【正文】 壓縮機(jī)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(nèi)測量。本設(shè)計中各空壓機(jī)被測參數(shù)要求如表 41: 名 稱 一級汽缸溫度 二級汽缸溫度 冷卻水溫度 一級汽缸壓力 二級汽缸壓力 冷卻水壓力 潤滑油壓力 電機(jī)電流 范圍 ≤ 160 ≤ 160 ≤ 50 ≤ ≤ ≥ ≥ 單位 ℃ ℃ ℃ MPa MPa MPa MPa A 溫度變送器 對空壓機(jī)各溫度的檢測和變送，采用 GW 系列一 體化溫度變送器。其中檢測元件直接對空壓機(jī)各元件進(jìn)行檢測，并將檢測結(jié)果送至 PLC 運(yùn)算處理。因此，能滿足 空壓機(jī) 電氣控制系統(tǒng)的要求。 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。 （ 3） EPSON 打印機(jī)一臺。 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 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 采用臺灣研華工業(yè)計算機(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)計算機(jī)一臺。 （ 6）系統(tǒng)操作簡單，功能豐富，顯示直觀，維護(hù)方便。 （ 4） PLC 采用模塊化結(jié)構(gòu)，同時考慮了程序的優(yōu)化和擴(kuò)展性。 （ 2）系統(tǒng)以集中方式顯示，實(shí)時反映空壓機(jī)現(xiàn)場情況，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)。該系統(tǒng)還能采集和存取相關(guān)工藝參數(shù)及報警等。操作人員亦可進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜藶楦深A(yù)。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，操作人員可脫開 PLC 和上位機(jī)單獨(dú)操作?，F(xiàn)在我們的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)更是達(dá)到了這一要求。這種方式所帶來的問題就是電機(jī)頻繁起動，縮短了電機(jī)的使用壽命。在以往低壓微小型壓縮機(jī)的設(shè)計中，均采用比較簡單的控制方式，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，氣壓開關(guān)動作，電磁閥關(guān)閉，電機(jī)停止。 ③ 主要工藝參數(shù)的設(shè)定。 (3)多媒體功能 ① 各測控參數(shù)實(shí)時動態(tài)顯示及報警。 (2)測控功能 ① 實(shí)現(xiàn)空壓機(jī)各模擬量的采集及顯示。 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)全自動控制。由前置 PLC 控制柜直接控制進(jìn)氣閥、排氣閥、放空閥、冷卻水電磁閥的動作以及各模擬量信號參數(shù)的控制技術(shù)要求。 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)場的檢測信號（模擬量信號和開關(guān)量信號）加以 控制和顯示。上位機(jī)完成控制參數(shù)、工基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 27 藝流程的動態(tài)顯示、各種參數(shù)的在線監(jiān)測和報警、趨勢圖顯示、對下位機(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)時間短、抗干擾性能高等特點(diǎn)。 同樣 ，從主站來的數(shù)據(jù)存儲在 FX2N CPU 中的變量存儲器內(nèi)，并可移到其它數(shù)據(jù)區(qū)。這樣，使用戶能與主站交換任何類型的數(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。PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過其 DP 通信端口，連接到 EM 277 PROFIBUSDP 模塊。 通過 EM 277 PROFIBUSDP 擴(kuò)展從站模塊，可將 FX2N32ERD連接到 PROFIBUSDP 網(wǎng)絡(luò) 。 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)場中的自動化設(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)。 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)計算機(jī)（ 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)?？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。 空壓機(jī)不論是自動或人工的緊急停機(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。 原動機(jī)的自動跳閘、聯(lián)銷、安全等裝置動作導(dǎo)致自動停機(jī)也屬緊急停機(jī)之外。一般有下列情況之一者應(yīng)緊急停機(jī)。 應(yīng)注意在卸壓時，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或劇烈摩擦的靜電起火，甚至爆炸。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、儲氣罐內(nèi)等冷凝的油、水；將有關(guān)操作手柄搬到啟動位置； 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 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 以下或長期停用時，須將冷卻系統(tǒng)內(nèi)的水全部排出，以免溫度下降時存水凍結(jié)而損壞設(shè)備。 停機(jī)過程流程圖為： 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 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 時延 時延 時延 時 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?？?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)入無負(fù)荷的空轉(zhuǎn)狀況。 5．嚴(yán)禁超負(fù)荷情況下長期、連續(xù)的工作和帶病運(yùn)行。若安裝有自動排油水器時，則應(yīng)經(jīng)常檢查其工作情況。 3．定時排放冷凝的油、水。 2． 運(yùn)行 中如發(fā)現(xiàn)不正常應(yīng)及時調(diào)整、排除。 5）隨時注意觀察和及時調(diào)整調(diào)節(jié)裝置的工作情況，以確保規(guī)定的供氣壓力和流量。 4）密切注意 各級安全閥在壓力超過其規(guī)定的開啟、關(guān)閉壓力值時的靈敏度及可靠性。 2）進(jìn)氣、排氣、冷卻系統(tǒng)的聲響，壓力、溫度、流量等工作狀況；應(yīng)經(jīng)常用手觸同級的各進(jìn)氣閥蓋溫度是否各異或高，以確定其工作是否正常。 運(yùn)行過程 運(yùn)行中， 必須做到一下幾方面： 1．應(yīng)定期和經(jīng)常巡回檢查、監(jiān)控空壓機(jī)各部位的工作情況。 6）觀察各種監(jiān)控儀表的靈敏度和工作情況。然后關(guān)閉放空閥門和排油水閥。 3）觀察冷卻系統(tǒng)的工作情況，調(diào)整水流量，水流應(yīng)無氣泡和斷續(xù)供、排水的情況。循環(huán)潤滑油的初始壓力一般較高，經(jīng)不斷的運(yùn)轉(zhuǎn)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。察聽無異常后打開油壓表開關(guān)，讓機(jī)器空載運(yùn)轉(zhuǎn) 2~6min（冬季的空轉(zhuǎn)時間宜長一些）。這時，就應(yīng)按各電機(jī)的具體規(guī)定來進(jìn)行啟動。 以上為常見電動機(jī)一般 的啟動程序。 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 21 （ 3）電抗器降壓起動 合上起動油開關(guān)；待電機(jī)接近同步轉(zhuǎn)速時，將勵磁線圈與放電電阻斷開，同時接入直流電源；調(diào)整勵磁電壓至略高于需要值；當(dāng)電機(jī)進(jìn)入同步轉(zhuǎn)速后，合上運(yùn)轉(zhuǎn)油開關(guān)；調(diào)整勵磁電流到需要址。 3．同步電動機(jī) （ 1）自帶直流發(fā)電機(jī)勵磁，并直接起動合上隔離開關(guān)；合上起動油開關(guān)；調(diào)整勵磁電阻，使勵磁電流達(dá)到需要值。 2．籠鼠型電 動機(jī) 常見的低壓電動機(jī)用油浸或空氣開關(guān)啟動。 1．繞線式電動機(jī) 有的有滑環(huán)短路裝置。 二．啟動電動機(jī) 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。 模擬量輸入 進(jìn)氣閥 排氣閥 放空閥 止回閥 冷卻水閥 模擬量輸出 一級排氣壓力 一級排氣溫度 二級排氣溫度 二級排氣壓力 冷卻水壓力 冷卻水溫度 潤滑 油壓力 啟動過程 啟動過程包括：啟動前閥門檢查、打開冷卻水、檢查水壓、開啟主電機(jī)、空負(fù)荷延時后關(guān)閉放空閥、打開進(jìn)氣閥、進(jìn)入負(fù)荷進(jìn)行、達(dá)到供氣壓力后打開排氣閥等過程 ，見啟動過程流程圖： 如圖 22 所示： 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 19 啟 動 前 準(zhǔn) 備啟 動 前 各 閥 門 的 檢查關(guān) 閉 進(jìn) 氣 閥打 開 放 空 閥關(guān) 冷 卻 水 閥關(guān) 閉 排 氣 閥是 否 正 常 ?異 常打 開 冷 卻 水正 常 延 時冷 卻 水 壓 是 否 正常 ?抱 警 停 機(jī)油 壓 低啟 動 主 電 機(jī)正 常啟 動 延 時 3 0 秒檢 測 油 壓 是 否正 常 ?抱 警 3 0 秒 后 停 機(jī)異 常關(guān) 閉 放 空 閥打 開 進(jìn) 氣 閥供 氣 壓 力 是 否正 常 ?正 常抱 警 3 0 秒 后 停 機(jī)異 常打 開 排 氣 閥正 常正 常 運(yùn) 行 在 線 監(jiān) 測 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 20 啟動準(zhǔn)備目的是為了保證機(jī)器處于空載啟動的良好狀態(tài)。 3．從設(shè)計而言，設(shè)計一個完善的控制系統(tǒng)，弄清楚以上兩個對象是開始設(shè)計時最重要的事。只有知道控制什么，才可能去控制需要控制的對象。 單臺空壓機(jī)的控制回路簡圖如下： 圖 21 單臺空壓機(jī)控制回路原理圖 拿單臺空壓機(jī)控制回路簡圖來說，前置 PLC 控制柜既可以控制空壓機(jī)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(jī)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(jī)與 PLC 總控柜進(jìn)行通信來顯示現(xiàn)場檢測信號 。 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 17 因此可以確定 PROFIBUS 總線系統(tǒng)是一個實(shí)時的系統(tǒng)。 如果總線系統(tǒng)中還有 PA 總線，則 PA 總線的響應(yīng)時間為： t Cycle_PAchannel = (317 x (nSlaves) + 8 x (nBytes) ) x Tbit 整個 PROFIBUSDP 系統(tǒng)的響應(yīng)時間為： t Cycle = t Cycle_PAchannel + t Cycle_DP + t Acylic 從上面的公式可以看到，一個典型的通過 PA 總線連接的智能儀表的響應(yīng)時間為 10ms， 一個典型的通過 PA 總線連接的執(zhí)行機(jī) 構(gòu)的響應(yīng)時間為 15ms 。 PROFIBUSDP 總線的傳輸速率可達(dá) 12M ，是目前通訊速率最高的現(xiàn)場總線。 ? 提供可用于危險領(lǐng)域的接口模塊，可以支持在危險區(qū)域的應(yīng)用。 ?提供多種接口設(shè)備，用于將冗余 DP 總線轉(zhuǎn)換成單 DP 總線和將冗余 DP 總線轉(zhuǎn)換成 PA 總線，可以將 DP 總線轉(zhuǎn)換成 Asi 總線等，非常便于擴(kuò)展。 ?一條 PROFIBUSDP 總線最多可以連接 123 個 DP 從站，所有滿足 PROFIBUSDP 通訊規(guī)約的設(shè)備 都可以連接到系統(tǒng)中。 (3)靈活擴(kuò)展 采用 PROFIBUS 總線結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，擴(kuò)展非常方便靈活，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 基于三菱 FX2N_PLC的空壓站計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 16 ? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，可以支持總線型、星型、樹型、冗余環(huán)型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 ?PROFIBUS 上各設(shè)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(fēng)險；同時 PROFIBUS 接頭可以保證總線上任何一個節(jié)點(diǎn)故障不影響系統(tǒng)通訊。 ?采用 PROFIBUS 總線直接連接現(xiàn)場智能設(shè)備，可以減少大量接線點(diǎn)，減少了由于接線不牢或接線不規(guī)范引起的故障。 PROFIBUS 是 IEC61158 的重要組成部分，并于 20xx 年成為中國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 。在電力行業(yè)知名的 DCS 制造商如： SIEMENS 、 ABB 、 EMERSON 、 FOXBORO 等都支持 PROFIBUS 現(xiàn)場總線，知名的 PLC 品牌如： SIEMENS 、 MODICON 、 AB 也都可以支持 PROFIBUS 總線。PROFIBUS 的開放性保證了不同制造廠商的產(chǎn)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(yuǎn)程 I/O、智能設(shè)備和儀表，這些連接只需要產(chǎn)品制造商提供相應(yīng)的 GSD 文件或 EDD 文件，然后進(jìn)行簡單組態(tài)即可實(shí)現(xiàn)。通過管理層，公司和集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)可以實(shí)時監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備，并通過授權(quán)還可以對各系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)。 企業(yè)管理層 企業(yè)管理層由各種服務(wù)器和客戶機(jī)組成，主要由 SIS、 MIS 和 ERP 系統(tǒng)構(gòu)成。 監(jiān)控層 監(jiān)控層由高速工業(yè)以太網(wǎng)以及連接在總線上的擔(dān)任監(jiān)控作務(wù)的工作站或顯示操作站、工程師站、 PLC/DCS 控制器組成。 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(jī)構(gòu)等。采用光纖時，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá) 100 公里以上，其中采用多膜光纖，兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá) 3 公里，采用單膜光纖時，兩點(diǎn)間最遠(yuǎn)距離可達(dá) 3 公里。 PROFIBUSDP 可以連接遠(yuǎn)程I/O 、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能馬達(dá)控制器、人機(jī)界面 HMI 、閥門定位器、變頻