【導(dǎo)讀】控的原因以及具體實(shí)施方案。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。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。最終實(shí)現(xiàn)了由工業(yè)計(jì)。線分布式控制系統(tǒng)。通過本設(shè)計(jì)結(jié)合空壓機(jī)的學(xué)習(xí)，可以更好地學(xué)習(xí)和掌握三菱。PLC是在繼電控制和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，逐步發(fā)展起來的以微處理為核心，目標(biāo)的新型控制裝置。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。目前，在機(jī)械、礦山、建筑等工業(yè)中廣泛應(yīng)用壓縮空?？諌赫臼瞧髽I(yè)中向各個(gè)用氣點(diǎn)輸送一定壓力空氣的部門。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。障或造成事故的可能性很大。消耗，降低生產(chǎn)成本，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，全面提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)系極大?？煽啃愿叩幕钊娇諌簷C(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。發(fā)了空壓機(jī)的上位監(jiān)控系統(tǒng)，用三菱FX2N系列PLC開發(fā)了空壓機(jī)的下位控制系統(tǒng)。

　　

【正文】 次數(shù)。若安裝有自動(dòng)排油水器時(shí)，則應(yīng)經(jīng)常檢查其工作情況。 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(wú)壓），以防意外事故發(fā)生； 必須 打掃機(jī)房場(chǎng)地，以免塵土飛揚(yáng)被吸入機(jī)內(nèi)。 5．嚴(yán)禁超負(fù)荷情況下長(zhǎng)期、連續(xù)的工作和帶病運(yùn)行。 停機(jī)過程 停機(jī)過程包括：關(guān)閉進(jìn)氣閥、關(guān)閉排氣閥、打開放空閥、關(guān)閉主電機(jī)和冷卻水、關(guān)閉放空閥?？?氣壓縮機(jī)的停機(jī)分為正常停機(jī)和緊急停機(jī)，停機(jī)時(shí)應(yīng)該盡快地關(guān)閉進(jìn)氣閥和排氣閥，然后慢慢的開啟放空閥進(jìn)行卸壓，使空壓機(jī)進(jìn)入無(wú)負(fù)荷的空轉(zhuǎn)狀況。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。 停機(jī)過程流程圖為： 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) 23 停 機(jī) 命 令關(guān) 閉 進(jìn) 氣 閥關(guān) 閉 排 氣 閥打 開 放 空 閥關(guān) 閉 主 電 機(jī)關(guān) 閉 冷 卻 水停 機(jī)延 時(shí)延 時(shí)延 時(shí)延 時(shí) 圖 23 空壓機(jī)停機(jī)過程流程圖 空壓機(jī)的停機(jī)有正常停機(jī)和緊急停機(jī)之分。 一． 正常停機(jī) 凡用氣點(diǎn)工作結(jié)束、換機(jī)、設(shè)備發(fā)生一般故障檢修停機(jī)，或因外來的一般故障需檢修的停機(jī)，或因外來的一般事故、工作需要等須停機(jī)者，都屬正常停機(jī)。步驟如下： 1） 聯(lián)系用氣點(diǎn)，通知其準(zhǔn)備停機(jī)； 2） 減負(fù)荷直至不吸氣，如關(guān)閉減荷閥，壓開進(jìn)氣閥，打開余隙閥等，慢慢開啟放空閥進(jìn)行卸壓，使空壓機(jī)進(jìn)入無(wú)負(fù)荷的 空轉(zhuǎn)狀況； 3） 斷開電源，待空壓機(jī)停機(jī)轉(zhuǎn)后（隨后停止單獨(dú)傳動(dòng)注油器的工作），盡快放出中間冷卻器、后冷卻器、油水分離器、儲(chǔ)氣罐內(nèi)等冷凝的油、水；將有關(guān)操作手柄搬到啟動(dòng)位置； 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) 24 4） 待排水溫度降低后（尤其是溫度較高的空氣機(jī)），關(guān)閉冷卻水進(jìn)水閥門，停止水泵工作； 5） 當(dāng)環(huán)境溫度在 50C 以下或長(zhǎng)期停用時(shí)，須將冷卻系統(tǒng)內(nèi)的水全部排出，以免溫度下降時(shí)存水凍結(jié)而損壞設(shè)備。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(chǎng)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。 應(yīng)注意在卸壓時(shí)，不論壓力高低，都不 能把放空閥門開得過大、過快，尤其是大中型、中壓以上空壓機(jī)和高壓部件的閥門，以防氣流速度過快（超過 25m/s）而引起管道激烈振動(dòng)或劇烈摩擦的靜電起火，甚至爆炸。 二． 緊急停機(jī) 所謂緊急停機(jī)，指的是運(yùn)行中帶負(fù)荷的人工或自動(dòng)停機(jī)。一般有下列情況之一者應(yīng)緊急停機(jī)。 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(rùn)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、斷油或油壓突然降至 ，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) 25 10） 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)。 原動(dòng)機(jī)的自動(dòng)跳閘、聯(lián)銷、安全等裝置動(dòng)作導(dǎo)致自動(dòng)停機(jī)也屬緊急停機(jī)之外。 須緊急停機(jī)時(shí)，應(yīng)視操作人員當(dāng)時(shí)所處位置，迅速采取各種方式，如：將離合器脫開，關(guān)閉汽油機(jī)點(diǎn)火開關(guān)，柴油機(jī)迅速卸荷并停止供油，立即按下停機(jī)按鈕，或就近利用水流繼電器、停水?dāng)嗦菲?、油壓繼電器等來 緊急停機(jī)；電動(dòng)機(jī)若仍停不下來，應(yīng)迅速拉下電源總開關(guān)或通知配電部門切斷電源。 空壓機(jī)不論是自動(dòng)或人工的緊急停機(jī)，如因生產(chǎn)需要不允許中斷供氣撕，應(yīng)先將備用機(jī)啟動(dòng)切換后，盡快打開故障機(jī)的放油閥門和切斷與輸氣管網(wǎng)的聯(lián)系，并慢慢卸壓，為無(wú)壓檢修或下次開機(jī)做準(zhǔn)備；再按正常停機(jī)的步驟進(jìn)行。然后盡快查明原因，及時(shí)予以排除?？傊C(jī)后一定要按規(guī)定準(zhǔn)確、迅速的作好各種善后工作。如系臨時(shí)緊急停機(jī)，開機(jī)前應(yīng)待機(jī)溫降低后才可進(jìn)水，以防汽缸炸裂。 第三章 空壓機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)原理 該系統(tǒng)由上位工業(yè)計(jì)算機(jī)（ IPC）、 PLC 可編程控制 器和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、操作和執(zhí)行組成分布式控制系統(tǒng)。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) 26 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(chǎng)總線結(jié)構(gòu)。 PROFIBUS 規(guī)定一 種串行總線系統(tǒng)的技術(shù)特性和功能，用這種系統(tǒng)可將分布于現(xiàn)場(chǎng)中的自動(dòng)化設(shè)備在低、中等性能范圍內(nèi)（分別為傳感器、執(zhí)行器和單元層）相互連接成網(wǎng)絡(luò)。其中，PROFIBUS— DP（ DISTRIBUTED PERIPHERAL）協(xié)議是專為高數(shù)據(jù)傳輸率而優(yōu)化，其傳輸速率最大可達(dá) 12M 位 /S，主要使用使用于有分布式 I/O 和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自動(dòng)化之間的通訊 。 通過 EM 277 PROFIBUSDP 擴(kuò)展從站模塊，可將 FX2N32ERD連接到 PROFIBUSDP 網(wǎng)絡(luò) 。 EM 277 經(jīng)過串行 I/O 總線連接到 FX2N32ERD。PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過其 DP 通信端口，連接到 EM 277 PROFIBUSDP 模塊。作為 DP從站， EM 277 模塊接受從主站來的多種不同的 I/O 配置，向主站發(fā)送和接收不同數(shù)量的數(shù)據(jù)。這種特性使用戶能修改所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，以滿足實(shí)際應(yīng)用的需要。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。這樣，使用戶能與主站交換任何類型的數(shù)據(jù)。首先將數(shù)據(jù)移到 FX2N CPU 中的變量存儲(chǔ)器，就可將輸入、計(jì)數(shù)值、定時(shí)器值或其它計(jì)算值傳送到主站。 同樣 ，從主站來的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 FX2N CPU 中的變量存儲(chǔ)器內(nèi)，并可移到其它數(shù)據(jù)區(qū)。 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 。下圖為 EM 277 PROFIBUSDP 模塊前視圖 ： 圖 32 EM227 PROFIBUS— DP模塊前視圖 PLC 和上位機(jī)通過 RS485 方式傳輸，傳輸率為 19000b/s，具有響應(yīng)時(shí)間短、抗干擾性能高等特點(diǎn)。本空壓機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)由 PLC 完成現(xiàn)場(chǎng)控制和數(shù)據(jù)采集任務(wù)，通過現(xiàn)場(chǎng)總線將各空壓機(jī)的狀態(tài)實(shí)時(shí)信息傳送至上位計(jì)算機(jī)。上位機(jī)完成控制參數(shù)、工基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 藝流程的動(dòng)態(tài)顯示、各種參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)和報(bào)警、趨勢(shì)圖顯示、對(duì)下位機(jī)進(jìn)行編程和監(jiān)控、實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的通信。下位機(jī)則用于采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)回路控制。 技術(shù)原理 根據(jù)空壓機(jī)的技術(shù)規(guī)范和運(yùn)行要求，將來自現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)信號(hào)（模擬量信號(hào)和開關(guān)量信號(hào)）加以 控制和顯示。其中模擬量信號(hào)為： 一級(jí)排氣壓力 一級(jí)排氣溫度 冷卻水壓力 潤(rùn)滑油壓力 二級(jí)排氣壓力 二級(jí)排氣溫度 冷卻水溫度 電機(jī)運(yùn)行電流 開關(guān)量（ PLC 控制柜上）信號(hào)為： 控制方式：（手動(dòng) /自動(dòng) ） 自動(dòng) /停止（按鈕） 自動(dòng) /啟動(dòng)（按鈕） 啟停機(jī)狀態(tài)信號(hào) 自動(dòng)控制過程：前置 PLC 控制柜處于自動(dòng)時(shí)，既能由上位計(jì)算機(jī)又能在前置PLC 控制柜上（通過按鈕）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng) /停機(jī)的動(dòng)作。由前置 PLC 控制柜直接控制進(jìn)氣閥、排氣閥、放空閥、冷卻水電磁閥的動(dòng)作以及各模擬量信號(hào)參數(shù)的控制技術(shù)要求。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。 實(shí)現(xiàn)功能 (1)實(shí)現(xiàn)控制的兩種控制方式 ① 在空壓機(jī) 上由可編程控制器實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。 ② 現(xiàn)場(chǎng)人工手動(dòng)獨(dú)立操場(chǎng)控制系統(tǒng)。 (2)測(cè)控功能 ① 實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)各模擬量的采集及顯示。 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。 (3)多媒體功能 ① 各測(cè)控參數(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示及報(bào)警。 ② 主要工藝參數(shù)趨勢(shì)曲線顯示及打印。 ③ 主要工藝參數(shù)的設(shè)定。 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) 28 一個(gè)重要的方面。在以往低壓微小型壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)中，均采用比較簡(jiǎn)單的控制方式，即電磁閥與氣壓開關(guān)串聯(lián)使用，以超壓保護(hù)為主，當(dāng)排氣壓力達(dá)到額定值時(shí)，氣壓開關(guān)動(dòng)作，電磁閥關(guān)閉，電機(jī)停止。當(dāng)排氣壓力降到設(shè)定值時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)。這種方式所帶來的問題就是電機(jī)頻繁起動(dòng)，縮短了電機(jī)的使用壽命。 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?，F(xiàn)在我們的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)更是達(dá)到了這一要求。 （ 1）手動(dòng)控制 主要是由現(xiàn)場(chǎng)控制柜上的控制按鈕、閘閥、接觸器等組成。在該控 制方式下，操作人員可脫開 PLC 和上位機(jī)單獨(dú)操作。 （ 2）全自動(dòng)控制 由上位機(jī)、 PLC和檢測(cè)單元組成。上位工控機(jī)和 PLC之間數(shù)據(jù)交換通過通信進(jìn)行。在該控制方式下，上位機(jī)將自動(dòng)判斷空壓機(jī)的運(yùn)行狀況，根據(jù)程序設(shè)定的值進(jìn)行比較，采取報(bào)警、延時(shí)、自動(dòng)停機(jī)等 一系列措施對(duì)空壓機(jī)進(jìn)行安全控制。操作人員亦可進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜藶楦深A(yù)。該系統(tǒng)具有界面友好、操作簡(jiǎn)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。該系統(tǒng)還能采集和存取相關(guān)工藝參數(shù)及報(bào)警等。 技術(shù)特點(diǎn) （ 1）采用二級(jí)集中、分布式控制工藝，保證了系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。 （ 2）系統(tǒng)以集中方式顯示，實(shí)時(shí)反映空壓機(jī)現(xiàn)場(chǎng)情況，操作人員從上位機(jī)屏幕上就可以了解空壓機(jī)各工藝參數(shù)的情況，亦可打印相關(guān)參數(shù)。 （ 3）系統(tǒng)采用 Windows 20xx 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。 （ 4） PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，同時(shí)考慮了程序的優(yōu)化和擴(kuò)展性。 （ 5）具有多媒體功能，能提供聲、光報(bào)警，可對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索。 （ 6）系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，功能豐富，顯示直觀，維護(hù)方便。 （ 7）系統(tǒng)硬件配置和軟件設(shè)計(jì)合理，具有較高的功能性價(jià)比。 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) 29 第四章 空壓機(jī)控制系統(tǒng)硬件配置 上位機(jī)硬件配置 采用臺(tái)灣研華工業(yè)計(jì)算機(jī)為控制系統(tǒng)的上位機(jī)，并配以其它外圍設(shè)備，其組成如下： （ 1） 研華 IPC618— PIII 工業(yè)計(jì)算機(jī)一臺(tái)。 （ 2） 三星 19″液晶顯示器一臺(tái)。 （ 3） EPSON 打印機(jī)一臺(tái)。 下位 PLC硬件配置 本控制選用 三菱 FX系列 PLC可編程邏輯器件， FX系列 PLC的系統(tǒng)配置靈活，價(jià)格便宜，用戶除了可以選用不同型號(hào)的 FX系列 PLC外，還可以選用各種擴(kuò)展單元和擴(kuò)展模塊，組成不同 I/O點(diǎn)和不同功能的控制。 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。它工作可靠，功能強(qiáng)，存儲(chǔ)容量大，編程方便，輸出端可直接用 2A的繼電器或接觸器，抗干擾能力強(qiáng)。因此，能滿足 空壓機(jī) 電氣控制系統(tǒng)的要求。 檢測(cè)、執(zhí)行元件 空壓機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的底層為檢測(cè)、執(zhí)行元件。其中檢測(cè)元件直接對(duì)空壓機(jī)各元件進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果送至 PLC 運(yùn)算處理。檢測(cè)元件對(duì)各物理量的檢測(cè)是否及時(shí)和準(zhǔn)確，直接影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以，對(duì)各檢測(cè)元件要求準(zhǔn)確，及時(shí)，穩(wěn)定。本設(shè)計(jì)中各空壓機(jī)被測(cè)參數(shù)要求如表 41: 名 稱 一級(jí)汽缸溫度 二級(jí)汽缸溫度 冷卻水溫度 一級(jí)汽缸壓力 二級(jí)汽缸壓力 冷卻水壓力 潤(rùn)滑油壓力 電機(jī)電流 范圍 ≤ 160 ≤ 160 ≤ 50 ≤ ≤ ≥ ≥ 單位 ℃ ℃ ℃ MPa MPa MPa MPa A 溫度變送器 對(duì)空壓機(jī)各溫度的檢測(cè)和變送，采用 GW 系列一 體化溫度變送器。其檢測(cè)元件為PT100，用以判斷一二級(jí)排氣溫度和冷卻水溫度。壓縮機(jī)的排氣溫度，是指每一級(jí)排出氣體的溫度，通常在各級(jí)排氣接管處或閥室內(nèi)測(cè)量。冷卻水的溫度直接關(guān)系到空壓機(jī)通道結(jié)垢的速度，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致空壓機(jī)的過熱爆炸事故，所以對(duì)其溫度應(yīng)基于三菱 FX2N_PLC的空壓