压风机监控系统设计

第一章概述

1.1：现场概况

本次设计的课题是平顶山煤业（集团）香山多种经营公司矿用压风机监控系统，其现况如下：

平顶山煤业（集团）香山多种经营公司,位于平顶山市郊香山脚下,是国家中二型企业, 全国100家最大煤炭采选企业之一。现有固定资产2266.3万元,流动资金1949万元，工业占地16.4万平方米，职工2080人，其中工程技术人员74人，高级职称的30多人，年产值4207万元。为祖国的煤炭事业做出了较大贡献，煤的正常运行离不开设备的正常运转，矿用压风机是为煤矿的采煤设备提供动力的主要设备之一，它的正常运转关系到煤矿生产的正常安全运行。

香山公司空压机房有四台压风机，它有异步电机、低压缸、高压缸、活塞和风包等主要部分组成，还包括水冷系统和润滑系统两大辅助设备系统，这两个系统的正常运行是保证压风机正常工作的重要条件。压风机在工作过程中，压缩气体的过程中被压缩的气体会产生大量的热，温度过高会影响压风机的正常运行，甚至损坏压风机。这就需要通过水冷来降低压风机的高压缸和低压缸的温度，防止温度过高对机器的运行带来的不便。润滑系统是通过一个注油泵将润滑油送到压风机的机械运动部位，降低机械摩擦，延长机器寿命。此系统运行的好坏直接关系着压风机能否正常运行。

矿用压风机的工作过程如下：

一：通过往复式活塞将空气压入低压缸，此时的空气还不能满足应用的要求，还要通过进一步的压缩。

二：通过二级压缩，将低压缸的压缩气体送入高压缸，此时的气体将变成高压的气体。

三：经管道送入高压风包，高压的气体就可以直接送给矿上的风动力设备，通过气体压力来带动设备做功。

1.2：存在问题

通过我们对现场的调查，我们知道压风机在运转的过程中应注意对表1-1的一些参数进行监测：

参数正常温度/压力最高温度/压力最低温度/压

力

冷却水进水压力0.2MPa 0.3MPa 0.1MPa

润滑油压力0.2MPa 0.3MPa0.1MPa

低压缸压力0.22MPa 0.7MPa

低压缸温度55℃160℃

高压缸压力0.68MPa 0.7MPa

高压缸温度43℃160℃

1-1

欲使压风机正常运行，上表的检测量就必须不能超出他们各自的限制，因此必须对压风机的各个技术指标进行实时监控，能对这些检测量实时查询、显示、越限报警。以便工作人员查看记录并做出相应处理。

香山公司现在用的温度、压力检测是以表式检测系统，该系统通过仪表来显示温度、压力值，仪表上设置越限报警值，当温度、压力达到越限值时，仪表的两触点闭合，接通触电器来触发报警装置。但该系统的显示精度太低，常出现显示不准，甚至有时还会出现仪表失控的现象；还有一点就是仪表太分散，给工作人员查看、记录说据带来很大的不便；有时出现故障不能引起报警或响应，仅凭工人的工作经验去处理，这必然会造成错误，影响压风机的正常运行。所以，采用压风机监控系统势在必行。

1.3方案初想

通过前两节的介绍分析，我们知道压风机监控的主要监测量是：冷却水进水压力、润滑油压力、低压缸压力、高压缸压力、低压缸温度、高压缸温度；而且要能对这些检测量进行实时查询，便于工作人员记录数据；且当这些参数超出他们各自的范围时，要有报警，以便维修人员及时处理，保证压风机系统的正常工作。

如何实现上述功能呢？

首先，我想到了单片机，单片机控制操作简单，且价格便宜，用单片机完全能满足其要求。本设计还要用到键盘查询，LED显示，键盘输入、输出显示8279能自动扫描键盘的键值，用8279就不需对键盘扫描进行特意的编程。本设计是针对平顶山煤业（集团）香山多种经营公司矿用压风机房的现实情况而设计的，此压风机房共四台压风机，每台压风机有六个检测量，设计共有二十四个检测参数。一般情况下四台压风机是两开两备，有时也可根据需风情况增减压风机开启台数。这些待测量都是连续变化的模拟量，而单片机处理的是数字量，所以还需用A/D转换器。ADC0809是八模拟通道，设计用三片ADC0809恰巧满足设计

需要。还要有个报警装置，本设计采用声光报警，当有被检测量超限制时，单片机给报警电路一个高电平信号，报警电路就发出声光报警。由于压风机的六个检测量都是变化缓慢的参数，其A/D转换前不必加采样保持器；也不必对这些参数监测的周期那么短，因此在设计中加了一个延时子程序。

第二章：总体方案的确定

2.1 设计要求

1.采用单片机对压风机的温度、压力参数进行检测、显示、超限报警。

2.能对各检测量进行实时查询。

3.在设计时综合考虑其经济性、技术性等性能指标。

2.2 系统方案的选择

2.2.1 单片机的确定

目前，国内矿用压风机的监控系统主要是仪表式检测，在功能和测量精度上都达不到要求。对本设计来讲，我们希望实现自动化监控，如数据转换、计算、显示等，用单片机都不难实现，所以决定采用单片机构成压风机监控系统来实现上述功能。

随着计算机技术的不断发展微机在自控系统中的应用，使得控制系统的性能更加稳定，精度更高，速度更快，功能更强。单板机开发应用更加促进了为微机在控制系统的应用，它是控制系统的体积进一步缩小，使用更加方便，而单片机的出现使控制系统的体积更小，功耗更低，扩展更加方便。单片机技术的应用给现代工业测控技术领域带来了一次新的技术革命，目前，单片机以其高可靠性、高性能价格比，在工业控制系统、数据采集系统，智能化仪表、办公自动化等诸多领域得到广泛的应用。在一个应用系统中，应用最多的方式是只使用一个单片机。由于单片机技术在各个领域正得到越来越多的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各种类型的单片机。

单片机分为专用和通用两大类，专用单片机是针对各种特殊场合而专门设计的芯片，其应用范围受到限制；通用单片机适应性强，应用较广泛。目前流行的通用单片机主要有MCS-48系列、MCS-51系列和MCS-96系列产品。他们都是由美国INTEL公司于1976年以来陆续推出的产品。其中MCS-96系列是1983年以后推出的16位新产品，性能较MCS-48系列、MCS-51系列强，价格也高，主要用于要求很高的实时控制。

MCS-48系列、MCS-51系列的单片机是最适合于一般工业控制的8位微机品种，