空压机自动化控制方案设计

空压机自动化控制方案设计
杜学涛杨顺利
（郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿）
摘要空压机自动化控制设计方案以海为T32S2R可编程控制
器为主体，配置传感器进行信息采集，通过以太网与控制中心进行
通信，对空压机及附属设备进行远程监控和控制，实现空压机自动
化控制。

关键词空压机可编程控制器自动化控制
空压机是矿山企业应用的一种重要的大型固定设备，随着机械
制造水平及自动化控制技术的提高，目前的空压机无论是机械性能
还是控制水平均达到相当高的标准。

制造工艺水平的进步，提高了
设备运行的可靠性，使日常维护简单化；自动化控制水平的进步，
大大减少了设备运行中人的作用，使无人值守成为可能，使实现全
自动化控制减少岗位操作人员成为发展趋势，具有较高的经济价值。

1 空压机自动化控制系统的设计
1．1 系统设计要求及条件
控制系统需具备高稳定性、易操作性，具有灵活的运行方式，
便于管理、维护。

在空压机房内设置现场视频监控系统，方便远程
控制，实时掌握现场情况。

1．1．1 系统设计要求
①根据监测的状态信息，采用多种方法控制空压机房内设备的
启停，并将监测的实时数据在组态画面中显示；②当有设备发生故
障时，能及时发出报警信号，在监控画面中显示故障部位，并根据
故障类别，系统可以自动停机或切换至备机操作；③具有良好的组
网功能，可就地、远程操作，亦可自动、手动操作空压机房内设备，就地操作仅适用于单机调试和维修；④设备具有联锁启停功能，即
当设备上级设备未启动，该设备亦无法启动，当上级设备未停时，
该设备亦无法停止；⑤可自动记录、统计作业过程中的各类重要参数，能生成操作、故障报表，方便技术人员处理故障。

1．1．2 系统设计条件
郑州广贤工贸有限公司新丰煤矿副井空压机房采用2台
BLT475W/8水冷螺杆式空压机，单台空压机额定流量60m³/min,电动机额定电压10KV，额定功率355KW。

BLT475W/8型空压机通过PLC
及温度、压力、电压、电流等传感器触摸屏控制，整机自动化程度
较高。

1．2控制系统硬件组成
根据设计要求及现场实际情况，控制系统由上位组态操作站、PLC数据处理站、现场控制箱和现场监测仪表组成。

在现场关键位置安装高清摄像头，视频图像和现场数据信息一并传至上位操作站。

在循环水泵等设备旁设置现场操作箱，操作箱上有“就地／远程”选择开关。

现场数据监测设备分模拟量数据监测和数字量数据监测两种，模拟量数据主要有：排气管路的气体压力，冷却水压力等数据；数字量数据主要有：变电所高压柜反馈信号，设备启停及故障信号，蓄水池水位高、低信号等。

1．3 控制系统程序流程的设计
1．3．1 自动化控制方式
系统控制方式分自动、手动 2种，工作方式分就地和远程控制。

当系统处于自动工作方式时，现场数据监测设备将数据发送到上位机，系统根据总管道内气体压力、空压机设备状态、冷却水液位等信息进行逻辑判断，自动完成对空压机及附属设备的控制。

当系统处于手动工作状态时，由现场工作人员或者经控制站有选择的启动设备，而后由系统自动完成对整个空压机站的状态监测和相关联锁控制工作。

当系统监测到设备发生故障时，PLC发送停止指令，并自动选择备用设备投入运行。

当需要检修设备或者故障处理时，通过控制台上的控制按钮或将现场控制箱上的“远程/就地”开关置于就地位置，防止人员的误操作，保证检修人员的人身安全。

当系统监测到某台设备发生故障时，在组态画面上动态显示闪烁和报警，并形成详细的报警记录，记录发生故障时所有监测数据，方便分析故障原因。

系统自动通过程序停止故障设备，根据设备的
轮换程序，完成对设备的启、停控制。

系统的联锁功能在设备发生故障时，根据实际情况自动选择停止上级或下级设备，避免设备故障扩大，增加检修难度。

1．3．2空压机自动轮换
螺杆空压机对环境及设备保养要求较高，为节约设备基本保养
成本，提高设备检修效率，设计采用2台空压机自动轮换的工作方
式进行周期性工作。

通过系统控制程序，将1个周期内空压机运行
时间、启停次数、三滤及润滑油等耗材的使用时间进行统计，按规
律自动启停空压机，使各台设备工作状况大致相当。

根据管道内压
力波动情况，使管网的压力达到设定值。

由生产用气情况设定空压
机启动时间，使空压机处于高效、经济运行状态中。

1．3．3 控制系统特点
根据管道内压力波动情况，使管网压力达到设定值，由生产用
气情况设定空压机启动时间，当处于用气量较少时段，保证管道内
气压，以减少空压机加载时间，使空压机处于高效、经济的运行状
态中。

1．4 系统的组态软件
组态软件采用组态王 6.55，该软件具有高度的可靠性和稳定性、功能强大、完美的人机界面、方便快捷的通讯链接等优点，可轻松
实现系统所需功能。

见图1、图2、图3、图4。

图1 系统运行界面
图2 监控曲线
图3 监测日报表
图4 故障反馈
1．5 控制系统的通信设计
PLC将现场监测仪表和设备传输的数据进行处理，通过工业以太网将各种参数传至上位组态操作站，管理人员可通过上位机对空压机进行控制以及对现场各种参数进行设定和修改，从而实现空压机的远程自动控制。

2 控制系统的运行特点
①系统根据投入应用的主机，自动选择备机；②空压机房内设施纳入监控范围，可实现无人值守自动控制；③操作维护简单、维护量小，设备维护可集中进行；④实时监测空压机运行状态及各种参数，降低设备故障率。

3 结语
空压机自动化控制系统安全可靠、操作简单、减少操作人员劳动强度，配合视频监控实现无人值守远程操作。

制定了合理的设备工作方式，提高了设备工作效率，减少了检修时间，降低了运行成本，取得了良好的经济效益。