空压机监控系统研究与设计
摘要：在现代化信息技术飞速发展的推动下，空压机远程监控成为一件可行之事，能够在很大程度上做到对“以人为本”管理理念的迎合，很好地满足无人值守、减员增效等数字化化工重要要求，本文对空压机监控系统进行研究与设计。
关键词：空压机，远程监控，系统设计
作为化工生产中的重要组成部分之一，空压机在化工领域的重要性十分突出，它能够为全部风动设备提供动力来源，若是存在地下作业，还能为压风自救提供重要气源，故而其安全与经济运行会在很大程度上为化工安全生产提供保证。长时间以来，化工空压机监控都主要对就地模式予以采用，各压风机机房都对人工全天候值守提出严格要求。不过，因为空压机会产生很大的噪音，严重威胁值守人员的身心健康，这对空压机远程监控作业的实现提出需求。
1系统思路及其模块设计
在对本文空压机远程监控系统进行研究和设计之时，重点放在以组态王软件为基础的监控界面的设计及其实现之上，概括而言，系统通过PLC达到控制目的，并借助于组态王软件的支持，实现对空压机各项数据运行情况的密切、实时监控。其中，PLC主要对空压机的数据信息及其启动与停止进行远程采集以及实时控制，组态王则对相关的温度、压力等信息进行读取，为监控作业人员提供便利，使其能够随时了解系统信息，并在此基础之上作出调整，为程序正常运行提供切实保证。
1.1数据采集与处理
在各相关传感器以及数据采集设备执行具体的数据采集和处理任务之时，任务的具体执行接受PLC的控制，所用PLC设定为西门子可编程控制器224XP。对于空压机一二级排气、冷却水、润滑油以及电机等温度数据信息的采集，由PT100系列wzpj-236一体化温度变送器来完成具体的任务，而对应的压力数据信
息的采集，则通过JK系压力变送器来实现。一般情况下，为了更加高效地做好对设备故障的预防工作，需要由空压机电动机轴振动情况检测作业的顺利、高效以及精准开展为其提供前提保证，故而，还需要从严格意义上做好对轴振动信息的检测，该项工作由GW-SZD型轴振动检测仪来完成。进一步地，在EM231扩展模块的运行支持下，完成对各个模拟量的采集任务，具体的检测信号为电流信号，信号值在2-20mA范围内。相关电参数信息的采集则借助EDA9033A来完成，为了实现对各电参数采集模块之间连接的有效建立，需要对RS485总线加以运用。编程人员编写CPU控制程序，通过发布相应的控制指令，各数据信息采集处理设备执行相对应的采集和处理任务，并以此为基础，经由数据通信模块向上位机监控模块传输处理之后的参数，由上机位显示模块执行数据信息显示任务。
1.2远程监控与预警
系统上位机监控功能由组态王6.35软件来实现，以上位机人机交互界面的主画面显示情况为依据，监控作业人员可进一步利用上位监控机执行对空压机的远程启动与停止控制操作，同时，进行手动与自动两种模式的便捷切换。通过对直观数据以及趋势曲线的显示与观察，监控作业人员可以达到实时、远程、高效监控各检测数据的目的，对空压机各项温度以及压力参数均有涉及。
1.3故障诊断
基于CLIPS专家系统工具的支持，执行对系统故障诊断功能的开发任务。一般地，对CLIPS进行事实库、规则库以及推理机三大核心模块的划分，为了实现对基本知识的有效与准确表示，需要选用产生式规则，而为了更好地做到对空压机相关故障问题的诊断，还要将所有的检测数据存储至系统SQL数据库中，以此为前提达到对空压机实际运行情况的多参数综合式诊断目的。
2系统软件实现
如前文所述，PLC在空压机远程监控系统中的功能主要体现为对空压机及相关数据信息采集模块的启动与停止进行控制，而其软件设计以下位机PLC梯形图设计为主。
2.1系统控制流程图
在对程序控制系统进行软件层面的设计之时，对梯形图加以采用，同时，以模块化的设计方式为支持，对整个控制系统需要实现的功能作若干子模块的划分，之后分别执行详细的设计任务，以此为设计的便捷性以及程序修改的易于执行性提供保证，此外，亦可以增加程序条理的清晰性，对于用户而言，理解与掌握起来都更为简单与方便。图1所示为空压机远程监控系统的控制流程图。
图1 空压机远程监控系统控制流程示意图
2.2人机界面设计
人机界面的设计及其成功运行主要通过组态王软件来实现。在对空压机远程监控系统进行设计之时，组态王的功能主要体现在对空压机的温度与压力等运行数据进行监视之上，该项作业的实施能够为监控作业人员提供便利，使其对空压机的具体运行情况有一个全面、细致、准确以及实时的把握。图2所示为空压机远程监控系统监控主界面。
图2 基于组态王软件的空压机远程监控系统监控主界面示意图
3系统通信协议
空压机远程监控系统采用的通信协议可以支持485半双工通信，此外，亦支持MODBUS协议子集。通信格式如下：RTU方式，数据位、停止位以及偶校验分别为8、1、1。可支持的MODBUS命令有03号与06号两条。通信方式为主从机方式，具体地，主机将命令请求发出，待接收相应的请求信息之后，控制器作出响应，执行对数据的分析任务，若是数据与通信规约相符，则由从机进一步作出响应。
对于主从机之间的通信，主机发送的各帧数据均将以下信息包含在内：
从机地址：用从机的设备号来表示，基于对从机地址的利用，主机执行对用于通讯的从机设备的识别任务。意味着由用户设置地址的从机，对主机发送的信息进行接收。各从机都需配置唯一的地址码，从机执行具体的响应回送任务需要以对地址码的符合为前提。
命令字：经由主机发送的功能码，可以为从机指派具体的任务，由从机来执行。
信息字：对主机和从机通讯所用各类数据信息予以涉及，含数据长度、读写数据等在内。
校验码：功能为对数据通信错误进行检测，采用的是CRC16循环冗余码。
通信命令如下：
（1）对寄存器03号命令进行读取。命令03：执行对N个寄存器的读取任务，在一次读数命令中，主机可以随意地对0-8号寄存器内对应长度的寄存器数据进行读取。主机请求与从机回应分别如表1所示。
表1 读取寄存器03号命令的主机请求与从机回应
主机请求 地址 命令 起始数据地址 数据长度 校验码 从机回应 地址 命令 数据长度 数据信息 校验码 （2）执行对寄存器06号命令的写入任务。命令06：借助于寄存器的写入，主机对空压机启动或停止等进行控制，待从机作出具体响应之后，将相同数据反馈给主机。
4结语
本文研究的空压机远程监控系统借助PLC对空压机启动与停止以及采集处理等相关模块进行控制，同时，执行对出口温度、压力等的调节任务，基于组态王软件的支持，又可进一步达到远程监控目的。经过一段时间的运行显示，本文研究系统具有一定可靠性，可以实现对设计要求的满足。
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