【正文】 檢測元件對各物理量的檢測是否及時和準確，直接影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以，對各檢測元件要求準確，及時，穩(wěn)定。 （ 2） 三星 19″液晶顯示器一臺。 技術特點 （ 1）采用二級集中、分布式控制工藝，保證了系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運行。 （ 1）手動控制 主要是由現(xiàn)場控制柜上的控制按鈕、閘閥、接觸器等組成。 ② 主要工藝參數趨勢曲線顯示及打印。其中模擬量信號為： 一級排氣壓力 一級排氣溫度 冷卻水壓力 潤滑油壓力 二級排氣壓力 二級排氣溫度 冷卻水溫度 電機運行電流 開關量（ PLC 控制柜上）信號為： 控制方式：（手動 /自動 ） 自動 /停止（按鈕） 自動 /啟動（按鈕） 啟停機狀態(tài)信號 自動控制過程：前置 PLC 控制柜處于自動時，既能由上位計算機又能在前置PLC 控制柜上（通過按鈕）實現(xiàn)自動啟動 /停機的動作。首先將數據移到 FX2N CPU 中的變量存儲器，就可將輸入、計數值、定時器值或其它計算值傳送到主站。其中，PROFIBUS— DP（ DISTRIBUTED PERIPHERAL）協(xié)議是專為高數據傳輸率而優(yōu)化，其傳輸速率最大可達 12M 位 /S，主要使用使用于有分布式 I/O 和現(xiàn)場設備的自動化之間的通訊 。 須緊急停機時，應視操作人員當時所處位置，迅速采取各種方式，如：將離合器脫開，關閉汽油機點火開關，柴油機迅速卸荷并停止供油，立即按下停機按鈕，或就近利用水流繼電器、停水斷路器、油壓繼電器等來 緊急停機；電動機若仍停不下來，應迅速拉下電源總開關或通知配電部門切斷電源。 一． 正常停機 凡用氣點工作結束、換機、設備發(fā)生一般故障檢修停機，或因外來的一般故障需檢修的停機，或因外來的一般事故、工作需要等須停機者，都屬正常停機。如中間冷卻器、后冷卻器每 2~4h 至少排放一次，儲氣罐每 8h 應排放一次；當空氣濕度較大或設備狀況較差時應增加排放次數。 3）隨時觀察潤滑系統(tǒng)的工作情況，及時調整注油量（過大或過小都是不利的）。 4）空載運轉時的響聲應輕巧平穩(wěn)、振動小。近年來，隨著各種新型、高效、節(jié)能并帶聯(lián)鎖控制裝置電動機的不斷問世，其啟動也更簡化和安全。 1）合上隔離開關； 2）將起動電阻器（亦稱變阻器）的控制手柄推到電阻最大值的位置上，合上油開關； 3）慢慢地切除起動電阻，使電機達到全速； 4）把滑環(huán)短路手柄推到短路位置上，達到正常運轉； 5）將起動電阻器的控制手柄拉回到“起動”位置上，以防再起動時發(fā)生錯誤，若無滑環(huán)短路裝置的則不能拉回； 6）如為頻率變阻器的起動就簡單，只需按下啟動按鈕，待最后一個變流接觸器合上（即“運轉”指示燈亮），就可投入正常運轉。 2．從監(jiān)控角度而言，弄清楚監(jiān)視對象也是至關重要的。 計算 PROFIBUSDP 總線的響應時間可以按下面的計算公式進行計算： t Cycle_DP = (317 x (nSlaves) + 11 x (nBytes) ) x Tbit 317 是一個常數，表示一個 DP 從站建立通訊連接所需的數據位； 第一個 N 表示整個 PROFIBUSDP 總線上的從站數量； 第二個 N 表示整個 PROFIBUSDP 總線上傳輸的數據總數，單位為字節(jié)。 ?支持光纖和雙絞線作為通訊介質，采用多模光纖時，兩個光電模塊間的距離可達 3KM，采用單模光纖時，兩個光電模塊間的距離可達 26KM；采用雙絞線不加中繼的 最遠通訊距離可達 1KM，采用中繼時最遠可達 9KM。 (2)可靠性 PROFIBUS 現(xiàn)場總線已安裝運行節(jié)點數超過 1000 萬個，大大高于其它現(xiàn)場總線系統(tǒng)。隨著網絡技術的不斷發(fā)展，工業(yè)以太網的通訊速率也在不斷提高，目前工業(yè)級的千兆以太網已經在工業(yè)自動化領域大量應用。 PROFIBUSDP 是高速網絡，通訊速率達到 12M 。 PROFIBUS 主要由 PROFIBUSFMS、 PROFIBUSPA 和 PROFIBUSDP 等三部分組成 ， PROFIBUS 已經廣泛應用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化等。 與計算機的循環(huán)取指令和執(zhí)行指令的工作方式不同，循環(huán)掃描的工作方式執(zhí)行用戶程序只是其中的一步，而且指令的執(zhí)行結果并不立即傳送到輸出點，只是用它改變內部的映像寄存器狀態(tài)，當所有指令執(zhí)行完成后，同時對各輸出點刷新。執(zhí)行指令時從映像寄存器中讀取各輸入點的狀態(tài)，每條指令的執(zhí)行是對各數據進行算術或邏輯運算，然后將運算結果送到輸出映像寄存器中。 FX系列 PLC型號的說明 FX 系列 PLC 是由三菱公司近年來推出的高性能小型可編程控制器，以逐步替代三菱公司原 F、 F F2 系列 PLC 產品。與 FXIN相比，在輸入 /輸出擴展功能上， FX2N系列主要增加了模擬量輸入 /輸出模塊，而開關量的輸入 /輸出擴展模塊與 FXIN系列基本相同。 自 20 世紀 70 年代以來，電氣控制相繼出現(xiàn)了直接數字控制系統(tǒng)（ DDS）、柔性制造系統(tǒng)（ FMS）、計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS）、智能機器人、集散控制系統(tǒng)（ DCS）、現(xiàn)場總線控制 系統(tǒng)等多項高技術，形成了從產品設計及制造生產管理的智能化生產的完整體系，將自動化生產技術推進到更高的水平。大型生產線的控制系統(tǒng)使用的繼電器數量很多，這種有觸點的電器工作頻率很低，在頻繁動作的情況下壽命較短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產線的允許可靠性降低。 ．電氣控制技術發(fā)展概況 電氣控制技術是隨著科學技術的不斷發(fā)展、生產工藝不斷提出新的要求而迅速發(fā)展的，從最早的手動控制到自動控制，從簡單的控制設備到復雜的控制系統(tǒng)，從有觸點的硬接線控制系統(tǒng)到以計算機為中心的存儲控制系統(tǒng)。 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計 8 國內外空壓機的發(fā)展狀況 （ 1）國外概況 國外空壓機廠家對空壓機產品進行了多次脫胎換骨的技術創(chuàng)新，它們已經生產出了 具有高效率、高技術含量的滑片式、螺桿式以及離心式的空壓機。實際生產中的壓縮機的工作過程大都屬于這種過程。 圖 3 為壓縮氣體時三種過程的示功圖。還有一部分傳給汽缸，使其溫度升高；尚有少部分熱量則通過汽缸壁傳到大氣中。當活塞移動大汽缸外止 點時，排氣過程便結束，此時，壓縮機的曲軸正好旋轉一周而完成一個工作循環(huán)。 當活塞 2 按 a 方向向右移動時，汽缸 I 內的容積增大，壓力稍低于進氣管中空氣壓力為 P1，則活塞由外止點移至內止點時所進行的吸氣過程，在示功圖中，可用一段平行于 V軸、并相距為 P1的直線 AB來表示。活塞的每一次往復稱為一個工作循環(huán)，即一個工作過程，活塞每往復一次所經過的距離稱為行程。當活塞繼續(xù)向左移動，缸內容積縮小 ，空氣體積也隨之縮小，壓力不斷提高。即曲軸旋轉一周只完成一個工作過程。 空氣壓縮機既是為滿足動力或工藝上不同要求而生產壓縮空氣的機械，同時又是要由原動機驅動而大量消耗動力的機械。 本論文主要設計了動力廠房空壓機的計算機集中監(jiān)控系統(tǒng)。 為填補這一空白，提高我國塑料等工業(yè)整體質量水平，我們設計一種性能好、可靠性高的活塞式空 壓機的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，以滿足工業(yè)生產的需要。在壓力容器爆炸事故中，壓縮空氣罐發(fā)生事故的為數不少。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強度，提高勞動生產率。通過對空氣壓縮機相關知識和工藝的介紹，確定了空氣壓縮機的有關參數和控制要求。各種工業(yè)用計算機控制產品的出現(xiàn)，對提高機械設備自動控制性能起到了關鍵的作用。因此，正確地使用和維護空壓機，不斷提高其可靠性和經濟性意義甚大?？墒俏覀內绾尾拍芨?好工業(yè)部門中多臺空壓機設備的安全、經濟運行，這將有待于我們對各種途徑的嘗試。操作工還負責對空壓機的運行狀況進行定時的檢查、記錄。將它壓縮到一定壓力后，作為一種動力源，它不僅輸送、使用方便、安全，也不存在資源不足和污染環(huán)境的問題。 本設計中所選空氣壓 縮機均為活塞式 ,故就活塞式空氣壓縮機工作原理進行一序列介紹 : 活塞式空氣壓縮機的工作原理 一．工作過程 活塞式空氣壓縮機（以下簡稱空壓機）壓縮空氣的過程，主要是通過活塞在汽缸內不斷地往復運動來完成的。 2．壓縮過程 當活塞向左移動時，汽缸左邊容積開始縮小，空氣被壓縮，壓力隨之上升。 當活塞從右向左移動時，空氣經右邊進氣閥 3 被吸入汽缸內，而左腔中的壓縮空氣便經過排氣閥 4 排出。下圖即為一單級作用式壓縮機的汽缸示意圖及理論示功圖。排氣閥 4 被頂開，排氣過程開始。 H（壓縮機常用 kW。由于壓縮機的冷卻情況不同，通?？煞譃榈葴?、絕熱、多變三種壓縮過程。這種既不向外界基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計 7 傳熱、也不從外界吸熱的過程，稱為絕熱壓縮過程。因此，在實際工作中為了節(jié)省壓縮功和降低溫度，應使多變壓縮過程接近于等溫壓縮過程，就必須加強對空壓機的冷卻。中國現(xiàn)在仍在大規(guī)模生產的活塞式空壓機在發(fā)達國家已經早已淘汰。這種控制系統(tǒng)的缺點是采用規(guī)定的接線方式，靈活性差，工作頻率低，觸點易損壞，可靠性差。從此以基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計 10 后，許多國家的著名 廠家競相研制，各自成為系列，而且品種更新很快，功能不斷增加，從最初的邏輯控制為主發(fā)展到能進行模擬量控制，具有數字運算、數字處理和通信聯(lián)網等許多功能。 (1) FX2N系列基本邏輯控制指令的執(zhí)行時間由 FXIS/IN系列的每條 高到了每條 ,速度提高了近 10倍；應用指令的執(zhí)行時間由 FXIS/IN系列的每條 ，速度也提高了兩倍以上。 （ 5）在通信功能方 面， FX2N在 FXIN的基礎上增加了 MNET網絡鏈接的通信模塊，以適應網絡鏈接的需要。 FX2N系列 的工作原理 FX2N系列 的采用循環(huán)掃描方式，一個掃描周期一般包括五個階段 :輸入處理、執(zhí)行程序、處理通訊請求、執(zhí)行 CPU自診斷測試和寫輸出。如果發(fā)現(xiàn)異常，則停機并顯示出錯。于 1996 年，德國的國家現(xiàn)場總線標準成為國際性標準，即歐洲標準 EN 50170。 PROFIBUS 現(xiàn)場總線結構 圖 14 現(xiàn)場總線結構圖 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計 14 從圖中可以看出， 采用 PROFIBUS 現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)可以分成現(xiàn)場控制層、監(jiān)控層和企業(yè)管理層三層。 PROFIBUSPA 主要用于連接現(xiàn)場智能儀表，如壓力、溫度、液位、流量等變送器及其執(zhí)行機構等。PROFIBUS 的開放性保證了不同制造廠商的產品的互連，例如西門子公司的 DCS 或PLC 可以通過 PROFIBUS 連接第三方的遠程 I/O、智能設備和儀表，這些連接只需要產品制造商提供相應的 GSD 文件或 EDD 文件，然后進行簡單組態(tài)即可實現(xiàn)。 ?PROFIBUS 上各設備的連接非常簡單，并可以通過專用剝線工具和 PROFIBUS 接頭，減少接線風險；同時 PROFIBUS 接頭可以保證總線上任何一個節(jié)點故障不影響系統(tǒng)通訊。 ? 提供可用于危險領域的接口模塊，可以支持在危險區(qū)域的應用。 單臺空壓機的控制回路簡圖如下： 圖 21 單臺空壓機控制回路原理圖 拿單臺空壓機控制回路簡圖來說，前置 PLC 控制柜既可以控制空壓機的現(xiàn)場信號，也可以對原電控柜加以控制，同時它又將空壓機的現(xiàn)場信號和原電控柜的信號傳輸給 PLC 總控柜，最后監(jiān)控計算機與 PLC 總控柜進行通信來顯示現(xiàn)場檢測信號 。 二．啟動電動機 操縱高壓電器必須遵守穿絕緣靴，戴絕緣手套和站 在絕緣臺上的規(guī)定。 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計 21 （ 3）電抗器降壓起動 合上起動油開關；待電機接近同步轉速時，將勵磁線圈與放電電阻斷開，同時接入直流電源；調整勵磁電壓至略高于需要值；當電機進入同步轉速后，合上運轉油開關；調整勵磁電流到需要址。循環(huán)潤滑油的初始壓力一般較高，經不斷的運轉發(fā)熱后就會降到規(guī)定值，其時間的長短取 決于環(huán)境溫度的高低等因素。 運行過程 運行中， 必須做到一下幾方面： 1．應定期和經常巡回檢查、監(jiān)控空壓機各部位的工作情況。 2． 運行 中如發(fā)現(xiàn)不正常應及時調整、排除。空 氣壓縮機的停機分為正常停機和緊急停機，停機時應該盡快地關閉進氣閥和排氣閥，然后慢慢的開啟放空閥進行卸壓，使空壓機進入無負荷的空轉狀況。一般有下列情況之一者應緊急停機。 第三章 空壓機控制系統(tǒng)技術原理 該系統(tǒng)由上位工業(yè)計算機（ IPC）、 PLC 可編程控制 器和現(xiàn)場檢測、操作和執(zhí)行組成分布式控制系統(tǒng)。這種特性使用戶能修改所傳輸的數據量，以滿足實際應用的需要。上位機完成控制參數、工基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計 27 藝流程的動態(tài)顯示、各種參數的在線監(jiān)測和報警、趨勢圖顯示、對下位機進行編程和監(jiān)控、實現(xiàn)上下位機的通信。 (2)測控功能 ① 實現(xiàn)空壓機各模擬量的采集及顯示。這種方式所帶來的問題就是電機頻繁起動，縮短了電機的使用壽命。操作人員亦可進行適當的人為干預。 （ 6）系統(tǒng)操作簡單，功能豐富，顯示直觀，維護方便。因此，能滿足 空壓機 電氣控制系統(tǒng)的要求。壓縮機的排氣溫度，是指每一級排出氣體的溫度，通常在各級排氣接管處或閥室內測量。 三菱 FX2N 可編程控制器是三菱公司研制的一種新型可編程控制器。 （ 4） PLC 采用模塊化結構，同時考慮了程序的優(yōu)化和擴展性。上位工控機和 PLC之間數據交換通過通信進行。在以往低壓微