)行對出口溫度、壓力等的調(diào)節(jié)任務(wù)，基于組態(tài)王軟件的支持，又可進一步達到遠程監(jiān)控目的。經(jīng)過一段時間的運行顯示，本文研究系統(tǒng)具有一定可靠性，可以實現(xiàn)對設(shè)計要求的滿足。Reference：[1]文麗,戴巨川,袁賢松.空壓機監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]