空压机自动化控制方案设计

自动化控制系统设计方案

引言概述:

自动化控制系统是现代工业生产中不可或缺的重要组成部分。它通过采集、传输、处理和控制信息，实现对生产过程的自动化管理，提高生产效率和质量。本文将详细阐述自动化控制系统设计方案的五个部分，包括系统需求分析、硬件选型、软件开发、系统集成和测试、系统维护。

一、系统需求分析:

1.1 确定系统目标和功能需求：首先，需要明确系统的目标，例如提高生产效率、降低成本等。然后，根据生产过程的特点和需求，确定系统的功能需求，如数据采集、控制算法等。

1.2 确定系统性能指标：根据生产过程的要求，确定系统的性能指标，如响应时间、精度、可靠性等，以保证系统能够满足实际应用的需要。

1.3 分析系统的输入输出要求：对于自动化控制系统来说，输入包括传感器采集的数据，输出包括控制信号等。通过分析输入输出要求，确定系统所需的传感器、执行器等设备。

二、硬件选型:

2.1 选择适合的传感器和执行器：根据系统的需求和性能指标，选择适合的传感器和执行器。例如，对于温度控制系统，可以选择温度传感器和电磁阀作为输入输出设备。

2.2 选择合适的控制器：根据系统的复杂程度和性能要求，选择合适的控制器。常见的控制器包括PLC、DCS等，可以根据具体情况选择。 2.3 设计合理的通信网络：对于分布式控制系统，需要设计合理的通信网络，确保传感器和执行器能够正常通信。可以选择以太网、CAN总线等通信方式。

三、软件开发:

3.1 编写控制算法：根据系统的控制需求，编写控制算法。可以使用传统的PID控制算法，也可以使用先进的模糊控制、神经网络控制等算法，以实现更高的控制精度和性能。

3.2 开发人机界面：为了方便操作和监控系统，需要开发人机界面。可以使用图形化界面，提供实时数据显示、报警信息等功能，使操作人员能够直观地了解系统状态。

3.3 进行软件调试和优化：在软件开发完成后，需要进行调试和优化，确保软件的稳定性和可靠性。可以通过模拟实验和实际测试，对软件进行验证和调整。

空压机自控系统改造的设计与实现

罗凤菊莱芜钢铁公司自动化部，山东莱芜271104

[摘要]简述了莱芜钢铁公司原空压机控制系统存在的不足，详细阐述了新系统结构的设计与功能实

现及其创造的经济效益。

控制系统；连接；自修正程序

TH45B1006-6764(2012)03-0069-02

DesignandImplementationofAutomaticControlSystem

ReconstructionofAirCompressor

LUOFeng-j

u@@[1]王立新.模糊系统及模糊控制教程[M]北京：北京清华大学出版社，2003.

@@[2]张怀勇.西门子自动化系统实战[M]北京：人民邮电出版社，2007.@@[3]邱公伟.可编程控制器网络通信及应用[M]北京：清华大学出版社，1999，26-27.

2011-11-18

作者简介：罗凤菊（1986-），女，2009年毕业于山东工商学院信息管

理专业，获得学士学位，助理工程师，现从事自动化控制系统的研发

和维护工作。

自动化控制系统设计方案

引言概述：

自动化控制系统是现代工业生产中的重要组成部份，它能够提高生产效率、降低成本、提高产品质量。设计一个合理的自动化控制系统方案对于企业的发展至关重要。本文将从硬件选型、软件设计、通信网络、安全性和可靠性等方面介绍一个完善的自动化控制系统设计方案。

一、硬件选型

1.1 选择适合的控制器：根据控制系统的需求，选择性能稳定、可靠性高的控制器，如PLC、DCS等。

1.2 选用合适的传感器和执行器：根据控制系统的具体要求，选择适合的传感器和执行器，如温度传感器、机电执行器等。

1.3 电源和接线选型：选择合适的电源和接线材料，确保系统稳定可靠。

二、软件设计

2.1 确定控制算法：根据系统的控制需求，设计合适的控制算法，如PID控制、含糊控制等。

2.2 编写控制程序：根据控制算法，编写相应的控制程序，确保系统能够按照预定的控制逻辑运行。

2.3 调试和优化：在实际运行中对控制程序进行调试和优化，确保系统运行稳定、效率高。

三、通信网络 3.1 选择合适的通信协议：根据系统的通信需求，选择适合的通信协议，如Modbus、Profibus等。

3.2 设计网络拓扑结构：根据系统的通信规模和复杂度，设计合适的网络拓扑结构，确保通信畅通。

3.3 确保通信安全：采取相应的安全措施，如数据加密、防火墙等，确保通信过程安全可靠。

四、安全性

4.1 设计安全控制策略：在系统设计阶段就考虑安全性问题，设计合适的安全控制策略，确保系统运行安全。

4.2 安全监控和报警：设计安全监控系统，及时监测系统运行状态，设定相应的报警机制，确保及时处理异常情况。

4.3 定期维护和更新：定期对系统进行维护和更新，确保系统设备正常运行，防止安全隐患。

五、可靠性

5.1 设计冗余系统：在系统设计中考虑冗余系统，确保系统在部份设备故障时仍能正常运行。

5.2 定期检测和维护：定期对系统进行检测和维护，发现问题及时处理，确保系统可靠性。

科技信息　０机械与电子０　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１１年第２７期　空气压缩机集中控制系统方案设计　庄稼　（神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司烯烃公司　宁夏灵武７５０４１　１）　【摘要】空压机集中监控系统的目的是解决目前空压机运行的不稳定性及压风机房操作、运行和管理效率低下．浪费人力、物力的问题．　加快信息传递、交换和处理速度，保证监控系统的安全性和可靠性，提高控制系统的自动化、智能化和人性化水平。　【关键词】压缩机；控制系统；方案设计；ＰＬＣ；可靠性；安全性；经济性；智能化；自动化　０引言　系统设计的原则是：根据控制任务．在最大限度地满足生产机械　或生产工艺对电气控制要求的前提下．运行稳定．安全可靠。操作简　单．维护方便　任何一个电气控制系统所要完成的控制任务．都是为了　满足被控对象（生产控制设备、自动化生产线、生产工艺过程等）提出的　各种性能指标，提高劳动生产率．保证产品的质量，减轻劳动强度和危　害程度，提升自动化水平。因此，在设计控制系统时．遵循了以下基本　原则：　（１）最大限度地满足被控对象的各项性能指标。　ｆ２）确保控制系统的安全可靠　（３）力求控制系统简单．易于维护。　（４）留有适当的余量　１　系统监控对象过程工艺描述　空压机优其在矿山）的长期运行中．为了保证生产的正常进行．空　压机必须连续安全正常运转．而保证空压机正常工作的主要因素有四　个：即风、油、水、电，这是因为：　１．１风一风压是空压机工作的主要标志。风压过低．会影响生产．但风　压过高，会增加电能消耗，如果风压超过空压机设备的受压能力．就会　发生爆炸事故　所以．风压应控制在规定的范围内　１．２油一润滑油是保证空压机正常运转的重要因素　如果润滑油量不　够或油质不好．就会使空压机各个润滑部位的摩擦温度升高．甚至造　成机件过热而发生事故，致使机器无法继续运转。所以，要经常检查油　压及其各部分的润滑情况　１．３水一冷却水是水冷式空压机不可缺少的　如果冷却水量供应不足　或中断．就会使气缸温度显著升高．致使润滑油汽化烧焦．与高温压缩　空气相接触就会有爆炸的危险．同时．空压机冷却不良，就会增大功　耗．降低生产效率。所以．要经常检查冷却水的流动情况、水温和水位　等工作参数。　１＿４电一电是空压机的动力。电气设备如果维护不好．发生故障．就会　使机器无法运转。所以．要经常检查电器的工作情况．注意电流、电压　的数值和电动机的温度等。　２方案的比较及选择　２．１　以ＰＣ机为控制核心的监控系统　以Ｐｃ机为核心的监控系统在中小型应用中占有较大的比例．由　于其结构简单、操作简便、技术开放。并且拥有极为丰富的应用软件资　源，从而深得开发人员的青睐　此类监控系统的特点是：输入输出装置　制作为板卡的形式，并将板卡直接与Ｐｃ机的系统总线相连　即直接插　在计算机主机的扩展槽上　２－２以单片机为控制核心的监控系统　这种控制方式应用也比较多．是因为单片机应用比较灵活、功能　强、响应速度快、硬件体积小、重量轻。但是采用单片机来控制，还有许　多不足之处：首先，需要自己设计各种检测和控制电路．系统开发周期　较长；其次．单片机本身的抗千扰性较差．如果用于工业控制．要求具　有较高的硬件和软件设计水平．需要采用大量的硬件、软件方面的抗　干扰措施．才能保证系统长期稳定可靠的运行：最后．单片机电路非模　块化结构．故障查找比较困难．给维护带来很多不便　２－３　以ＰＬＣ为控制核心的监控系统　可编程逻辑控制器是一种成熟的工业控制器．它以微处理器为核　心，是微机技术与继电器常规控制概念相结合的产物．主要应用于工　业控制。以ＰＬＣ为控制核心的监控系统．是将空压机的参数信息经各　类传感器或变送器转换成标准信号或数字逻辑信号后再进ＰＬＣ　从价　格来说，对于低端应用．ＰＬＣ比单片机的价格要贵许多．但比起Ｐｃ机．　则具有较好的性价比　（１）ＰＬＣ相比单片机和Ｐｃ机的优点　１）ＰＬＣ的可靠性特别高．抗干扰能力强．能适应各种恶劣的工业　环境　ＰＬＣ采用光电耦合隔离及各种滤波方法、有效地防止干扰信号　的进人。内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰。电源使用开关电源，防止　引入电源干扰　ＰＬＣ的平均无故障时间达到数万个小时以上　２）采用模块化结构．硬件配套齐全，用户使用灵活方便。ＰＬＣ产品　已经标准化、系列化、模块化．配备有品种齐全的各种硬件装置供用户　选用．用户能灵活方便地进行系统配置．组成不同功能和不同规模的　系统　硬件配置确定后．可以通过修改用户程序．方便快速地适应工艺　条件的变化。　３）系统的设计、安装和调试工作量少。ＰＬＣ用软件功能取代了继　电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控　制柜的设计、安装和接线的工作量大大减少。ＰＬＣ的程序的模拟调试　简单．在现场统调过程中发现问题一般通过修改程序就可以解决　４）维护方便。ＰＬＣ的故障率低．且具有完善的自诊断和显示功能。　（２）ＰＬＣ控制与继电器控制的不同之处　１）控制逻辑　继电器控制逻辑采用硬接线逻辑．由继电器触点的串联或并联及　延时继电器的滞后动作等组合成控制逻辑．其接线多而复杂、体积大、　功耗大、故障率高，一旦系统构成后，想再改动或增加功能都很困难。　另外．继电器触点数目有限．灵活性和扩展性很差　而ＰＬＣ采用存储　逻辑．其控制逻辑以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑．只需改　变程序即可．故称为“软接线”，其接线少，体积小，因此灵活性和扩展　性都很好　除此之外．ＰＬＣ由中大规模集成电路组成，功耗小。　２）５２作方式　电源接通时．继电器控制线路中各继电器同时都处于受控状态，　它属于并联工作方式　而ＰＬＣ的控制逻辑中．各内部器件都处于周期　性循环扫描中．属于串联工作方式　３）可靠性和可维护性　继电器控制逻辑使用了大量的机械触点．连线多．触点开闭时会　受到电弧的损坏．并有机械磨损，寿命短．因此可靠性和可维护性差。　而ＰＬＣ采用微电子技术．大量的开关动作由无触点的半导体电路来　完成，体积小、寿命长、可靠性高。ＰＬＣ还配有自检和监督功能，能检查　出自身的故障，并随时显示给操作人员，还能动态地监视控制程序的　执行情况．为现场调试和维护提供了方便　４、控制速度　继电器控制逻辑依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，触　点的开闭动作一般在几十ｍｓ数量级　另外．机械触点还会出现抖动问　题　而ＰＬＣ是由程序指令控制半导体电路来实现控制，属于无触点控　制．速度极快．一般一条用户指令的执行时间在数量级，且不会出现　抖动。　５　定时控制　继电器控制逻辑利用时间继电器进行时间控制。一般来说，时间　继电器存在定时精度不高，定时范围窄，且易受环境湿度和温度变化　的影响．调整时间困难等问题　ＰＬＣ使用半导体集成电路做定时器，精　度相当高．且定时时间不受环境的影响．定时范围一般从Ｏ．ＯＯｌｓ到若　干天或更长　用户可根据需要在程序中设置定时值，然后由软件来控　制定时时间　（下转第１１４页）