空压机在线监控系统
技术方案
郑州广众科技发展有限公司
概述
国家安监总局副局长、国家煤监局局长赵铁锤在山西长治表示，我国将在全国煤矿建立完善监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等井下安全避险六大系统，以提高煤矿安全保障能力。
《煤矿安全规程》（2010版）第四百三十九条也规定，空压机风包内的温度应保持在120℃以下，并装有超温保护装置，在超温时可自动切断电源和报警。
因此空压机在煤矿安全生产中的作用由以前的生产设备转变为现在的安全设施，其安全运行直接关系到矿山的安全保障。
为响应此规定和更好的对空压机实施保护，结合吉县盛平煤业有限公司空气压缩站现场情况，编制了此吉县盛平煤业有限公司空压机在线监控系统技术方案。
设计依据
a.《煤矿安全规程》（2010版）。
b. 进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准。
c. 现行国家电工委员会及其它有关标准。
d.《矿山电力设计规范》GB50070-94
e.《低压配电设计规范》GB50054-95
f.《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》GB/T13926-92
g.《外壳防护等级的分类》（GB4208-84）
h. 使用单位提供的现场数据及要求
i. AQ 1013-2005 煤矿在用空压机安全检测检验规范
j. GB/T 3853-1998 容积式压缩机验收实验
k. GB 4980-85 容积式压缩机噪声声功率的测定
l. GB/T 6075.4-2001 在非旋转部件上测量和评价机器的机械震动m. 客户提供的空压机现场数据和技术要求
系统组成及性能
1.系统概述
空压机在线监控系统以可编程控制器（西门子S7-200)为控制核心，辅以高精度的十二位检测模块和电量检测仪表，将空压机的运行数据分别实时传送到程序控制器进行处理，检测数据和运行状态通过触摸屏实时显示；在可编程序控制器总线上扩展以太网模块，通过以太网把现场数据上传到监控室。
（系统结构见下图）
2.故障处理
当监控系统检测到空压机运行状态不良时，将对空压机实施保护和报警信号，保护分为分为两级进行处理，轻故障时发出声光报警并正常停止空压机。
重故障时发出声光报警并紧急停止空压机。
3.触摸屏显示
触摸屏具有监控状态显示、故障显示、历史故障记录及设备运行信息显示功能；监控系统的保护参数和运行参数也将通过触摸屏输
入，保护参数和运行参数设定可以实现多级口令控制，有效防止了误操作带来的安全隐患；同时还具有实现通过触摸屏对空压机进行操作控制的功能。
4.通讯
该系统集成有以太网模块和两路485接口的通讯接口，通过以太网模块接口来实现现场数据的远程传输，以太网模块接口采用RJ45标准接口，方便网络连接；本监控系统提供官方POC服务器软件（PC-Access-V10-incl-SP6)，该软件可在Win XPsp1 Win XPsp2 Win XPsp3 Win vista Win7 32位Win7 64位系统环境下运行。
485接口用来连接触摸屏和电量采集模块。
同时还可扩充（或预留）备用通讯接口。
2.系统组成
（1）排气温度及风包温度保护
排气温度和风包（储气罐）温度检测由温度检测模块和温度传感器组成。
温度检测模块采用十二位高精度数据处理，温度传感器选用高精确度和高稳定性的铂金感温电阻（PT100)，在-200℃——600℃之间有很好的线性度；在100℃——300℃间有相当良好的线性特性，理论精度可达到0.1℃.温度传感器安装于需要采集温度的部位，把温度物理量信号转变成电信号，温度模块把接受到的电信号经过A\D转换，送到可编程序控制进行相应的数据处理，数据结果在
触摸屏上实时显示，方便工作人员观察和判断空压机工作状态。
当温度数据达到报警值时，程序驱动声光报警输出，提醒工作人员做出相应处理。
当温度数据达到停机值时，程序驱动声光报警输出，同时驱动控制输出，自动关停空压机，从而对风包和空压机做出可靠保护。
（2）风包压力（输出压力）保护
风包压力检测通过模拟量模块和压力变送器共同完成，变送器选用HX-L161系列陶瓷压阻或扩散硅式传感器，变送器把传感器采集到的压力信号变换成标准的4-20mA模拟量信号，模拟量模块通过A/D转换，把压力信号转换成数字信号送到可编程序控制器进行数据处理。
处理结果和标准值进行比较运算，当检测到的压力值出现偏差时，根据对压风系统的危害程度，把偏差分成三种情况进行处理，系统分别执行报警程序和报警、停车程序。
风包压力值在触摸屏上实时显示，报警值和停机值可通过触摸屏方便灵活设定，设定数据有多重密码保护，有效杜绝误操作。
压力变送器采用20*1.5标准螺纹接口，可以方便和现有设备实现无缝对接。
（3）拖动电机温度保护
绝大多数螺杆式空压机都采用封闭式结构。
而这样的结构又决定了拖动电机的散热条件十分恶劣，而拖动电机一旦过热损毁，更换和维修都将投入大量的人力和财力，所以拖动电机的温度保护十分必要；在电机温度保护方面硬件配置选用和风包温度保护环节相同的硬件配置，在程序处理上则配置多种处理模式，在保障设备安全的前提下尽量减少报警和停机次数。
同时触摸屏显示实时运行数据和运行
状态，从而更好的保护了空压机的安全可靠运行。
（4）电量采集和电量保护
电量采集部分由电量采集柜和电量采集仪表共同组成，电量采集柜内安装有高压电量采集组件和组件保护器件组成，电量采集仪表接受电量采集柜的基本电气量信号，通过CPU的运算处理，把空压机的实时电流、实时电压、实时功率、电源频率、功率因数、累计电量等数据送人可编程序控制器，在触摸屏上实时显示，并通过以太网模块把数据实时上传到上位机。
同时根据处理数据结果对空压机的工作状态做出判断和对空压机实现电气保护。
（5）对空压机控制
该监控系统对空压机的控制分为正常操作和紧急停车，在不改变空压机原控制结构的基础上，紧急停车通过电气连接（继电器接点串联或并联到空压机紧急停止按钮）达到和原紧急停车等效的控制效果，同时不破坏原急停按钮功能；正常操作通过机械手的作用对空压机的启动、停止按键进行操作，从而达到和原操作相同的控制效果，同时不破坏原控制按钮功能。
（6）流量采集
流量采集通过涡街式流量计和空压机输出管道连接，可编程序控制器通过对流量计数据的采集，把实时流速，累计流量等数据在触摸屏上实时显示，并把数据上传到上位机，同时在流量计上能显示实时流量和瞬时流量。
（7）面板操作和面板显示
面板功能可分为操作和显示两部分，操作部分通过按钮对装置进行联机、脱机、消音、模式切换、远程开机、远程停机的操作。
显示部分有触摸屏和信号等组成，信号灯分别指示联机、脱机、电源等状态，触摸屏显示各温度、流量、压力、电流、电压、功率数据及运行状态的变化情况。
空压机在线监控系统图
可编程序控制器温度扩展模块温度扩展模块
风包温度检测1风包温度检测2报警输出电机温度检测1电机温度检测2启停控制1启停控制2排气温度检测1排气温度检测2
环境温度检测1环境温度检测2
安全控制1安全控制2
压力采集1压力采集2流量采集1流量采集2
电量采集1电量采集2以太网模块
触摸屏阀门控制箱1A/D 转换模块面板操作面板显示电动阀1阀门控制箱2
电动阀2
接入监控室
3.系统性能
测温精度：0.1℃
温度范围：-200℃——+600℃
压力精度：0.1mpa
压力范围：0——5mpa
电流精度：1A
电压精度1V
流量精度1L/S
检测路数：2路（每台空压机一路）
系统电压：AC 220V /380V/660V
防护等级：IP20
主机外观示意图
(此图仅供参考，产品以实物为准）
声光报警器
声光报警器
信号灯
触摸屏
控制按钮
铭牌
前视图后视图
供货清单
ZKB-PC空压机监控系统主机配置表
序号名称型号数量品牌单价小计1 S7-200PLC CPU 224XP
1台西门子
CN（含程序）
2 数字量模块EM 22
3 CN1台西门子
3 模拟量模块EM 235 CN1台西门子
4 以太网模块CP 243-11台西门子
5 温度扩展模块EM 2312台西门子
6 总线延长电缆6ES7
1根西门子
290-6AA20-0
XA0
7 通讯电缆1根
8 触摸屏DOP-AE10
1台西门子
（含程序）
9 电量检测仪表PD750Z-2S
2台上海燕赵
4
10 继电器JZC1-44 18只正泰
11 控制按钮LAY3 9只正泰（急停
一只）
13 信号灯LD16 10只正泰
14 断路器DZ47-60 2只正泰
15 开关电源S7-200-24 1只
16 接线端子TD系列4盒
17 报警器AC 220V 1只郑州广众
18 控制台柜1台
合计：元
ZKB-PC空压机监控系统附件配置表
1 温度传感器PT1008只郑州广众
2 压力变送器2000P5-10A2只
3 流量计LUGB2台北京万通
4 电动阀门SZ941HQ-16C2台上海湖泉
FMK-1 2台上海湖泉
5 电动阀门控
制箱
6 辅材屏蔽线缆等1项郑州三缆
7 工业计算机MEC-5003B 1台研祥
合计：元
ZKB-PC空压机监控系统电量采集柜配置表（两台）
1 柜体GGD组合式2台郑州广众
GC-1/402套郑州广众
2 电量采集组
件
3 组件包含器
2套郑州广众
件
合计：元
总计：元
郑州广众科技发展有限公司。