基于PLC和组态王的空压机监控系统设计

收稿日期：2012－01－17

摘要：空压机是船舶高压空气系统最重要组成部分，其运行状况直接影响到船舶的可靠性和生命力等性能指标。为了提高空压

机的运行效率和自动化程度，利用组态软件“KingView ”与西门子S7-200PLC 设计了空压机监控系统，完成了空压机启动、定时卸荷以及停车等控制过程，实现了空压机工作过程的状态显示、参数采集与记录以及自动报警等功能。运行情况表明该系统工作可靠稳定。

关键词：空压机；监控；PLC ；组态软件中图分类号：TP273

文献标识码：B

文章编号：1009－9492(2012)07－0013－03

Design of Supervisory Control System for Air Compressor Based on

PLC and Kingview

SONG Rui-chen ，PANG Zhi-yang ，LI Yan-fei

（College of Naval Architecture and Marine Power ，Naval University of Engineering ，Wuhan 430033，China ）

Abstract:The air compressor is the most important composition of the high pressure air system.The working state of the air compressor

will affect the battle ability ，life and other function of the ship.In order to improve the efficiency and automatization of the air compressor system ，a monitoring system is designed based on configuration software and PLC ，which realizes the startup ，the timing blowing and shutting-down of the air compressor.The running result shows that the system is credible and stable.Key words:air compressor ；supervise ；PLC ；configuration software

基于PLC 和组态王的空压机监控系统设计

宋蕊辰，庞之洋，李雁飞

（海军工程大学船舶与动力学院，湖北武汉

430033）

DOI:10.3969/j.issn.1009-9492.2012.07.004

空压机是船舶高压系统重要的组成部分，主要用于生产压缩空气，以供给启动柴油机和辅助机械设备的清洗等用，还可用于船舶气动机械的压力能源，其运行的可靠性与稳定性是保证船舶生命力、战斗力的前提条件[1]。为了实现空压机安全与高效的运行，提高空压机系统的自动化程度，本文基于西门子S7-200PLC 与组态软件设计了空压机的监控系统。

采用PLC 与组态软件相结合的监控系统，可充分利用PLC 能适应各种恶劣的工作环境，模块化结构，安装维护方便等特点，克服传统继电器控制的不足。完成对开关量和模拟量的控制，在满足系统对可靠性与稳定性控制的要求的同时，应用组态软件开发人机界面，实现现场数据的采集、处理，空压机工作过程的状态显示等功能，大大提高了空压机系统的自动化程度，改善船员

的工作环境。

1系统控制内容

本文的监控对象某型空气压缩机为立并单列单缸二级差动水冷式空压机，它可以把空气由大气压压缩至3兆帕的压力，在国产船舶得到了广泛应用。该空压机工作时，空气首先进入一级气缸进行压缩，排出后进入一级冷却器和一级油水分离器，进而进入二级气缸进行压缩，排出后进入二级冷却器和二级油水分离器，最后排出压缩机。

根据实际需要，本监控系统可以实现以下控制功能。1.1运行模式

（1）PLC 自动运行模式

该运行模式下，PLC 根据采集的数据来进行综合判断，进而发出启动、停车、卸荷等控制指

令，使得气瓶压力维持在设定值的上限与下限之间，既满足工作需要，同时也能降耗节能。

（2）手动运行模式

该运行模式通过就地操作台按钮独立控制空压机的启动、卸荷和停车。

（3）远程监控运行模式

在该运行方式下，工作人员可以通过集中监控室内的上位工控机对空压机运行状况进行监控，系统对操作员有权限管理。只有一定权限的操作人员才能进行远程监控。1.2运行过程的监控

（1）实现各监控参数的自动采集、记录与实时动态显示；

（2）能够根据检测到的信号来判断空压机的工作状况，发生故障时实现参数自动报警和相关的保护措施；

（3）实现空压机的启动、自动卸荷和停车。

2可视化监控系统设计

2.1系统的硬件设计

本系统硬件环境如图1所示，主要包括：工控机、S7-200PLC 控制器、压力传感器、温度变送器、各级电磁截止阀等。

本系统的输入信号为各压力传感器和温度变送器的信号，包括滑油压力、冷却水压力、一级排气压力、二级排气压力、风包压力、一级排气温度、二级排气温度、滑油温度、冷却水出水温度和风包温度，压力信号和温度信号

输入到现场的S7-200PLC ，PLC 再通过串口与上位机连接，将信号传送到组态软件中进行动态显示、记录以及判断空压机的工作状况，监控软件根据空压机的工作状态来执行相应的判断程序，通过控制继电器来控制各级电磁阀的开关，从而实现空压机的启动、停车和自动卸荷等功能，保证系统安全高效的运行，并实现自动报警和相关的保护措施[2]。2.2软件设计2.2.1监控界面设计

本系统上位机软件设计采用国产组态软件

“KingView ”[3]，利用其强大的图形组态功能和脚本语言完成监控界面的设计、过程控制的实现、参数报警以及安全保护措施等几个部分。

监控界面的设计主要实现人机交互功能，包括监控主界面、状态监测界面、报警查询界面以及历史曲线界面等四个界面，其主界面如图2所示。

系统采用PC 机作为上位机远程监控站，通过组态软件监视空压机的运行状况，查看压力、温度等实时数据，记录并储存历史数据，提供数据的查询和打印功能。当现场设备有动作或出现故

障时能够弹出提示消息并记录储存下来，在远程监控允许的情况下，值班人员还可以远程监控空压机的工作状态。远程监控改善了工作人员的工作环境，大大提高了船舶自动化程度，是船舶动力装置发展的需要。

监控面板上还包括手自动转换开关、应急停车按钮和声光报警等。图1

空压机监控系统硬件组成

图2空压机监控系统主界面

2.2.2过程控制设计

下位机采用西门子S7-200PLC [4]的STEP7-Mi ?

cro/WIN 编程软件来设计控制程序，完成模拟量与开关量的输入和输出，实现空压机的启动、停车、卸荷、故障报警和远程监控等功能。PLC 作为监控系统的下位机，完成对现场数据采集，将数据传至上位机，接受上位机发出的控制信号，并控制现场设备。其设计主要包括启停操作过程的自动控制模块、手动控制模块、模拟量处理模块、与上位机的通讯模块和报警模块。主程序流程如图3所示。

3结束语

本文所设计的空压机监控系统具有以下特点：（1）监控现场采用PLC 控制器，具有工作可靠，编写程序方便，适应恶劣环境，调试方便等特点；

（2）上位机采用组态软件完成监控平台，充

分利用组态软件丰富的图形库、驱动以及控件等资源，所设计的人机界面友好，成功实现了系统的实时监测、数据采集和查询以及报警功能，并实现了远程监控，减少了人员现场工作时间；

（3）利用组态软件的脚本程序语言成功实现了压缩机的启动、停车和卸荷等控制过程，保证压缩机安全高效运行。

该系统已进入实用阶段，现场调试和运行状况表明，该系统运行稳定，安全可靠，提高了空压机的运行效率，大大提高了空压机监控和管理的自动化水平。

参考文献：

［1］高翔.船舶辅助机械［M ］.北京：国防工业出版社，2005.

［2］李雁飞，张卫东，陈国钧.基于监控组态软件的压缩

机监控系统［J ］.舰船科学技术，2005（4）：32-34.［3］Kingview Vertion6.0使用手册［Z ］.北京亚控科技发

展有限公司.2007.

［4］孙承志，徐智，张家海，等.西门子S7-200/300/

400PLC 基础与应用技术［M ］.北京：机械工业出版社，2009.第一作者简介：宋蕊辰，男，1987年生，辽宁鞍山人，硕士研究生。研究领域：机舱自动化及计算机仿真。

(编辑：阮

毅)

图3

控制主程序流程图