基于PLC的空气压缩机的监控系统方案设计书.doc资源-CSDN下载

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摘要：本设计主要是要研究恒压供气控制系统的硬件电路、恒压变频供气

的控制方法、开发基于 MCGS 组态软件的监控界面。整个系统是用 PLC 进

行控制，MCGS 组态软件进行监控。PLC 主要控制空压机的启动和停止，

MCGS 用于读取压力，以便我们随时了解系统信息，进行调整。整个系统

自动化水平比较高，大大减少了人力物力，而且对于压力的变化能很快的

做出反应，调节压力。该系统结构简单、成本、性能稳定，而且功能齐全，

非常适合应用和推广。

关键词：MCGS组态软件；PLC；空气压缩机

第 1 章绪论

1.1 空气压缩机的发展与现状

随着微型计算机技术和自动控制技术的不断进步与发展，许多领域中

都引入了计算机自动检测与控制技术。在煤矿中甚至许多有风动机械的企

业，因工作性质的需要，都离不开空气压缩机。

目前空气压缩机的种类很多，按工作原理可分为容积式压缩机,往复式

压缩机,离心式压缩机,容积式压缩机的工作原理是压缩气体的体积，使单位

体积内气体分子的密度增加以提高压缩空气的压力；离心式压缩机的工作

原理是提高气体分子的运动速度，使气体分子具有的动能转化为气体的压

力能，从而提高压缩空气的压力。往复式压缩机(也称活塞式压缩机)的工作

原理是直接压缩气体,当气体达到一定压力后排出。目前主要用的是活塞式

压缩机。活塞式压缩机主要是向大容量、高压力、低噪声、高效率、高可

靠性等方向发展；不断开发变工况条件下运行的新型气阀，提高气阀寿命。

随着活塞式空气压缩机因为易损件多、体积大、噪声大、震动大、不

稳定及存在危险性等缺点，于一九三六年在瑞典开发出第一台双螺杆式空

气压缩机，因工作相对稳定、整机体积小、自动化程度高、维护量少且小、

噪声也大幅度降低、震动也少到不用基础等一系列优点，于一九八六年开

始引入中国并得到广大广大客户的认可。但是随着螺杆压缩机的广泛应用，

随着而来的问题也都暴露出来，主要表现为：压力上不去，适合于八公斤

以下，排气量也上不去，最大的机头到现在为止也只有 35 立方，轴承寿命

短，而且需要有专用设备来调整间隙，不稳定性（体现机头会被抱死），力

无法平衡，螺杆不能被平衡，噪声及震动不太令人满意，所以，大排气量

的离心式空气压缩机，小排气量的滑片式压缩机，1960 年在法国成功开发

出单螺杆式的压缩机，极大的触动了世界人的神经，特别是当时军舰与潜

艇对空压机体积小、震动低、噪声低、可现场维护、无油润滑、随时备用

启动的需求，很快在美国、英国、日本也相继开发出来，这几个强国都在

努力保护，只应用在军事领域，民用产品一直都被排在外围。美国人如是

评价：“这是二十一世纪的战略性产品。”

中国也同样强烈渴望这种高档压缩机，于一九七六年在北京第一通用

机械厂成立开发小组，但一直至一九八九年，产品仍与国外的产品有着相

当大的差距，所以就停止开发，而转为在国外寻找华人，查谦被发现并成

功的安排在广东肇庆端州压缩机研究所，于一九九三年成功开发第一代产

品，经过七年的实验，于 2000 年注册成立“正力精工”并实行批量生产，并

于当年“正力精工”接受国家的创新基金开发国防用无油单螺杆空气压缩机的

任务，并于 2004 年通过验收而转入试用阶段。并于当年成为国家火炬计划

的执行单位。同年还承担独家编制“螺杆式空压机”国家标准。并被国家首推

为“煤矿井下用空压机”。而且荣获中、美、英、法、日的发明专利。

现在在产品设计上，应用热力学、动力学理论，通过综合模拟预测压

缩机在实际工况下的性能；强化压缩机的机电一体化，采用计算自动控制，

实现优化节能运行和联机运行。各种新型工质的压缩机仍然是研究的热门，

其市场会在一定滞后时间后得到发展。目前最热门的应当是 CO2 压缩机了，

特别是跨临界循环。各种类型，包括活塞、滑片以及螺杆等的 CO2 压缩机

均在研发与应用中。

1.2 本课题研究的目的与意义

回顾工业生产过程和发展历程，在 20 世纪 40 年代前后，大多数工业

生产过程均处于手工操作状态。当时人们主要凭经验由工人控制生产，生

产过程中的关键参数靠人工观察，生产过程靠人工去执行，生产效率很低。

而如今科学技术有了飞速的发展，在短短的几十年中，生产过程有了深远

的变革，自动化水平也在不断进步，实现了全车间，全厂，甚至全企业无

人或很少人参与操作管理，实现了过程控制的最优化与现代化的集中调度

管理相结合的方式。

随着技术的发展，我国许多企业存在着严重的设备老化的问题，有大

量设备面临着淘汰。而同时，在国内企业中又普遍存在着资金不足，很难

进行大规模的设备更新换代。因此，如何利用现有设备，并对其进行合理

的技术改造，使其发挥最大的作用，产生最大的效益，是我们所面临的一

个急待解决的重要问题。

现代化的煤矿，要求空气压缩机的装置有较高的自动话水平，采用微

机控制是空压机发展的必然趋势，它可以减轻操作人员的劳动强度，对空

压机的可靠安全运行起到保证和促进作用。按照《煤矿安全规程》的有关

要求，空压机必须具有四保护，即超压、超温、断油、断水保护装置，煤

矿迫切需要一整套较完善、灵敏可靠的检测保护装置。我们以某煤矿的 5

台空气压缩机为研究对象，研究基于 MCGS 组态软件的空气压缩机监控系

统设计，主要设计内容是设计恒压供气控制系统的硬件电路、研究恒压变

频供气的控制方法、开发基于 MCGS 组态软件的监控界面、完成系统监控

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