空氣壓縮機站的主要設(shè)備是高壓空氣壓縮機，傳統(tǒng)的空氣壓縮機控制是通過手工的方式操作控制面板，不僅安全性差、工作效率較低，而且不能使實時歷史數(shù)據(jù)進(jìn)入企業(yè)信息管理系統(tǒng)。因此，為確保空氣壓縮機安全高效運行，我們開發(fā)了具有運行控制功能和報警保護(hù)功能的空氣壓縮機站監(jiān)控系統(tǒng)。

　　1壓縮空氣生產(chǎn)過程大自然的自由空氣在大氣壓力下，經(jīng)過進(jìn)氣過濾器（有的兼有消聲器功能）被吸入空氣壓縮機氣缸內(nèi)；通過做往復(fù)運動的活塞作用，使吸入的空氣容積在氣缸內(nèi)縮小，由低壓力變?yōu)楦邏毫Γ偻ㄟ^排氣閥門及管道排出，就獲得具有一定容積與壓力的壓縮空氣。因為空氣經(jīng)過其容積由大變小、其壓力由低變高，就產(chǎn)生一定的熱量。為提高機器的效率與降低能耗，壓縮空氣在生產(chǎn)過程中尚需經(jīng)過冷卻、分離油水和固體雜質(zhì)，然后送入儲氣瓶中以利使用。有些場合對壓縮空氣的品質(zhì)有更高的要求，這就需要對壓縮空氣進(jìn)行后處理。如運用干燥器及過濾器，以獲得高品質(zhì)的壓縮空氣。壓縮空氣的基本生產(chǎn)過程如所示。

　　2空氣壓縮機站監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計方案某空氣壓縮機站有8臺高壓空氣壓縮機及1套公用干燥、過濾設(shè)備。其中空氣壓縮機為4級氣缸高壓空氣壓縮機，監(jiān)控參數(shù)多，要求高。為了簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性和可維護(hù)性，我們采用分級監(jiān)控的的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，每臺空氣壓縮機構(gòu)成獨立的LonWorks監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，采用嵌入式智能區(qū)域控制器作為其監(jiān)控主機， 8臺空氣壓縮機的監(jiān)控主機通過以太網(wǎng)連接到空氣壓縮機站監(jiān)控主機，公共部分設(shè)備則直接接入空氣壓縮機站監(jiān)控主機。監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如所示。

　　在系統(tǒng)中，監(jiān)控單元選用基于LonW orks技術(shù)的893- LM系列智能控制器，該系列產(chǎn)品硬件資源齊全，包括各種數(shù)字量模塊、模擬量模塊、DDC控制器、協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、網(wǎng)絡(luò)適配器、區(qū)域控制器等，可以滿足各種應(yīng)用領(lǐng)域要求，而且對防水、防潮、防電磁脈沖干擾等進(jìn)行了特殊設(shè)計，并通過了國家權(quán)威檢測機構(gòu)的測試認(rèn)證，特別適用于環(huán)境惡劣應(yīng)用場合。

　　本監(jiān)控系統(tǒng)共選用了4類硬件產(chǎn)品；a） LM 1102： 8路通用模擬量輸入模塊，主要用于溫度、壓力等模擬量輸入信號的采集。

　　b） LM 1203： 8路開關(guān)量輸入+ 8路開關(guān)量輸出模塊，主要用于閥門開關(guān)等開關(guān)量信號的監(jiān)視與控制。

　　c） LM - 1201： 8路開關(guān)信號輸入模塊，主要用于干燥器等公共部分設(shè)備工作狀態(tài)的監(jiān)視。

　　d） LM - 1502：嵌入式區(qū)域控制器，作為各空氣壓縮機的監(jiān)控主機，主要采集各模塊的實時數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并完成報警處理、設(shè)備控制邏輯和保護(hù)等功能，如延時開關(guān)閥門等。

　　3空氣壓縮機站監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計3. 1 iFix軟件簡介工控機軟件是采用iF ix 3. 5開發(fā)的。iFix是一個全集成式工業(yè)自動化實時監(jiān)控軟件開發(fā)平臺，在工業(yè)自動化軟件方面一直處于**地位。它含有大量功能強大的圖形化工具，允許用戶能夠快速直觀地建立面向過程的實時窗口。作為一種功能強大的工業(yè)自動化控制組態(tài)軟件，其基本功能有數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理兩個。數(shù)據(jù)采集是指從現(xiàn)場獲取數(shù)據(jù)及其通過I/O設(shè)備驅(qū)動與現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行交互的能力；數(shù)據(jù)管理是指iFix處理和操縱數(shù)據(jù)的能力，包括過程監(jiān)視（圖形顯示）、監(jiān)督控制、報警、報表、數(shù)據(jù)歸檔、控制等。同時， iFix具有完善的安全系統(tǒng)，包括基于用戶的安全系統(tǒng)和系統(tǒng)安全性應(yīng)用程序，基于用戶的安全系統(tǒng)可保護(hù)iFix文件、重要的程序、操作顯示畫面和配方、數(shù)據(jù)庫模塊。

　　系統(tǒng)安全性應(yīng)用程序包括安全配置和登陸兩種。用戶登錄時需輸入姓名和密碼，經(jīng)過身份確認(rèn)以后才能執(zhí)行訪問權(quán)限允許范圍內(nèi)的操作。

　　3. 2軟件設(shè)計實現(xiàn)的主要功能本監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計具有強大的監(jiān)視、控制和管理功能，不僅能實時顯示現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備的各種數(shù)據(jù)，而且還把數(shù)據(jù)的變化以動畫的方式形象地表示出來，同時完成報警、趨勢曲線、成組顯示、歷史記錄、報表打印等功能。通過此監(jiān)控系統(tǒng)，用戶能及時掌握空氣壓縮機站內(nèi)的設(shè)備運行情況，提高系統(tǒng)的管理水平。

　　3. 2. 1數(shù)據(jù)采集為了保證該空氣壓縮機站安全有效地工作，本系統(tǒng)對以下參數(shù)進(jìn)行實時采集：a）空氣壓縮機參數(shù)：第1級排氣壓力；第2級排氣壓力；第3級排氣壓力、溫度；第4級排氣壓力、溫度；冷卻水壓力、出口溫度；潤滑油壓力、溫度；后冷卻器排氣溫度。

　　b）公共部分參數(shù)： 1高壓干燥器壓力、溫度； 2高壓干燥器壓力、溫度； 1高壓儲氣瓶壓力； 2高壓儲氣瓶壓力；壓縮空氣露點；冷卻水管網(wǎng)壓力、溫度。

　　工作人員還需對空氣壓縮機站設(shè)備的運行情況進(jìn)行監(jiān)視并控制設(shè)備的運行，如機組、排污閥、干燥器的工作狀態(tài)、空氣壓縮機是處于手動還是遠(yuǎn)程控制等。

　　3. 2. 2報警系統(tǒng)對潤滑油壓、冷卻水壓力數(shù)據(jù)塊設(shè)置了下限和上限報警值，對各級氣缸排氣壓力及溫度等數(shù)據(jù)塊則設(shè)置了上限報警值。當(dāng)系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)超過設(shè)定的極限時，程序就會啟動報警功能提示用戶，直到被確認(rèn)。同時，能將報警時間、報警名稱、報警原因等報警信息記錄在報警歷史數(shù)據(jù)庫中，供用戶日后查閱。

　　本系統(tǒng)還通過改變數(shù)據(jù)連接對象的前景屬性來表示數(shù)據(jù)的質(zhì)量，例如，正常運行時，模擬量數(shù)據(jù)以綠色顯示，參數(shù)越上限時以紅、淺紅色閃爍顯示，越下限時以黃、淺黃色閃爍顯示。另外，報警觸發(fā)后，可以啟動預(yù)先設(shè)定的操作命令，實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)控，例如當(dāng)?shù)?級排氣壓力發(fā)生高報警時，則立即進(jìn)行停機保護(hù)，并通過監(jiān)控主機診斷出具體故障部位及其解決方法。

　　3. 2. 3畫面顯示為了形象、生動、全面地監(jiān)控整個空氣壓縮壓機站內(nèi)設(shè)備的控制過程，我們設(shè)計了總系統(tǒng)圖、氣路流程圖、排污流程圖、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖等畫面。每個畫面都可以通過鼠標(biāo)或鍵盤方便地進(jìn)行相互切換。畫面中，我們對表示設(shè)備工作狀態(tài)的運行指示燈設(shè)置動態(tài)屬性，使用戶通過觀察運行指示燈顏色的變化即可了解到現(xiàn)場設(shè)備的運轉(zhuǎn)狀況；在靜態(tài)的畫面定義動態(tài)數(shù)據(jù)鏈接，運行時數(shù)據(jù)不斷得到刷新，顯示實時數(shù)據(jù)，便于用戶實時觀察并進(jìn)行分析；利用iFix本身提供的圖符集完成了單臺機組氣路、排污流程圖的繪制；利用位置、可視專家對表示氣路流程的方向箭頭進(jìn)行設(shè)置，實現(xiàn)了氣路流程的動態(tài)效果；對所有被控對象都設(shè)置了動態(tài)屬性，如閥門開關(guān)狀態(tài)的變化會引起其顏色的變化。另外，畫面中還設(shè)置了用于切換監(jiān)控畫面和人為控制硬件設(shè)備運行狀態(tài)的控制按鈕，用戶可以在按鈕的事件中編寫腳本，實現(xiàn)畫面的切換和設(shè)備狀態(tài)的改變等?？諝鈮嚎s機氣路流程如所示。

　　3. 2. 4控制功能1）單機變頻啟動控制空氣壓縮機站內(nèi)單臺空氣壓縮機采用變頻啟動方式，現(xiàn)場配置變頻器2臺，一用一備，互為備用，控制空氣壓縮機輪流啟動，當(dāng)一臺啟動時，其他空氣壓縮機都不能啟動，延時一段時間（ 60 s）后，方可啟動其他空氣壓縮機。單機變頻啟動控制程序如所示。

　　2）單機故障停機保護(hù)單機故障按嚴(yán)重程度可以分為一類故障與二類故障。當(dāng)機組發(fā)生一類故障時，需要立即停止運行機組（急停），而發(fā)生二類故障時，正常停機即可起到保護(hù)機組的作用。

　　一類故障包括：油壓低、冷卻水壓力低、第4級排氣壓力高、電機過負(fù)荷。二類故障包括：油壓高、油溫高、冷卻水壓力高、第3級排氣溫度高、第4級排氣溫度高、第1級排氣壓力高、第2級排氣壓力高、第3級排氣壓力高、干燥器故障、露點儀故障。單機停機與保護(hù)控制程序如所示。

　　本系統(tǒng)可對空氣壓縮機站內(nèi)各受控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程或手動控制，用戶只須在監(jiān)控畫面上點擊鼠標(biāo)，就可完成對現(xiàn)場空氣壓縮機的啟動、停機、急停、復(fù)位控制。

　　當(dāng)空氣壓縮機因故障停機后必須先按下復(fù)位開關(guān)才可以啟動該機組。機組控制過程中具有各機組變頻啟動回路互鎖、緊急故障停機及單機變頻啟動回路與工頻運轉(zhuǎn)回路互鎖等功能，確保了設(shè)備的安全運行。

　　4結(jié)束語由于本系統(tǒng)采用的是穩(wěn)定性好、可靠性高的893 LM系列智能控制器，上位機軟件采用的是功能強大、界面友好的iFIX組態(tài)軟件，并且在實現(xiàn)過程中靈活運用了各種技巧，所以在運行中取得了良好的效果。不僅能夠?qū)崟r監(jiān)測空氣壓縮機的生產(chǎn)工藝流程和壓力、溫度等關(guān)鍵指標(biāo)，而且還能針對故障進(jìn)行停機保護(hù)，確保設(shè)備的安全運行。今后對于故障診斷技術(shù)的進(jìn)一步軟件開發(fā)，例如發(fā)生故障時，可以通過監(jiān)控主機診斷出具體故障的原因及解決方法，將是一個很有前景的發(fā)展方向。