引言

    空壓機作為煤礦生產(chǎn)的四大件設(shè)備之一，它的安全與高效運轉(zhuǎn)是保證煤礦安全高效人性化工作的前提條件。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》法規(guī)，必須對空壓機運轉(zhuǎn)過程中主要技術(shù)參數(shù)進行實時監(jiān)控與安全保護?？諌簷C是煤礦大型共用耗電裝備，各礦井用風設(shè)備包括井口絞車系統(tǒng)、井上下裝卸載、井下巷道噴漿等，而且用風時間不統(tǒng)一，用風量不穩(wěn)定，因此空壓機必須連續(xù)運轉(zhuǎn)，當用風量小時導(dǎo)致空壓機長時間低壓負荷運行，電能損耗增大并加劇了設(shè)備的磨損，增加了運行成本。如負荷小時將設(shè)備停機（或部分設(shè)備停機），將導(dǎo)致操作頻繁，縮短設(shè)備壽命，而且會影響用風設(shè)備及風動工具的正常工作。

    例如某煤礦案例，有四臺壓縮機現(xiàn)在各自獨立操作運行，并具有監(jiān)測本壓風機各個運行環(huán)節(jié)的主要參數(shù)作用，在控制供風壓力方面各臺壓風機均以本機的監(jiān)測為主，這種控制方法在獨立供氣管道運行時可以使用，但是在多臺機器同時并網(wǎng)工作時出現(xiàn)一些不合理的運行狀況：在多臺壓風機設(shè)定工作壓力一致時，常出現(xiàn)一臺或多臺連續(xù)運行不卸荷，而另一臺長期不運行或不加載的狀況，同時還會出現(xiàn)多臺同時投入加載運行或同時卸載的狀況。單純靠人工開停機也不能很好控制壓風機的運行時間均等，很難保證壓縮空氣的供氣質(zhì)量，也不利于對壓風機的維護管理，同時加大了操作維護人員的工作量。對壓風機的使用壽命也有很大的影響，為此有必要將多臺并網(wǎng)運行的壓風機集中控制聯(lián)網(wǎng)，充分發(fā)揮各壓風機的性能，使系統(tǒng)在保證供氣質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)最大限度的節(jié)能與運行時間的均等，延長壓風機的使用壽命，有利于壓風機的維護。

    控制系統(tǒng)方案

    1控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

    壓風機集中控制系統(tǒng)組成系統(tǒng)圖如圖1所示，有上位工控機系統(tǒng)、plc下位機、傳感器、觸摸屏等組成。上位工控機系統(tǒng)由工業(yè)控制計算機、后備電源（ups）、打印機等組成；其主要完成壓風機遠程參數(shù)的監(jiān)控、運行參數(shù)設(shè)置及其數(shù)據(jù)處理、查詢等功能。plc下位機系統(tǒng)：現(xiàn)場plc控制系統(tǒng)選用西門子s7-300系列可編程序控制器作為監(jiān)控核心。充分利用可編程序控制器能適應(yīng)各種惡劣現(xiàn)場條件，現(xiàn)場抗干擾能力強的特點，且安裝維護方便，其模塊化結(jié)構(gòu)，配置相應(yīng)的通訊接口與各壓風機控制器通訊；與上位計算機進行通訊可以采用profibus或工業(yè)以太網(wǎng)；系統(tǒng)配置合理，技術(shù)可行，完全可以滿足現(xiàn)場使用要求。該部分主要是根據(jù)設(shè)定的操作方式，實時采集總管空氣壓力，自動控制各臺壓風機運行及保護功能?，F(xiàn)場傳感器實時采集現(xiàn)場物理量信號，并將其轉(zhuǎn)換為標準電信號傳送給cpu。本系統(tǒng)現(xiàn)場使用的傳感器較多，如壓力、溫度、電流、電壓、功率、電量等等。為減少傳輸誤差，提高檢測精度，均選用帶變送器，性能可靠，壽命長，輸出標準電流信號4-20ma的傳感器，直接采集現(xiàn)場信號，并配以二線制rvvp電纜單獨傳送，以進一步提高整套系統(tǒng)的可靠性。

    壓力變送器采用gpt系列變送器，作為一種能夠?qū)毫π盘栔苯愚D(zhuǎn)換為4-20ma標準電流輸出的壓力變送單元，其核心傳感器采用了經(jīng)激光燒刻補償技術(shù)制造的擴散硅進口器件，由傳感器生成的電信號經(jīng)過變送電路完成放大、線性修正、溫度補償、電流轉(zhuǎn)換，最終形成與被測壓力成正比的4-20ma標準輸出。該變送器采用獨特的一體化全不銹鋼免維護結(jié)構(gòu)，具有良好的密封、散熱和抗震、耐腐蝕性能，加上輸出傳送方式具有長線抗干擾能力，使變送器能夠在測量現(xiàn)場惡劣環(huán)境下長期在線工作。

2系統(tǒng)功能設(shè)計

    （1）能夠自動采集、顯示壓風機的各種運行參數(shù)，控制壓風機運行。

    （2）能夠根據(jù)檢測到的信號判斷壓風機的工作情況，故障時能及時發(fā)出報警信號，并根據(jù)故障類型停止壓風機。

    （3）有啟動、停止、正常停車、故障停車、緊急停車、預(yù)告、保護及故障報警功能。

    （4）系統(tǒng)通過plc及控制網(wǎng)絡(luò)可方便地采集現(xiàn)場設(shè)備開/停及故障狀態(tài)、電機電流等實時數(shù)據(jù)。

    （5）實現(xiàn)自動（動態(tài)）恒壓供風。當系統(tǒng)在自動集控工作方式時，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的供氣壓力值，自動控制卸荷或加載。當壓力值當風壓達到設(shè)定值時，自動停機（卸荷）；風壓降到低值時，自動啟動或關(guān)閉卸荷閥。

    （6）安全可靠地報警保護。每臺壓風機均可具有：出氣壓力超限保護、出氣超溫保護、吸氣阻力過大保護、潤滑油超溫保護、潤滑油量不足保護、主電機超載保護、冷卻風機超載保護等功能。