CN103206366A - 一种高压变频空压机的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高压变频空压机的控制系统，其特征在于系统由CPU，CPU外接GPRS系统、Flash存储器、RS485通信口链路、internet网络、服务器、基于Xenix系统的专家诊断系统组成，这样通过远程监控，技术人员无须亲临现场或恶劣的环境就可以监视并控制生产系统和现场设备的运行状态及各种参数，使受过专业训练的人员虚拟地出现在许多监控地点，方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行高级过程控制，以维护设备的正常运营，从而减少值守工作人员，最终实现远端的无人或少人值守，达到减员增效的目的，广泛应用深矿井、核电站等专业环境的高压变频空压机的控制。

Description

一种高压变频空压机的控制系统

技术领域

本发明涉及控制系统，尤其是高压变频空压机的控制系统。

背景技术

目前的工业用空压机工作环境都比较恶劣。通过比较，螺杆式空压机更适合做为矿山等工作条件比较恶劣的条件下的空气动力源设备。特别是井下空间狭窄，环境恶劣，用气地点不固定，螺杆式空压机比活塞式空压机更容易实现电气隔爆和本质安全，尤其是在瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井中使用防爆型螺杆空压机，具有活塞式空压机无可比拟的优点。

但由于该设备使用的工作环境恶劣，当机器出现故障时，机器无法自动诊断故障原因和确定故障点，给设备维修带来不便，维护和维修成本增加，间接成本更是无法预算，所以建立远程智能控制监测响应系统就成为空压机技术急待解决的问题。

发明内容

本发明所解决的是提供一种可以远程智能控制的高压变频空压机的控制系统。

技术方案如下：

一种高压变频空压机的控制系统，其特征在于系统由CPU，CPU外接GPRS系统、Flash存储器、RS485通信口链路、internet网络、服务器、基于Xenix系统的专家诊断系统组成，利用RS485通信口链路，将空压机的实时信息传到使用者的电脑主机上，在螺杆式空压机控制系统上设计了GPRS模块，对螺杆式空压机位置进行定位，在螺杆式空压机控制系统上设计了Flash存储器，对螺杆式空压机的历史数据进行存储，当远程通信失灵时，可以通过读取Flash存储器了解螺杆式空压机历史运行情况，对螺杆式空压机的故障进行准确的排除与维修，将采集的参数通过internet传到服务器，对数据的收集进行处理，服务器在基于Xenix系统的运算下根据经验形成的专家诊断系统，能作出下一步设备维护的指示。

由此可以产生以下进步效果：实现现场运行数据的实时采集和快速集中，获得现场监控数据，为远程故障诊断技术提供物质基础，并可和企业内部的信息网(Intranet)进行有效地连接，实现对生产、运营情况的随时掌握，把生产运营状况同企业的经营管理策略紧密结合，从而实现企业的综合自动化，建立网络范围内的监控数据和网上知识资源库，并在此基础上，进行应用扩展；通过远程监控，技术人员无须亲临现场或恶劣的环境就可以监视并控制生产系统和现场设备的运行状态及各种参数，使受过专业训练的人员虚拟地出现在许多监控地点，方便地利用本地丰富的软硬件资源对远程对象进行高级过程控制，以维护设备的正常运营，从而减少值守工作人员，最终实现远端的无人或少人值守，达到减员增效的目的。

具体实施方式

在具体实施中，系统包括CPU，CPU外接GPRS系统、Flash存储器、RS485通信口链路，利用RS485通信口链路，将空压机的实时信息传到使用者的电脑主机上，实现了螺杆式空压机的远程通信，并对螺杆式空压机的状态进行实时监控。使用者可以通过电脑主机对螺杆式空压机进行启动与停止控制。在螺杆式空压机控制系统上设计了GPRS模块，对螺杆式空压机位置进行定位，了解当前数据来哪台空压机，准确对螺杆式空压机进行远程控制与实时监控。在螺杆式空压机控制系统上设计了Flash存储器，对螺杆式空压机的历史数据进行存储，当远程通信失灵时，可以通过读取Flash存储器了解螺杆式空压机历史运行情况，对螺杆式空压机的故障进行准确的排除与维修。另外，将采集的参数通过internet传到服务器，服务器建立根据经验形成的专家诊断系统，能对数据的收集进行处理，作出下一步设备的维护。

本发明的物联网技术主要用来实现对产品的位置跟踪，得到相关的产品所处的地理位置和相关出厂技术指标、运行参数。

物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。利用物联网技术，使人们能够对处于网络中的设备实施智能化、精确化的监管和操作。

“物联网”四个环节中的关键技术部分包括：EPC(电子产品码)，ID System(信息识别系统)，EPC中间件实现信息的过滤和采集，Discovery Service(信息发现服务)，EPCIS(EPC信息服务)等。

本发明采用现场监控与远程监控并存的类型，并通过GPRS网络或internet，将信息传送到指定的服务器，进行分析处理，通过通信接口链路实现对远程设备的监控。

远程监控是指利用计算机通过有线或无线网络系统实现对远程工业生产过程控制系统的监视和控制；能够实现远程监控的计算机软硬件系统称为远程监控系统。

远程监控系统有两种类型，一种是生产现场没有现场监控系统，而是将数据采集后直接送到远程计算机进行处理，这种远程监控与一般的现场监控没有多大的区别，只是数据传输距离比现场监控系统要远，其它部分则和现场监控系统相同；另一种是现场监控与远程监控并存。一般是采用现场总线技术将分布于各个设备的传感器、监控设备等连接起来，这样就从分立单元阶段进入了集成单元阶段，然后各个管理站点的服务再用局域网连接起来这样就形成了企业内部网(Intranet)。

远程监控要实现的功能：

1)采集与处理功能：主要是对生产过程的各种模拟或数字量进行检测、采样和必要的预处理，并且以一定的形式输出，如打印报表、显示或数据库服务器，为生产人员提供详实的数据，帮助他们进行分析，以便了解生产情况；

2)监督功能：将检测到的实时数据、还有生产人员在生产过程中发出的指令和输入的数据进行分析、归纳、整理、计算等二次加工，并分别作为实时数据和历史数据加以存储；

3)管理功能：利用已有的有效数据、图像、报表等对工况进行分析、故障诊断、险情预测，并以声光电的形式对故障和突发事件报警；

4)控制功能：在检测的基础上进行信息加工，根据事先决定的控制策略形成控制输出，直接作用于生产过程。

由于其机电一体化程度较低，原始故障数据保存较少，因而完全通过实践积累不仅需要的时间长、经费多，而且在实际工作中可能难以实现。直接，经济的途径就是将实验和计算机仿真结合起来，即建立压缩机数学模型，并通过实验验证模型的正确性，然后改变模型中某些参数来模拟机器故障，以求迅速建立故障文档。随着压缩机工作过程数学模型研究的深入，这方面的工作不但能够实现，而且具有较高的准确性，可信性。其具体步骤如下：1)建立压缩机级的数学模型；2)建立阀腔脉动压力计算模型；3)通过“压力激发”将气缸压力与阀腔脉动压力的计算联系起来；4)实验验证数学模型及计算程序的正确性；5)改变有关参数，模拟故障状态，建立相应的故障文档。

建立机器故障状态下标准模式时，应充分考虑其波动性。这是因为，首先机器无故障状态和故障状态的界限并不是清晰的，无故障状态本身就包含有一定的状态变化范围；其次对于每一类故障，严重程度不同，其特征参数必然随之变化；此外，参数测量时控制上的偏差、环境条件的变化等，也会使特征参数发生波动。为了提高故障诊断准确性，可用一种考虑特征参数波动性质即以参数域(参数波动范围)来构造标准模式。

本发明的专家系统主要完成的研究内容是根据公开的理论知识和长期的日常实践经验数据建立专家库，将现场采集来的数据存入到SQLSERVER数据库中，通过基于Xenix系统的算法分析，将分析结果和知识库的内容进行对比分析，得出设备的维护/检修方案，并将结果以WEB的方式显示出来，并对设备的设计提出改进意见。

专家系统由知识库、数据库、数据接口、推理机组成。

1)知识库 知识库是诊断维修专家的核心部分，其主要功能是存储和管理专家系统中的知识。知识库存储的知识主要有两种，第一种是相关领域分开性的知识理论，第二种是专家长期工作实践所获得的知识和日常实践维修数据。

2)数据库 数据库是专家系统中用于存放反映系统当前状态的实事数据的地方。其数据包括设备采集的数据以及推理过程中得到的中间结果，这些值在系统运行中是不断改变的。

3)数据接口 数据接口负责传递实时数据库中的数据进入推理机，同时将用户输入的信息转换成系统内规范化的表达方式以及传出故障类别和处理方案。

4)推理机 推理机实际上是基于Xenix系统的一组计算机程序，它从实时数据库和信号分析系统传来的数据，同知识库中的知识框架按一定规则进行各自匹配，最后得出故障状况。

本发明的电机可广泛应用深矿井、核电站等专业环境的高压变频空压机的控制。

Claims (2)

1.一种高压变频空压机的控制系统，其特征在于系统由CPU，CPU外接GPRS系统、Flash存储器、RS485通信口链路、internet网络、服务器、基于Xenix系统的专家诊断系统组成，利用RS485通信口链路，将空压机的实时信息传到使用者的电脑主机上，在螺杆式空压机控制系统上设计了GPRS模块，对螺杆式空压机位置进行定位，在螺杆式空压机控制系统上设计了Flash存储器，对螺杆式空压机的历史数据进行存储，当远程通信失灵时，可以通过读取Flash存储器了解螺杆式空压机历史运行情况，对螺杆式空压机的故障进行准确的排除与维修，将采集的参数通过internet传到服务器，对数据的收集进行处理，服务器在基于Xenix系统的运算下根据经验形成的专家诊断系统，能作出下一步设备维护的指示。

2.如权利要求1所述的高压变频空压机的控制系统，其特征在于采用现场监控与远程监控并存的类型，并通过GPRS网络或internet，将信息传送到指定的服务器，进行分析处理，通过通信接口链路实现对远程设备的监控。