【正文】 合理，具有較高的功能性價(jià)比。（3）系統(tǒng)采用Windows 2022作操作系統(tǒng)，北京亞控公司的組態(tài)王工控組態(tài)軟件作上位機(jī)監(jiān)控軟件。該系統(tǒng)具有界面友好、操作簡便、能實(shí)時(shí)反映系統(tǒng)的進(jìn)行狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)，操作人員在遠(yuǎn)離機(jī)房（1500米）以外的總控制室就可以對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。（2）全自動(dòng)控制由上位機(jī)、PLC和檢測單元組成。我在活塞式空壓機(jī)的設(shè)計(jì)中改變了這一控制方式，在使用電磁閥與氣壓開關(guān)的基礎(chǔ)上加入了氣動(dòng)閥，進(jìn)入卸荷，電機(jī)可以不停機(jī)連續(xù)運(yùn)行，即節(jié)能運(yùn)行，又保護(hù)了電機(jī)，克服了過去控制方式所存在的缺陷。 操作方式控制技術(shù)己經(jīng)在壓縮機(jī)設(shè)計(jì)中得到了普遍的應(yīng)用，甚至是衡量產(chǎn)品是否先進(jìn)的一個(gè)重要的方面。②實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)某一個(gè)或幾個(gè)被控量超限延時(shí)停機(jī)功能。通過程序按空壓機(jī)啟動(dòng)過程流程圖完成空壓機(jī)的啟動(dòng)過程，各臺(tái)空壓機(jī)的供氣壓力可單獨(dú)由上位計(jì)算機(jī)調(diào)整設(shè)定。下位機(jī)則用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)回路控制。EM 277 PROFIBUSDP模塊的DP端口可連接到網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)DP 主站上，但仍能作為一個(gè) MPI從站與同一網(wǎng)絡(luò)上如SIMATIC編程器或FX2N32ERD CPU等其它主站進(jìn)行通信。與許多DP站不同的是，EM 277模塊不僅僅是傳輸 I/O數(shù)據(jù)， EM 277還能讀寫FX2N CPU中定義的變量數(shù)據(jù)塊。EM 277經(jīng)過串行I/O總線連接到FX2N32ERD。其結(jié)構(gòu)如圖所示：基于三菱FX2N_PLC的空壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)27圖31 分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)采用基于PROFIBUS—DP協(xié)議的現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)。然后盡快查明原因，及時(shí)予以排除。1） 空壓機(jī)重要部件發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞，如十字頭、連桿、活塞桿、曲軸等的振裂或斷裂時(shí)；2） 附屬容器發(fā)生破裂或各連接部位如管道、法蘭、密封結(jié)合面等處發(fā)生大量泄漏時(shí)；3） 本機(jī)著火或外來緊急事故；4） 主軸瓦、連桿軸瓦或十字頭瓦燒毀；5） 機(jī)身各處，尤其是運(yùn)轉(zhuǎn)部位或閥片、閥簧斷裂掉入缸內(nèi)，突然發(fā)生極大的響聲或振動(dòng)；6） 正常運(yùn)行中來自機(jī)組不明原因的突然聲響、冷卻水突然發(fā)生不明原因的高溫超過規(guī)定值時(shí)；7） 當(dāng)軸承、填料、電動(dòng)機(jī)等處或潤滑油、冷卻水突然發(fā)生不明原因的高溫超過規(guī)定值時(shí)；8） 突然停水、而有關(guān)的自動(dòng)原因的高溫超過規(guī)定值時(shí)；9） 任何一級(jí)排氣壓力超過規(guī)定值，安全閥雖已動(dòng)作排氣，但調(diào)節(jié)器失控，壓力降不下來時(shí)；基于三菱FX2N_PLC的空壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)2610） 電壓值突然降到規(guī)定的最低值以下，如由380V 降至340V 以下時(shí)；11） 電流表讀數(shù)突然增大，超過額定電流25%以上，延續(xù)時(shí)間超過15S（說明電動(dòng)機(jī)嚴(yán)重超負(fù)荷，一般應(yīng)在電流表和電壓表上用紅色標(biāo)出警戒線）時(shí)；12） 當(dāng)電動(dòng)機(jī)（包括開關(guān)柜）發(fā)生：某相斷或部分?jǐn)嚯?，不同步，溫度過高，異常聲音、氣味、冒煙，火花等情況之一時(shí)；13） 原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速突然超過額定轉(zhuǎn)速（俗稱“飛車”，此時(shí)會(huì)聽到極大的“嗡嗡”聲并隨著設(shè)備強(qiáng)烈的振蕩和響聲）時(shí)。如為短期停機(jī)或溫度較高時(shí)可不必排水；6）做好設(shè)備的日常維護(hù)、搽拭、打掃場地衛(wèi)生等交班工作，并對(duì)當(dāng)班的設(shè)備運(yùn)行、維修等按規(guī)定作好記錄。隨后關(guān)閉主電機(jī)以及斷開電源，待空壓機(jī)停轉(zhuǎn)后，盡快放開中間冷卻器、油水分離器以及儲(chǔ)氣缸內(nèi)冷凝的油和水，等到溫度降低后關(guān)閉冷卻水的進(jìn)水閥門，停止水泵等的工作，最后關(guān)閉放空閥完成整個(gè)停機(jī)過程。4．嚴(yán)禁運(yùn)行中各運(yùn)轉(zhuǎn)部件的檢修、擦拭以及帶壓檢修（停機(jī)后也應(yīng)作到無壓），以防意外事故發(fā)生；必須打掃機(jī)房場地，以免塵土飛揚(yáng)被吸入機(jī)內(nèi)。必須停機(jī)檢修或緊急停機(jī)后迅速查明原因并及時(shí)處理。如有手動(dòng)裝置，應(yīng)手動(dòng)或定期檢驗(yàn)其可靠性和氣密性。1）有無不正常的碰撞、敲擊、摩擦等雜音或氣味；監(jiān)控儀表如油壓、水壓、氣壓、電壓和電流等的指示值是否在規(guī)定范圍內(nèi)；電機(jī)及各傳動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)部位的工作情況和溫度。5）逐步打開減荷閥或進(jìn)氣閥，使空壓機(jī)進(jìn)入負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)；并按表壓0~、~0.~、 ~ 等壓力級(jí)別逐步升高，待每步穩(wěn)定后再升下一步直到所需壓力值。當(dāng)油壓過高或偏低超過規(guī)定值時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。三．啟動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)后的檢查與注意事項(xiàng)1）電機(jī)啟動(dòng)時(shí)和開始運(yùn)轉(zhuǎn)后應(yīng)注意電機(jī)炭刷是否有火花，它和空壓機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的聲響是否正常。（4）起動(dòng)補(bǔ)償器起動(dòng) 合上起動(dòng)油開關(guān)；合上自耦變壓器零位油開關(guān)；當(dāng)電機(jī)接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，將勵(lì)磁線圈送入直流電；調(diào)整勵(lì)磁電流至略高于需要值；當(dāng)電機(jī)達(dá)到同步轉(zhuǎn)速后，斷開自耦變壓器零位油開關(guān)；合上運(yùn)轉(zhuǎn)油開關(guān)；調(diào)整勵(lì)磁電流到需要值。1）將起動(dòng)手柄放在“斷開”位置；2）合上隔離開關(guān)；3）合上油開關(guān)（如為井下低壓電器則合上防爆起動(dòng)開關(guān)）；4）把起動(dòng)手柄推到“起動(dòng)”位置，待電動(dòng)機(jī)接近運(yùn)轉(zhuǎn)速度時(shí)，將手柄拉回到“運(yùn)轉(zhuǎn)”位置（一般應(yīng)在一分鐘內(nèi)），進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。各種電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)程序如下。從上分析可得本次設(shè)計(jì)的控制對(duì)象，即模擬量輸入個(gè)模擬量輸出。從單臺(tái)空氣壓縮機(jī)控制原理圖我們可以得出以下結(jié)論:,弄清楚控制對(duì)象是很重要的。一個(gè)PROFIBUSDP 從站的響應(yīng)時(shí)間。(4)實(shí)時(shí)性采用PROFIBUS 總線的系統(tǒng)具有很高的實(shí)時(shí)性，這是由PROFIBUS 總線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率高所決定的。目前全球有超過1200 家公司可以生產(chǎn)超過2022 種支持PROFIBUS 的產(chǎn)品，因此具有很強(qiáng)的開放性和可擴(kuò)展性。? 支持冗余總線系統(tǒng)，提高系統(tǒng)可靠性。PROFIBUS 的可靠性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：?PROFIBUS 總線上的數(shù)據(jù)傳輸是完全基于數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)的，這樣可以大幅提高信號(hào)傳輸過程中的抗干擾能力。目前國際知名的自動(dòng)化系統(tǒng)制造商如：SIEMENS 基于三菱FX2N_PLC的空壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)1ABB、EMERSON 等和知名的儀表制造商如：SIEMENS 、EMERSON 等都可以提供豐富的支持PROFIBUS 的產(chǎn)品。其主要目的是在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，將電廠各工藝段（例如DCS 系統(tǒng)、輔機(jī)程控系統(tǒng)等）的數(shù)據(jù)和信息（如過程數(shù)據(jù)、報(bào)警信息和設(shè)備狀態(tài)等）進(jìn)行匯總，從而集成企業(yè)的各種信息，實(shí)現(xiàn)與Inter 的連接，完成管理、決策和商務(wù)應(yīng)用的各種功能。可以采用屏蔽雙絞線電纜，也可采用非屏蔽雙絞線電纜，可通過總線供電。PROFIBUSDP 的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型和樹型，通訊介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光纖，也支持紅外傳輸，采用雙絞線時(shí)， 公里，最多可以采用9 個(gè)中繼器，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)9 公里。現(xiàn)場控制層現(xiàn)場控制層由現(xiàn)場智能設(shè)備、現(xiàn)場智能儀表、遠(yuǎn)程I/O 和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成。PROFIBUS基于三菱FX2N_PLC的空壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)14DP的實(shí)時(shí)性遠(yuǎn)高于其他局域網(wǎng)，因而特別適用于工業(yè)現(xiàn)場。2022年3月，PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)被批準(zhǔn)為國際 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)IEC61158的組成部分（TYPEIII）。它是用于支持現(xiàn)場裝置，實(shí)現(xiàn)傳感、變送、調(diào)節(jié)、控制、監(jiān)督以及各種裝置之間透明通信等功能的通信網(wǎng)絡(luò)，保證網(wǎng)內(nèi)設(shè)備間相互透明有序地傳遞信息是它的主要集成任務(wù)。若自診斷正常，繼續(xù)向下掃描。即檢查是否有編程器、計(jì)算機(jī)等的通信請(qǐng)求，若有則進(jìn)行相應(yīng)處理，在這一階段完成數(shù)據(jù)通訊任務(wù)。輸入處理階段對(duì)個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)進(jìn)行輸入掃描，并將各掃描結(jié)果分別寫入對(duì)應(yīng)的映像寄存器中。它們采用整體式和模塊式相結(jié)合的疊裝式結(jié)構(gòu)。FX2N系列PLC基本單元有6種規(guī)格，分別為134680、128。PLC的編程元及用戶程序存儲(chǔ)器容量也比FXIN大大增加?；谌釬X2N_PLC的空壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)11（2）FX2N系列采用了基本單元加擴(kuò)展的結(jié)構(gòu)形式，基本單元本身具有固定I/O點(diǎn)，可以作為獨(dú)立的PLC使用。它兼容了FXIS/IN系列的全部功能。PLC另一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)是可靠性很高，平均無故障運(yùn)行時(shí)間可達(dá)10萬個(gè)小時(shí)以上，可以大大減少設(shè)備維修費(fèi)用和停產(chǎn)造成的經(jīng)濟(jì)隨時(shí)。對(duì)復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)則采用計(jì)算機(jī)控制，由于這些控制裝置本身存在某些不足，因此均未能獲得廣泛應(yīng)用。從20世紀(jì)30年代開始，生產(chǎn)企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，采用機(jī)械化流水作業(yè)的生產(chǎn)方式，對(duì)不同類型的產(chǎn)品分別組成生產(chǎn)線。作為生產(chǎn)機(jī)械動(dòng)力的電機(jī)拖動(dòng)，已由最早的采用成組拖動(dòng)方式至單獨(dú)拖動(dòng)方式，至生產(chǎn)機(jī)械的不同運(yùn)動(dòng)部件分別由不同的電機(jī)拖動(dòng)的多電機(jī)拖動(dòng)方式，發(fā)展到今天無論是自動(dòng)化功能還是生產(chǎn)安全性方面都相當(dāng)完善的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)。隨著塑料制品行業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)空壓機(jī)要求具有更高壓力，更大氣量才能使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量好，成本低。具體機(jī)器的型號(hào)、規(guī)格如表11所示；廠家名稱 紹爾公司 哈拉帕公司 田邊公司型號(hào) WP80L WP100L W80 WHO VLHH64 VLHH64壓力(MPa) 排氣量(m3/min) 轉(zhuǎn)速(r/min)1170 1170 1450 1150 900 1200功率(kW) 13 16 173 162 15 22近10年來，空壓機(jī)產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展動(dòng)向?yàn)?提高氣閥等易損件的使用壽命，向全自動(dòng)控制方向發(fā)展，設(shè)有啟動(dòng)、停車、運(yùn)行的自控裝置和參數(shù)失常的保護(hù)措施，降低噪聲，配置壓縮空氣干燥凈化裝置，以提高壓縮空氣品質(zhì)。冷卻的效果愈好，散除熱量愈多，耗功就愈少、愈經(jīng)濟(jì)。絕熱壓縮圖形ABCDA的面積最大，所消耗壓縮功最多，壓縮終了的溫度也最高。它也是一種理想過程，實(shí)際上很難做到無絲毫的熱交換。圖13 壓縮其他時(shí)的三種過程示功圖1．等溫壓縮過程 它能將與壓縮功相當(dāng)?shù)臒崃坑衫鋮s截止帶走，使缸內(nèi)空氣溫度保持不變（不因壓力增加而升高），故稱等溫壓縮過程。多變壓縮過程界于等溫和絕熱壓縮過程之間，等溫和絕熱壓縮過程是多變壓縮過程的兩種特殊過程。通常規(guī)定，活塞對(duì)空氣所做的功（即空氣吸收熱量）為正值；空氣對(duì)活塞所做的功（即空氣放出熱量）為負(fù)值。h）。在理論示功圖中，以AB、BC、CD 、和DA 線為界的ABCDA圖形的面積，表示完成一個(gè)工作過程所消耗的功，也就是推動(dòng)活塞所必需的理論是、壓縮功；其面積愈小，則將空氣壓縮到所需壓力時(shí)消耗的理論功就愈少。在示功圖中用一段平行于V周，并相距為 P2的直線段CD（稱為排氣線）表示。當(dāng)活塞按 b方向向左移動(dòng)時(shí)，缸內(nèi)I的容積縮小，同時(shí)進(jìn)氣閥關(guān)閉，空氣開始被壓縮，并隨著活塞的左移，壓力逐漸升高。圖12 單級(jí)單作用式壓縮機(jī)的汽缸示意圖及理論示功圖1——汽缸 2——活塞 3——近氣閥 4——排氣閥在分析這種活塞式壓縮機(jī)的理論工作過程前，必須做如下假設(shè)：汽缸中沒有余隙容積，被壓縮氣體能全部排出汽缸；進(jìn)、排氣管中氣體狀態(tài)相同（即無阻力、無氣流脈動(dòng)、無熱交換）；氣閥啟閉及時(shí)，氣體無阻力損失；壓縮容積絕對(duì)密封、無任何泄露；氣體壓縮過程中，不論有無熱交換，其過程指數(shù)為定值。二．理論示功圖空壓機(jī)是通過消耗機(jī)械功來達(dá)到壓縮與輸送空氣的目的。由此可見，雙作用式空壓機(jī)的活塞在缸內(nèi)往復(fù)一次（曲軸正好旋轉(zhuǎn)了一周），便完成兩次吸氣、壓縮和排氣過程。當(dāng)壓力稍高于排氣管中空氣壓力時(shí)，缸內(nèi)空氣便頂開排氣閥而排入排氣管中，并繼續(xù)排出到活塞移至左邊末端（該端點(diǎn)稱為外止點(diǎn)，又可以稱為前止點(diǎn)或上止點(diǎn)）為止。由于進(jìn)氣閥的止逆作用，是缸內(nèi)空氣不能倒流回進(jìn)氣管中。即曲軸旋轉(zhuǎn)一周能完成兩個(gè)工作過程。活塞在汽缸內(nèi)一次往復(fù)的全過程分為吸氣、壓縮和排氣三個(gè)過程，和稱為一個(gè)工作過程。按照GB4976——85標(biāo)準(zhǔn)，空氣壓縮機(jī)可以分為以下幾類：圖 10 壓縮機(jī)分類活塞式空壓機(jī)是一種技術(shù)含量高，關(guān)鍵件加工困難的新型機(jī)器，廣泛應(yīng)用于塑料工業(yè)、石油化工、電力等國民經(jīng)濟(jì)各部門。使用壓縮空氣的機(jī)械，雖然利用率較低，噪聲也較大，但它不產(chǎn)生火花、不怕超負(fù)荷，無觸電危險(xiǎn)，特別能適應(yīng)溫度大、粉塵多、高溫、易燃、易爆等特殊、惡劣環(huán)境及沖擊性和負(fù)荷變化大的場合，具有使用其他動(dòng)力（電力、熱力等）的機(jī)械所不能具有的許多優(yōu)點(diǎn)。通過對(duì)空壓機(jī)的原理等相關(guān)知識(shí)的介紹，確定了空壓機(jī)的有關(guān)參數(shù)和控制要求。操作工還負(fù)責(zé)對(duì)空壓機(jī)的運(yùn)行狀況進(jìn)行定時(shí)的檢查、記錄。活塞式空氣壓縮機(jī)壓縮空氣的過程，主要是通過活塞在氣缸內(nèi)不斷地往復(fù)運(yùn)動(dòng)來完成的?？墒俏覀?nèi)绾尾拍芨愫霉I(yè)部門中多臺(tái)空壓機(jī)設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，這將有待于我們對(duì)各種途徑的嘗試?？諝鈮嚎s機(jī)是一種壓縮氣體、提高氣體壓力或輸送氣體的機(jī)械。因此，正確地使用和維護(hù)空壓機(jī)，不斷提高其可靠性和經(jīng)濟(jì)性意義甚大。目前，在機(jī)械、礦山、建筑等工業(yè)中廣泛應(yīng)用壓縮空氣來驅(qū)動(dòng)各種風(fēng)動(dòng)工具，或用于制動(dòng)和控制。各種工業(yè)用計(jì)算機(jī)控制產(chǎn)品的出現(xiàn)，對(duì)提高機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制性能起到了關(guān)鍵的作用。用組態(tài)王軟件開發(fā)空氣壓縮機(jī)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)上位軟件，用三菱FX2N系列PLC作為下位機(jī)對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行控制。通過對(duì)空氣壓縮機(jī)相關(guān)知識(shí)和工藝的介紹，確定了空氣壓縮機(jī)的有關(guān)參數(shù)和控制要求。關(guān)鍵詞：空壓機(jī)；計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)； 組態(tài)王；三菱FX2N系列；現(xiàn)場總線前言20世紀(jì)是人類科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的一個(gè)世紀(jì)，電氣控制技術(shù)也由繼電器控制過度到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。這不僅由于壓縮空氣的使用方便和安全，而且能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。但它所消耗的能量也相當(dāng)可觀，耗電量極大。在壓力容器爆炸事故中，壓縮空氣罐發(fā)生事故的為數(shù)不少。這對(duì)節(jié)約能源、減少物資的消耗，降低生產(chǎn)成本，延長設(shè)備使用壽命，全面提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系極大。為填補(bǔ)這一空白，提高我國塑料等工業(yè)整體質(zhì)量水平，我們?cè)O(shè)計(jì)一種性能好、可靠性高的活塞式空壓機(jī)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。盡管空壓機(jī)能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，可一直需要配備大量的操作工來維持其正常運(yùn)行。本論文主要設(shè)計(jì)了動(dòng)力廠房空壓機(jī)的計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)。將它壓縮到一定壓力后，作為一種動(dòng)力源，它不僅輸送、使