空压机自动化控制系统设计
空压站自动化节能改造
Mineral, Industry BU
Outline
● 空压站的组成与能耗分析 ● 节能原理及特点 ● 自动化节能控制系统/Lafarge项目分享
Schneider Electric - Industry- Mineral
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空压站的组成与能耗分析
● 市售空压机为活塞式，螺杆式，离心式三种机型。 ● 空压站主设备为空气压缩机，空气干燥器，配套过滤器，储气罐，连接 管道和阀门等组成供气系统 ● 能耗分析 ● 90%的电能转化为热能，只有10%转化为压缩空气 ● 25%浪费于泄漏，15%浪费于假性需求，真正用于生产的通常<60% ● 一般企业压缩空气的成本：0.05--0.10元/m3
Schneider Electric - Industry- Mineral
￥320K
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自动化节能控制系统 产品介绍
● 智能逻辑控制器 Intelligent logic controller
● 定时或事件开关机功能，为用户制定人性化的开关机 功能，全面提升阶段性供气现象的无人值守智能化 ● 采用模糊控制理论，通过自学习系统，建立符合实际工 况的用气模型，智能控制空压机组高效用能模式运行， 符合不同的实际用气情况 ● FIFO自保护功能，动态调节各空压机运行时间平衡 ● 系统掉电自检功能，防止掉电时系统运行出错，有效避 免系统故障 ● 手或自动切换功能，方便用户从有人到无人值守的切换 ● 多点恒压控制功能，为系统提供多级，多供气压力段的 动态调节 ● 多级多压力带控制功能，使系统更加匹配用户实际用气 模型 ● 远程网络监控功能 Schneider Electric - Industry- Mineral
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节能原理及特点 PLC变频调速
空压机控制系统介绍
空压机控制系统介绍空压机控制系统的基本原理是根据空气供应需求的变化来调节空压机的运行状态。
当空气需求增加时，控制系统将启动或加速空压机的运行；当空气需求减少时，控制系统将停止或减速空压机的运行。
通过精确控制空压机运行状态，可以避免能耗浪费、提高空气质量和延长设备寿命。
空压机控制系统的主要组成部分包括：压缩机控制器、传感器、执行器和用户端显示屏。
压缩机控制器是整个系统的核心，负责接收和处理传感器所采集的数据，并控制执行器的动作。
传感器主要用于检测和监测压缩空气系统中的压力、温度、流量等参数。
执行器用于执行控制指令，如启动、停止、调速等。
用户端显示屏通过图形界面向操作人员展示压缩空气系统的运行状态和各项参数。
1.自动控制：空压机控制系统可以自动感知和调整压缩空气系统的运行状态，无需人工干预。
它可以根据空气需求的变化实时调整空压机的运行状态，以达到节能和提高生产效率的目的。
2.精确调节：空压机控制系统可以根据空气需求的大小，精确调节空压机的工作状态和输出压力。
通过调整空压机的运行速度和负载运行，可以确保压缩空气的稳定供应，避免压力波动和能耗浪费。
3.故障诊断：空压机控制系统具有故障诊断和报警功能。
当压缩空气系统出现故障或异常状态时，控制系统可以自动检测并向操作人员发出警报。
这样可以及时发现和排除故障，保证系统的正常运行。
4.能效监测：空压机控制系统可以实时监测和记录压缩空气系统的能耗情况。
通过对能耗数据的收集和分析，可以评估和优化压缩空气系统的能效水平，找出节能的潜力和改进措施。
5.远程监控：空压机控制系统可以通过网络连接实现对远程设备的监控和管理。
操作人员可以通过远程终端设备实时监测和控制压缩空气系统，随时调整参数和运行状态，提高运维效率和响应速度。
综上所述，空压机控制系统是一种关键的自动化系统，它通过对压缩空气系统的监测和控制，实现了能耗的优化、生产效率的提高和故障排除的及时处理。
它在各种工业领域的压缩空气应用中发挥着重要的作用，为企业节约能源和提高竞争力提供了有效手段。
FMCS自控系统技术规范(小型控制系统)
FMCS自控系统要求规范（小型控制系统）20**年*月一、总则1、要求1）本技术规范书提出的是最低限度的技术要求。
凡本技术规范书中未规定，但在相关设备的国家标准、行业标准或IEC标准中有规定的规范条文，供方应按不低于相应标准的条文进行设备设计、制造、试验和安装。
对国家有关安全、环保等强制性标准，应满足其要求，提供一套满足招标文件和所列标准的高质量产品及相应服务。
2）若供方执行的标准与本技术规范书技术条件所使用的标准及规定的条款不一致时，按较高标准执行。
3）如果供方没有以书面形式对技术规范书中的条文提出异议, 则意味着供方提供的装置完全符合本技术规范书的技术要求。
如有异议, 不管是多么微小, 都需在投标书中以“差异表”为标题的专门章节中加以详细描述。
4）本投标书未尽事宜, 由供需双方协商确定。
2、工作范围1）供方提供自动控制系统必须适用、可靠。
应满足整个系统设施安全、经济运行和防止对环境的二次污染的要求。
2）供方提供自动控制系统，应采用成熟的控制技术和高可靠性的设备和元件。
设计中采用的新产品、新技术，应在同类工程中有成功运行的经验。
3）供方提供仪表和控制设备应考虑最大限度的可用性、可靠性、可控性和可维修性。
在规定条件下，所有部件应安全运行并达到：仪控设备投入率100%，保护及联锁投入率100%，自动调节系统投入使用率100%，分析仪表投入率100%。
4）供应商必须协助业主选定的其它自控方面的供货商实现全厂自控系统运行达到设计要求。
5）供方应确保控制系统、仪表等配套设施的供货、施工完整性，保证生产在仪表控制方面顺利进行。
二、系统要求1、控制系统需在中控室内设置一台控制系统服务器，一台自控系统工程师站，一台自控系统监控站，一台OPC站，在控制室内安装打印机等辅助设备，协调实现关键报警打印等功能。
服务器、工程师站和监控站上安装组态软件，工作站图形软件。
2、整个系统搭建厂区局域网平台上，控制器与操作站之间都将采用工业以太网连接。
试论大型煤化工型空分设备及其自动控制技术
试论大型煤化工型空分设备及其自动控制技术摘要：自动化控制系统作为整套空分设备的重要组成部分，与空分设备流程不同，其控制特点也不同。
大型煤化工型空分设备的流程控制特点，分析空压机、增压机、汽轮机三大机组的控制技术、高压氧气阀门的应用技术、高压液氧泵和相关阀门的控制技术以及机组相互关联控制技术。
关键词：大型煤化工型空分设备；控制技术前言在煤化工生产中，空分设备是不可或缺的重要组成部分之一，它的运行稳定与否直接关系到煤化工产品的质量和生产能效。
为进一步提升空分设备的运行安全性和可靠性，可将自动化控制技术合理应用到空分设备当中。
借此，本文就大型煤化工空分设备及其自动化控制技术展开论述。
1、空分设备中的IT CC控制技术在煤化工生产过程中，蒸汽通常采用的都是自产方式，一台汽轮机可拖动空压机组、增压循环压缩机组。
ITCC又被称之为CCS压缩机组综合控制技术，具体是指采用独立于DCS系统的CCS系统对汽轮机、空压机和增压机进行自动化控制。
在这种控制方式下，控制系统中所有与自动化控制功能有关的器件全部通过TUVAK6级安全认证，主要包括内部总线、I/O接口、主处理器、容错装置、系统电源等等。
CCS将自动化控制与连锁保护进行了集成，从而使两者形成了一个有机整体，具体的控制功能有机组负荷自动调节、防喘振控制、汽轮机调速、回路控制以及程序控制等等。
借助CCS系统的操作站，可对机组中相关的单元设备进行远程启停，同时还能进行监控和报警，不仅如此，利用工业以太网，还能实现与DCS系统之间的数据通信，由此使得整个控制过程更加有效。
2、空分设备中的自动变负荷技术2.1、自动变负荷技术该技术根据后续用氧的负荷变化对氧气量进行设定，自动调整空压机入口导叶，进而达到调节空分设备回路、流量、液位的目的，并在规定时间内使氧气产量达到要求。
自动变工况需要在预测阶段人为设定空分设备需要的液氧量，并对设备回路进行调节，如调整膨胀机的膨胀量，以保证液氧量达到设定量要求。
有关空气压缩机自动控制技术的分析
有关空气压缩机自动控制技术的分析摘要：空气压缩机的整体供气系统是由储气罐、连接管道和阀门等设备组成的，在供气系统中还需要安装冷却系统、仪表空气系统，同时使用计算机控制系统来提高整个供气系统的运行效率。
完善的供气系统能满足主体单位生产一线不同压力、不同负荷气源的供气要求，且能够保障供气品质，提供稳定的气源；智能化的供气系统还能实现供气流量的自由调节与控制。
本文对空气压缩机自动控制技术进行分析。
关键词：空气压缩机；自动控制技术；系统功能1空气压缩机自动控制系统构成1.1空气压缩机器的工作原理现阶段，大部分企业使用的空气压缩机常为离心式的压缩机，根据压缩机的实际压缩能力，可以将其分成三个不同的等级：一级压缩主要是指空气压缩机自动控制系统接通电源之后，叶轮可以进行长时间、持续的转动措施，并将空气经过过滤网过滤到一级对应的压缩腔中；二级压缩是指空气在离心机设备中，被机器甩进下一级别的腔壁中，并经过腔壁孔进入到对应的二级压缩腔内；三级压缩主要是指空气经过压缩腔壁的压力后，可以进入到对应的三级压腔中。
空气通过设备对其进行的一级压缩、二级压缩和三级压缩之后，可以在压力的作用下进入储气罐中，最终投入到实际生产中。
1.2硬件系统在选用空气压缩机自动控制的主机时，主要考虑的因素是运行速度和可靠性。
基于此，将酷睿2 CPU、4G内存等作为主机设备，并遵循标准的Modbus通讯协议，将空压机的单片机作为现场控制机。
通过现场数据总线，确保在较长距离通讯范围内的通讯信号流畅。
在总控制室接收通讯信号并经由ADAM转换器转换，最终经过RS232总线进入主机。
1.3软件系统Windows7是控制系统中主要的软件平台系统，同时辅以GE公司的IFIX组态软件。
该软件是一个全集成式工业自动化实时监控软件（Fully Integrated Control System），具有高效性和实用性，是真正的分布式网络处理系统。
不仅可以实现不同种类软硬平台的联接，而且能实现网络上各点之间的透明访问。
空压机电机控制系统课件
智能化与网络化的发展
智能化
通过引入人工智能和大数据技术，实现空压机电机控制系统 的智能化，能够对系统进行实时监测、故障诊断和预测性维 护，提高系统的可靠性和安全性。
网络化
通过实现空压机电机控制系统与工业互联网的连接，实现系 统的远程监控和数据共享，提高系统的可维护性和可操作性 。同时，网络化的发展也将为系统的扩展和升级提供便利。
它通过电磁感应原理，将电能转换为机械能，从而驱动压缩机的活塞或转子进行往 复运动或旋转运动。
根据不同的应用需求，电机有多种类型，如交流电机、直流电机和永磁同步电机等 。
控制系统的原理
01
控制系统负责对电机进行控制和调节，以确保空压机系 统的稳定运行。
02
它通过接收传感器信号，根据设定的控制算法和控制逻 辑，输出控制信号给执行器，以调节电机的运行状态。
Hale Waihona Puke 更换磨损部件定期更换磨损的轴承、密 封件和其他关键部件，确 保系统的正常运行。
校准
对电机控制系统进行校准 ，确保其性能参数符合要 求。
常见故障与排除方法
电气故障
01
检查电气连接是否良好，检查电机和控制线路是否有损坏，必
要时进行更换。
机械故障
02
检查轴承、齿轮和其他机械部件是否有磨损或损坏，必要时进
当系统出现异常情况时，控制 系统能够及时响应，采取相应 的保护措施，防止设备损坏和 事故发生。
节能降耗
通过对电机的优化控制，降低 能耗，提高运行效率。
远程监控
通过通讯接口与上位机连接， 实现远程监控和数据采集，方
便对系统的管理和维护。
空压机电机控制系统的工作原
02
理
电机的工作原理
空气压缩机自动控制技术研究
空气压缩机自动控制技术研究摘要：在生产过程中，往往保证中央机组能够正常地通过压缩空气生产，并配备一个合理的、科学的空压机室。
同时，生产车间还应配备专业的空气过滤仪器、水泵和干机等设备。
空气压缩机供气系统主要由储气罐、阀门和连接管道组成。
此外，在实际工作中，有关人员还必须确保空气压缩机自动控制技术包括制冷系统和空气压缩系统，并利用先进的科学信息技术根据实际情况控制空气压缩机，从而大大提高操作效率同时，企业不断完善空压机自动控制技术，使终端设备满足企业生产需求，充分保证最终运行效率。
关键词：空气压缩机；自动控制技术；研究引言压缩机由于压力适应范围宽、压缩效率高等突出优势在化工行业具有十分重要的地位。
但是，离心式也存在故障率高、振动大等问题。
应达到99%及以上的运转率，所以压缩机均应具备完善的监护系统，基于PLC和组态软件的控制技术可以更好地完善压缩机等工业生产设备的自动化程度。
西门子系列PLC已经广泛应用于现代工业控制领域，其系列产品具有稳定性高、性价比强等许多优点，其中的S7-300型PLC属于模块化中小型PLC控制系统，主要包括CPU模块、PLC电源等模块。
自动控制系统，其具有数据显示、报警停机等功能，可快速反馈故障，并采用PID变频为辅助，调节负荷。
文中将对控制系统硬件进行选型和合理的摆放设计，基于此进行软件编程，利用西门子S7-300型PLC对压缩机参数进行扫描，通过MCGS组态软件设计人机界面，显示离心机的控制系统信息，使操作人员对数据能够实时地监控，并掌握离心机各部分的压力、温度、振动等信息，以判断设备运转是否正常。
1空气压缩机的工作原理离心式空气压缩机，各压缩机及压缩等级为三级压缩。
三级压缩程序如下:发动机带动叶轮不停转动，空气通过过滤网过滤，进入一级压缩腔，即一级压缩；在离心力作用下，空气流入一次压缩腔壁，空气进入腔壁孔，进入二次压缩腔，即二次压缩；空气通过二级壁压力进入三级压缩腔，二级壁压力是三级压缩。
基于PLC的煤矿空压机控制系统设计设计
基于PLC的煤矿空压机控制系统设计设计煤矿空压机控制系统是煤矿生产过程中必不可少的一个环节，它的稳定性和可靠性对煤矿生产效率和安全性具有重要影响。
基于PLC（可编程逻辑控制器）的煤矿空压机控制系统设计，能够实现对空压机的自动化控制和监测，从而提高系统的稳定性和可靠性。
首先，对于煤矿空压机控制系统设计，我们需要考虑以下几个方面：1.空压机运行状态监测：通过传感器实时监测空压机的运行状态，包括转速、运行时间、温度和压力等参数。
PLC根据这些数据可以进行故障检测和预警，及时提醒操作人员进行维护和保养。
2.控制策略设计：根据煤矿生产需求，设计合理的控制策略。
根据工艺要求，设定压缩空气的压力范围和波动要求。
通过PLC的编程功能，可以设定运行参数和自动调整工作模式，以实现最佳的能耗和性能。
3.带载和无载运行切换：根据实际工作要求，需要设计带载和无载运行切换的功能。
通过PLC的控制，可以实现按需切换运行模式，提高能源利用效率。
4.故障响应和报警机制：针对空压机可能出现的故障情况，设计相应的故障检测和报警机制。
当空压机出现故障时，PLC能够发送报警信号，及时通知维修人员进行处理。
在系统设计过程中，可以采用以下步骤：1.确定功能需求和技术指标：根据具体的煤矿空压机控制要求，确定系统的功能需求和技术指标，包括运行参数、安全要求和可靠性要求等。
2.系统结构设计：根据需求和指标，设计系统的硬件结构和软件框架。
确定PLC的品牌和型号，选择适宜的传感器和执行器，并设计合理的通信接口和数据处理算法。
3.软件编程：根据系统设计要求，进行PLC的软件编程工作。
编写逻辑控制程序，实现各种控制功能和监测功能。
优化程序结构，提高系统的运行效率和可靠性。
4.系统测试和调试：在完成软件编程后，进行系统的测试和调试工作。
通过实际运行测试，验证系统的功能和性能是否满足需求。
根据测试结果进行相应的调整和优化。
5.系统运行和维护：系统投入运行后，进行日常的监测和维护工作。
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摘要：随着通讯技术、计算机技术和自动控制技术的迅速发展, 煤矿生产监控系统日趋向网络化、智能化和管理控制一体化的方向发展。
本设计应用PLG计算
机技术实现压风机综合自动化控制，将计算机控制技术、网络技术、工业视频技术、光纤通讯技术和电力电子技术应用于煤矿压风机综合自动化控制系统，实现了压风机的自动控制及实时在线监测。
关键词: 压风机自动化控制优化设计
、, 、-
前言
压风机担负着矿井的压缩空气生产任务，为煤炭生产过程中提供风动力。
传统的控制方法是：单台独立控制，单纯靠人工开停机，不能很好地控制压风机的运行，很难保证压缩空气的供气质量，也不利于对压风机的维护管理，同时加大了操作维护人员的工作量。
对压风机的使用寿命也有很大的影响，为此，本设计应用PLC、计算机控制技术、网络技术、工业电视技术、光纤通讯技术和电力电子技术将多台并网运行的压风机实现集中控制，采集处理电机电流、电压信号，温度、压力信号，并上传后台，实现空压机各种保护、报警、监控功能。
充分发挥出各台压风机的性能，使系统在保证供气质量的前提下，实现最大限度的节能运行，保证各种保护有效可靠，延长压风机的使用寿命，有利于压风机的维护。
1、压风机自动化控制系统结构
压风机集中控制系统组成系统图如图1所示，有上位监控主机、PLC下位机、传感器、交换机、视频摄像机等组成。
自动化信息网体系结构
图1系统结构图
完成压风机远程参数的监控、运行参数设置及其数据处理、查询等功能。
PLC 下位机系统：现场PLC 控制系统选用西门子S7-300系列可编程序控制器 作为监控核心。
充分利用可编程序控制器能适应各种恶劣现场条件，现场抗干扰 能力强的特点，且安装维护方便，其模块化结构，配置相应的通讯接口与各压风 机控制器通讯；与上位计算机进行通讯可以采用 Profibus 或工业以太网；系统 配置合理，技术可行，完全可以满足现场使用要求。
该部分主要是根据设定的操 作方式，实时采集总管空气压力自动控制各台压风机运行及保护功能。
现场传感器实时采集现场物理量信号，并将其转换为标准电信号传送给 CPU 本系统现场使用的传感器较多，如压力、温度、电流、电压、功率、电量等等。
为减少传输误差，提高检测精度，均选用带变送器，性能可靠，寿命长，输出标 准电流信号4—20mA 的传感器，直接采集现场信号，并配以二线制
RVVP 电缆单 独传送，以进一步提高整套系统的可靠性。
压力变送器采用 GPT 系列变送器，作为一种能够将压力信号直接转换为
4—20mA 标准电流输出的压力变送单元，其核心传感器采用了经激光烧刻补偿技 术制造的扩散硅进口器件， 由传感器生成的电信号经过变送电路完成放大、 线性 修正、温度补企业内部信息网
企业内部网
用户计算机
现场以太网交换机
过程监控层
设备接入层 现场模拟量数
字量采集控制 摄像机摄像机摄像机
上位工控机系统由工业控制计算机、后备电源
(UPS)、打印机等组成；其主要
站企业内部以太网交换机 光
纤
PLC PLC
工业监控主机
(上位机) 视频服务器
PLC
偿、电流转换，最终形成与被测压力成正比的4-20mA标准输出。
该变送器采用独特的一体化全不锈钢免维护结构，具有良好的密封、散热和抗震、耐腐蚀性能，加上输出传送方式具有长线抗干扰能力，使变送器能够在测量现场恶劣环境下长期在线工作。
2、系统主要功能特点
2.1能够自动采集、显示压风机的各种运行参数，控制压风机运行。
2.2能够根据检测到的信号判断压风机的工作情况，故障时能及时发出报警信号，并根据故障类型停止压风机。
2.3有启动功能、停止功能、正常停车功能、故障停车功能、紧急停车功能、预告功能、保护及故障报警功能
2.4系统通过PLC及控制网络可方便地采集现场设备开/停及故障状态、电机电流等实时数据。
2.5具有多种控制方式根据系统设置，该系统可以实现以下集中方式下：
PLC自动集控方式：
在该模式下PLC B据设定的工作时间和工作压力值、总管当前实时压力值，自动判断当前投入/切除系统中的压风机台数，经特定的运算处理，以便对运行中的压风机进行加载或者卸荷或切除系统、投入系统工作。
就地控制方式：该工作模式为通过就地操作台上的触摸屏按钮或者操作台按钮来独立控制每台压风机的启动或停机。
远程控制方式在该模式下，通过上位计算机的操作来在控制各压风机系统的运行。
系统对操作员有权限管理，有一定的权限的操作员才可以进行远程操作。
2.6实现自动恒压供风当系统在自动集控工作方式时，系统根据设定的供气压力值，自动控制卸荷或加载。
当压力值当风压达到设定值时，自动停机（卸荷）；风压降到低值时，
自动启动或关闭卸荷阀。
2.7安全可靠地报警保护每台压风机均可具有：出气压力超限保护、出气超温保护、吸气阻力过大保护、润滑油超温保护、润滑油量不足保护、主电机超载保护、冷却风机超载保护等功能。
3、系统软件配置、编程
本系统的上位机监控软件工作环境采用Win2000 Pro 或WIN xp 操作系统，采用组态王组态软件。
实现数据的传输、处理，并满足各种画面、曲线、报表打印、自动告警的功能要求。
并在软件编程上采取相应的措施，进一步提高系统运行的可靠性。
下位机软件设计主要为PLC监控软件的设计，在本系统中为重要软件设计部分。
该系统软件的开发环境为SIEMENS SIMATIC STEP7 V4.编程软件，用模块式结构程序方式编程，这样既可增强程序的可读性，方便调试和维护工作，又能使数据库结构统一，方便KINGVIEW组态时变量标签的统一编制和设备状态的统一。
程序主要分为: 通讯子程序、风机控制子程序、数据处理子程序、保护功能处理子程序等。
4、结束语本控制系统投入运行来，系统性能一直稳定可靠，故障率低，维修量小，并具有如下的优点：
①自动化程度高，同时具有多种控制方式，多种方式互为备用。
②合理的使用多台风机，使其循环工作，在保证有备用的情况下，延长了每台风机的使用寿命。
③设备有完善的故障判断、显示、记忆功能，可为操作人员迅速排除故障提供方便。
④系统的输出数据完整，准确，极大的方便了日常数据管理。