羅茨風機自動化檢測控制系統(tǒng)

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來，錦工致力于新產品的研發(fā)，新產品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。
本系統(tǒng)共有三種運行方式可供選擇，即“就地”、“遠控”、“自動”；在觸摸屏上我們可以選擇就地或遠控兩種方式。
在我們的集控室羅茨風機供電界面上有一個自動/半自動轉換開關，當我們在觸摸屏上設置了遠控方式時，此開關才會有效，當我們選擇自動時，羅茨風機進入自動運行狀態(tài)，此時，不管是現(xiàn)場觸摸屏，還是集控室，都不能進行控制，只能進行監(jiān)測羅茨風機的運行參數(shù)：當我們選擇半自動時，羅茨風機進入半自動運行方式，此時，可以用集控室的控制終端進行控制；當我們把現(xiàn)場觸摸屏打到就地時，就只能進行現(xiàn)場的觸摸控制。
羅茨風機監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設計
羅茨鼓風機自動控制原理
監(jiān)測系統(tǒng)由各類傳感器、電量變送器、工控機和其他外圍設備組成，系統(tǒng)結構如下所示，各環(huán)節(jié)的設計充分考慮礦井含塵、潮濕、氣流脈動的惡劣通風環(huán)境，以及其他電器設備的電磁干擾。在各類傳感器選型除了滿足精度的基礎上，也極其注重設備的抗干擾性能。
羅茨風機參數(shù)的監(jiān)測
通過以上的分析可知，為了達到主通羅茨風機性能在線監(jiān)測的目的，應實時在線監(jiān)測以下主要參數(shù)：平均流速、礦井負壓、羅茨鼓風機入口靜壓、電機有功功率、電流、電壓、氣體密度，轉速等。根據(jù)以上參數(shù)可求得羅茨風機的各項性能指標，再根據(jù)相似原理換算至規(guī)定狀態(tài)下即可繪制通羅茨風機的性能曲線。
羅茨鼓風機監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設計
可編程邏輯控制器的羅茨風機自動監(jiān)控設計
整個系統(tǒng)按照功能可以分為三大部分：信號檢測部分、數(shù)據(jù)采集處理部分、上位機和觸摸屏部分。
電機振動參數(shù)由安裝在羅茨風機軸承上的速度傳感器及變換器傳送至PLC的模擬量模塊。
溫度監(jiān)測部分是由內置在電機的PT100熱電阻傳感器和變送器、智能儀表（溫度巡檢儀）構成，多路電機溫度參數(shù)在控制柜巡回顯示，同時溫度巡檢儀與PLC進行通信，將參數(shù)上傳。
壓差參數(shù)是由相應的壓差和負壓傳感器傳送給PLC的模擬量模塊進行處理。
電氣參數(shù)由安裝在各開關柜內的智能綜保單元與PLC以通訊的方式進行信息傳送，同時對電機的控制命令也經由綜保單元實現(xiàn)，傳送的電氣參數(shù)有電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率等多種參數(shù)。
PLC模塊軟件設計
PLC的監(jiān)控程序包括系統(tǒng)監(jiān)控程序和用戶監(jiān)控程序兩部分。由于考慮到羅茨鼓風機運行的重要性，采用了三級操作模式，即手動操作開關、就地觸摸屏控制、上位機遙控操作，其中對于羅茨風機的啟停操作也運用了兩種方式，一種通過CP340給綜保裝置發(fā)遙控命令，利用綜保裝置的遙信狀態(tài)當作反校模式；另一種是通過DO模塊直接接線到高壓開關的合分向繼電器線圈，這樣確保了羅茨風機高壓開關操作的可靠性。
CP340模塊與多臺綜保裝置通過RS485接口利用其自定義的協(xié)議進行問答式通訊，考慮到電氣量的特殊性，我們在設置相隔150M與每臺綜保裝置循環(huán)進行通信；另一塊CP340模塊也通過RS485接口利用其自定義協(xié)議與溫度巡檢儀進行通信，考慮到溫度參數(shù)變化的遲緩性及合理分配CUP的資源，設置循環(huán)通信時間為5分鐘。整個系統(tǒng)中延時及分析判斷的中間狀態(tài)都在PLC內部完成，充分利用了PLC的內部資源。
用PLC實現(xiàn)羅茨風機的自動控制
本系統(tǒng)采用了分塊程序結構編程，分塊程序是指把一個工程的全部任務分成多個任務模塊，每個模塊的控制任務則根據(jù)具體情況編寫相應的子程序進行處理，在程序執(zhí)行過程中，CPU不斷掃描主程序OB1碰到子程序調用指令就轉移到相應的子程序中執(zhí)行。分塊程序雖然結構復雜一點，但是可以把一個復雜的控制任務分解成多個簡單的控制任務，分塊程序有利于程序員編寫，而且程序調試起來也比較簡單。

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