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［摘要］空氣壓縮機站是礦山主要固定機房之一。針對螺桿空壓機變頻控制存在的問題，應用現代變頻調速和自動控制技術，研制出螺桿空壓機站變頻自動控制系統，實現了空壓機站整體全自動變頻控制，節能效果十分理想。
［關鍵詞］空壓機；變頻控制；自動控制
引言
近年來，隨著變頻和自動控制技術的不斷發展，越來越多的礦山企業應用空氣壓縮機（以下簡稱空壓機）變頻自動控制技術［1］。本設計以空壓機站整體為控制對象，以“恒壓”和“按輸供氣”為控制目標，應用現代變頻調速和自動控制技術，研制出螺桿空壓機站變頻自動控制系統［2］，從而實現了空壓機站整體全自動變頻控制，極大地改善了空壓機的運行環境，消除了空壓機的空載運行，節能效果十分理想。
1自動控制系統的結構及功能
1.1系統整體結構
螺桿空壓機站變頻自動控制系統主要由變頻控制單元、自動控制單元和監控單元等組成，如圖1所示。
1.2主要部分功能
（1）上位機（工控機）。上位機安裝于礦山集中控制中心，是集中監控系統的核心部件［3］。同時，上位機具有聯網功能，可以將監控信息上傳至企業以太網，進而與互聯網相聯，企業管理人員可以通過瀏覽網頁的方式了解各空壓機的運行狀況。（2）可編程控制器（PLC）。PLC安裝于空壓機站機房內，作為空壓機站的現場控制核心。本設計中PLC選用三菱FX3U系列PLC［4］，通過安裝在其內部具有通信功能的擴展板及配置在通信網絡中具有FX-485PC-IF功能的擴展模塊［5］，實現上位機與PLC的通信，從而實現上位機對空壓機的遠程控制。（3）觸摸屏。觸摸屏安裝于現場自動控制柜上，作為現場人機對話界面。它通過與PLC通信，實現對PLC參數設定和對設備運行參數的現場監控。（4）變頻器。變頻器為空壓機的調速裝置，在PLC的控制下，實現對空壓機轉速的調節。為實現空壓機站所有運行空壓機全變頻覆蓋運行模式，變頻器的配置臺數按與空壓機一對一控制方式確定。
2系統主要功能實現
2.1實現對空壓機站設備的整體自動控制
本設計將空壓機站所有空壓機納入同一個控制系統進行整體控制，利用安裝在空壓機站內的PLC對多臺設備進行綜合控制，從而實現對站內各空壓機的啟停、供氣壓力的調節等各方面的統一控制。
2.2實現對空壓機站各設備的遠程集中監控
設置在礦井控制中心的上位機通過通信網絡與空壓機站的PLC連接，實現上位機與PLC的數據交換。一方面，PLC將設備的運行參數傳輸至上位機，通過上位機進行存儲或在顯示屏上顯示，實現遠程監視功能；另一方面，上位機將操作人員的操作指令（或參數修改指令）通過通信網絡傳送至PLC，通過PLC處理后，形成對空壓機站各設備的控制信號，使設備按上位機指令運行，實現了遠程集中控制功能［6-9］。
2.3實現空壓機高效運行
本系統采用運行空壓機全變頻覆蓋控制方式，即站內所有運行的空壓機均為變頻控制方式。空壓機在變頻控制狀態下運行時，其運行的每一轉均為有效做功狀態，消除了空載無效運轉，大幅提高了運行效率。
2.4實現恒壓和按需供氣功能
控制系統以空壓機站的供氣壓力為控制目標，利用PLC的PID調節功能，根據供氣系統中用氣設備用氣量的多少對空壓機的轉速進行調節。當用氣設備的用氣量增加時，供氣管網中的壓力呈降低趨勢，則控制系統控制空壓機的轉速增高，使空壓機的供氣量增加；反之，則控制系統控制空壓機的轉速降低，使空壓機的供氣量減少。這種調節過程保證了供氣管網中的供氣壓力基本不變，實現了恒壓和按需供氣功能。
3系統軟件設計
整個控制系統采用PLC控制，系統控制流程如圖2所示。
4結論
（1）該項技術的應用促進了礦山生產自動化水平的提高。系統通過選用先進、通用的硬件和軟件，所搭建的數據檢測、傳輸、處理和通訊通用平臺，可隨時并入礦井自動化集中監控系統進行監控，為建設數字化礦山奠定了基礎。（2）可實現企業減人、節電和降低生產成本的目標。全自動空壓機控制系統與傳統的人工控制系統相比，實現了空壓機全自動化操作，減少了礦山生產中大量輔助用工，每個礦井至少可減少輔助人員4~6人，節省了人員工資和費用。同時，空壓機實現節能運行后，每個空壓機站每年可以節約上百萬度電量。（3）技術的推廣應用降低了對環境的損害。空壓機在變頻自動控制條件下，其油耗、噪音、溫度均大幅降低，必將減少對環境的破壞，符合國家環境保護政策。
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作者：伍路旺 盧美鴻 單位：蘇州歐菲特電子股份有限公司