对UP5系列空压机自动控制电路的改进探讨
韦伟
[摘 要]随着工业的迅猛发展，企业需要提高生产效率，降低运营成本，以便在竞争激烈的市场上取得成功，自动化系统从而为企业打开了工业优化升級的巨大潜力空间。本文主要分为四个部分，首先对空压机的理论知识进行了概述，然后从控制以及监控方面阐明了空压机自动控制系统的主要功能，然后是对自动控制系统的设计进行了说明，最后进行了总结。
[关键词]空压机 自动化 节能
中图分类号：TU915 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）15-0092-01
1、引言
1.1 空压机概述
空压机是空气压缩机的简称，它是将原动机的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置是一种重要的能源生产形式，广泛用于生活生产的各个环节。例如机械、冶金、电子电力、包装输送、采矿等等。
1.2 空压机系统的特点
一般空气压缩机系统具有下列特点：
1、系统结构复杂，有高、低压电路（空压机由6kV高压电机带动）、气路（两级增压）、油路（润滑油系统）、水路（冷却水系统）等。
2、压缩机工况恶劣，电磁干扰强，振动噪音大，工作时间长，工艺要求空压机基本上连续运行不停车。
1.3 空压机自动控制系统的重要性
目前，大部分行业使用的空压机都是采用人工手动进行控制的。由于人工不像机器，不可能一天小时实时的根据现场用气量来控制相应的空压机，而且很多大型工业企业往往使用多台空压机，这样使得人工手动控制更加繁琐，难以操控。因此，一套完善的空压机集中控制系统，不仅使得操控人员的操控步骤简单化，而且，还会使空压机的使用更加效率，更加安全准确。
2、主要功能
2.1 控制功能
2.1.1 空压机控制功能
通过在数据采集分站上PLC控制器直接控制空压机，通过PLC采集空压机内部的运行状态，并实现对空压机组的控制和数据采集，能实现远程手动、远程自动、本地手动三种方式来控制空压机的启停。设备在运行后参考总管网压力及气流量值，自动调整空压机的运行数量，累计每台空压机等设备运行时间，避免出现单台机组过度运行，以利于延长设备寿命。
2.1.2 阀门控制功能
对空压机出口阀门改造，将现有的手动阀门更换成电动阀门，实现控制的可行性，对风包底部的排水阀门进行改造，将采用并接电动球阀的形式，对该部分改造，实现自动排风包积水的功能。
2.2 上位机监控功能
空压机系统通过监控软件对整个空压机设备进行监控，具有画面监控、数据显示、数据报警等功能。
2.2.1 画面监控
系统作为整个站房监控及数据处理中心，负责对整个系统数据处理及状态显示和启停控制，实现设备联控操作功能。可通过计算机画面显示本站工艺流程图，画面为鼠标对象驱动的层次结构，各按钮及画面间通过鼠标点击对象进行切换，对象包括：菜单、按钮、设备的图形符号、文字等。排污水管出口温度、压力及空气流量采集设备，以便监控设备是否正常，以及设备运行状况分析。
2.2.2 数据显示
画面中实时显示压力、温度、设备运行时间等工艺参数数据，同时以颜色、文字提示来显示现场设备的运行状态，保证操作员从上位机即可了解整个站的现场工作状况。系统除了能对现场的温度、压力、流量、状态等外部参数进行监控外，还可对空压机内部数据等进行及时的监控；可连续记录关键工艺参数，并显示历史趋势曲线，用于分析设备故障原因及运行工况。
2.2.3 数据报警
当现场有报警产生时，工艺参数图画面上该相应设备将以闪烁及颜色变化显示报警状态，报警浏览画面中显示一条报警信息，说明报警设备、报警类型、报警时间等，并做报警历史记录。
3、自动控制系统的设计
3.1 硬件设计
据上述空压机的特点，必须选用能抗振动、灰尘、潮湿、有害气体及各种电磁干扰，且能连续工作的计算机，因此选用STD总线工控机。根据要求，系统有模拟量输19路，开关量输入14路，模拟量输出（闭环控制）2路，还有声光报警、联锁等。
3.2 软件设计
软件设计分为主菜单和7个分菜单，其内容分别为：
主菜单：空压机系统自检功能；
分菜单1：整定值修改；
分菜单2：压力参数显示；
分菜单3：温度参数显示；
分菜单4：控制参数显示；
分菜单5：压力变化趋势图；
分菜单6：温度变化趋势图；
分菜单7：控制参数变化趋势图；
系统开始工作时，先对自身系统和空压机系统进行自检，检查空压机是否满足启动条件，能不能启动。系统自检下列内容：动态存储区、程序存储区、光隔、开关量输入输出部件、模拟量输入输出部件等，并自动显示自检部件和名称及结果，如功能正常显示“PASS”，否则显示“ERROR”，并指出出错部件。自检完成后，计算机自动进入空压机允许启动条件检查，对滑油压力和温度这两个参数进行监测，并在屏幕上显示该两个参数的数值，操作人员必须等这两个参数符合技术规定后才能启动空压机，并按键使系统进入运行监测和控制。
3.3 自动保护系统
设计自动保护系统与自控系统是同时工作的。对于重要的参数，两个系统分别采用各自的测量元件，对大部分参数，主要采用一个测量元件，将测量信号分成两路同时输入两个系统，为使系统准确可靠地进行工作，设置了信号处理电路，采用高输入阻抗，采样后将信号放大，采取抗干扰光隔离后，信号再进入故障分析电路，如有参数超过技术规定，即发出声光报替，两个系统采用同一套执行机构，并对每个参数用指示灯作为记忆和显示。两个系统是互相独立的，操作人员根据报警情况用自动或手动操作进行控制，如图3-2所示。
3.4 控制系统总体设计
总体设计分为如下部分：测试传感器部分；信号输入变换部分；信号输出变换部分；微机系统部分；报警、显示打印部分。测试传感器和执行机构均采用国家DDZ—I、II型仪表。信号输人变换部分是将各种传感器的不同信号统一变换成与系统相匹配的电压信号（0-5VDC）。信号输出变换部分是将系统输出的电信号（0-5VDC）转换成与各种执行机构相匹配的信号，这两部分变换同时加光隔进行抗干扰处理。
4、小结
空压机设备是大型制造行业不可缺少的产气专用设备，空压机自动控制是今后发展的大势所趋。本文就该类空压机自动控制系统的探讨，完成了一定的工作。首先，通过阅读相关文献资料和实地调研，明确了空压机及其节能使用在工业产业中的重要性。确定系统主要功能。然后，明确系统选用的硬件和软件资源及其参数，细化完善系统功能，并不断修正控制参数，采用过程控制方案。
参考文献
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[2] 彼得·斯托伊卡.现代信号谱分析[M].北京：电子工业出版社，2008.
[3] 陈龙.智能PID控制在电石炉电极调节系统中的应用研究.西安电子科技大学.
