CN104728110B - 一种伺服螺杆空气压缩机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服螺杆空气压缩机控制系统，包括人机交互单元、物联网单元、远程服务器单元、中央处理器单元、伺服系统单元、散热系统单元、压缩空气存储单元和压力检测单元，所述物联网单元的输入输出端分别与远程服务器单元通信连接，所述伺服系统单元的输入输出端分别与中央处理器单元通信连接，所述散热系统单元设置于伺服系统单元的输出端，所述中央处理器单元的输出端安装一伺服电机，所述伺服电机的输出端安装一空气压缩系统，散热系统单元的输出端与空气压缩系统的输入端连接。本发明全范围恒压，相比普通螺杆式空气压缩机恒压范围更大，对用气设备稳定工作，提高用气设备性能、提高用气设备生产工艺非常有益。

Description

一种伺服螺杆空气压缩机控制系统

技术领域

本发明涉及一种螺杆空气压缩机的控制系统，特别是一种伺服螺杆空气压缩机控制系统。

背景技术

市面上所谓的变频螺杆机只是在普通螺杆机的前段加了一台变频器，电机是普通三相异步电机。虽然它也能够调速，改变排气量、恒压供气。但是恒压范围比较小，需要延时停开机，需要空载，空载时，电机空转，不产生压缩气体而白白耗能。

a)这些所谓的变频空压机能有一些调速功能，但它的速度调节范围小，不能提供全排量调节。

b)运行过程中需要空载，空载会额外消耗电能。

c)因为是三项异步电机，机械效率和功率因数比较低，变频节电效果不明显。

d)变频驱动低频效果差，当变频器调速三项异步电机低速运行时，由于电机本身固有的特性，有功功率过低导致线损增加、容量下降、设备使用率下降，从而导致电能浪费加大。而且变频器调速三项异步电机，由于输出电流控制比较差，低速性能比较差，常常会因为电流异常而保护报警。

e)人机界面不能直观的查看空压机电压、电流、功率、时间等运行参数，需要进入人机界面内部查询，对没有经过严格培训的人员是一个困难。

f)没有物联网功能，不能远程控制空压机，当空压机需要保养，或存在异常隐患时，因为没有物联网功能而异常停机，即影响生产，又因为机器故障损坏相邻零部件使得维修费用增加，空压机性能降低产、气量减少，效率降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种相比普通螺杆式空气压缩机恒压范围更大，对用气设备稳定工作，提高用气设备性能、提高用气设备生产工艺非常有益的伺服螺杆空气压缩机控制系统。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种伺服螺杆空气压缩机控制系统，包括人机交互单元、物联网单元、远程服务器单元、中央处理器单元、伺服系统单元、散热系统单元、压缩空气存储单元和压力检测单元，所述物联网单元的输入输出端分别与远程服务器单元通信连接，所述人机交互单元的输入输出端分别与中央处理单元通信连接，所述伺服系统单元的输入端与中央处理器单元通信输出连接，所述散热系统单元设置于伺服系统单元的输出端，所述中央处理器单元的输出端安装一伺服电机，所述伺服电机的输出端安装一空气压缩系统，压缩空气存储单元安装于空气压缩系统的输出端，散热系统单元的输出端与空气压缩系统的输入端连接，所述压力检测单元安装于压缩空气存储单元输出端，所述压力检测单元的输出端于中央处理器单元的输入端连接安装，伺服电机是编码器反馈的闭环控制，伺服控制器可以很好的计算电机转动过程中的步距角，步距角精度到0.001度，伺服控制器完全根据编码器反馈的步距角来给伺服电机转矩电流和励磁电流。

作为优选的技术方案，所述散热系统单元的输出端与空气压缩系统的输入端连接，所述伺服电机的输入端与伺服系统的输出端传输连接。

作为优选的技术方案，所述人机交互单元包括一控制面板，所述控制面板为可触摸进行控制的触摸屏，控制面板上显示各系统参数。

作为优选的技术方案，所述物联网单元为无线通信交互单元，无线通信交互单元包括传感器、无线传输单元、无线接收单元和A/D转换单元，传感器与A/D转换单元的输入端传输连接，A/D转换单元的输出端与无线接收单元传输连接，无线接收单元的输入输出端与无线传输单元通信连接，所述无线传输单元与远程服务器通信连接，所述无线接收单元的输入端还与远程服务器通信连接，所述无线传输单元与无线接收单元的输入输出端分别与中央处理器单元通信连接。

作为优选的技术方案，所述压缩空气存储单元的输出端连接一供气系统。

作为优选的技术方案，所述中央处理器单元为一嵌入式控制系统。

作为优选的技术方案，所述中央处理器单元与伺服电机之间安装伺服驱动单元。

人机交互单元发送指令给中央处理器单元，中央处理器单元对人机交互单元信号和压力检测单元信号进行处理，发送指令给伺服系统单元，伺服系统单元按照中央处理器单元指令运行，伺服系统单元产生压缩气体输送到压缩空气存储单元，压缩空气存储单元给压力检测单元压力信号，压力检测单元将检测到的压力信号给中央处理器单元，中央处理器单元经过信号处理，通过PID运算发送指令给伺服系统，伺服系统经过对伺服电机的处理使得伺服电机运行，以上过程循环执行。这样就构成了一个闭环的恒压系统。

本发明的有益效果是：a)全范围恒压，相比普通螺杆式空气压缩机恒压范围更大，对用气设备稳定工作，提高用气设备性能、提高用气设备生产工艺非常有益。

b)因为是伺服电机，伺服电机是闭环系统，可以闭环低速运行，没有空载更节能。

c)伺服电机是伺服电机电机效率和功率因数都比三相异步电动机高。

d)设备运行参数直接显示在界面上，彩色图文并茂显示，配有动态图像，方便操作。

e)物联网模块即时了解空压机的状态，杜绝了空压机异常导致的生产停顿，准确的掌握空压机状态，及时的维护保养使空压机性能更好，提高使用性能，延长使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的系统框图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1所示，本发明的一种伺服螺杆空气压缩机控制系统，包括人机交互单元、物联网单元、远程服务器单元、中央处理器单元、伺服系统单元、散热系统单元、压缩空气存储单元和压力检测单元，所述物联网单元的输入输出端分别与远程服务器单元通信连接，所述人机交互单元的输入输出端分别与中央处理单元通信连接，所述伺服系统单元的输入输出端分别与中央处理器单元通信连接，所述散热系统单元设置于伺服系统单元的输出端，所述中央处理器单元的输出端安装一伺服电机，所述伺服电机的输出端安装一空气压缩系统，压缩空气存储单元安装于空气压缩系统的输出端，散热系统单元的输出端与空气压缩系统的输入端连接，所述压力检测单元安装于压缩空气存储单元输出端，所述压力检测单元的输出端于中央处理器单元的输入端连接安装。

其中，散热系统单元的输出端于空气压缩系统的输入端连接，所述伺服电机的输入端与伺服系统的输出端传输连接。

人机交互单元包括一控制面板，所述控制面板为可触摸进行控制的触摸屏，控制面板上显示各系统参数。

物联网单元为无线通信交互单元，无线通信交互单元包括传感器、无线传输单元、无线接收单元和A/D转换单元，传感器与A/D转换单元的输入端传输连接，A/D转换单元的输出端与无线接收单元传输连接，无线接收单元的输入输出端与无线传输单元通信连接，所述无线传输单元与远程服务器通信连接，所述无线接收单元的输入端还与远程服务器通信连接，所述无线传输单元与无线接收单元的输入输出端分别与中央处理器单元通信连接。

压缩空气存储单元的输出端连接一供气系统。所述中央处理器单元为一嵌入式控制系统。中央处理器单元与伺服电机之间安装一伺服驱动单元。

首先给人机交互单元信号，人机交互单元发送指令给中央处理器单元，中央处理器单元对人机交互单元信号和压力检测单元信号进行处理，发送指令给伺服系统单元，伺服系统单元按照中央处理器单元指令运行，伺服系统单元产生压缩气体输送到压缩空气存储单元，压缩空气存储单元给压力检测单元压力信号，压力检测单元将检测到的压力信号给中央处理器单元，中央处理器单元经过信号处理，通过PID运算发送指令给伺服系统，伺服系统经过对伺服电机的处理使得伺服电机运行，以上过程循环执行。这样就构成了一个闭环的恒压系统。

本发明的有益效果是：a)因为是伺服系统，调速完全是闭环系统，完全根据恒压压力设定值，来调整运行速度，速度范围可以从零到最大值。所以可以全排量调节，在整机功率范围内做到了完全的恒压供气；

b)完全根据恒压压力设定值，来调整运行速度，瞬时启动停止，不需要电机空载，因为拒绝了空载，没有空载耗能的环节，所以更节能；

c)因为伺服电机转子是永磁体比三项异步电机磁感应转子功率因数和机械效率都高，节电节能效果明显；

d)因为伺服电机是编码器反馈的闭环控制，所以伺服控制器可以很好的计算电机转动过程中的步距角，步距角精度到0.001度，所以精度很高，伺服控制器完全根据编码器反馈的步距角来给伺服电机转矩电流和励磁电流，这样伺服电机就具备了很好的转矩特性，可以很低速的运行，直至零速度；

e)HMI界面能直观的查看空压机电压、电流、功率、时间等运行参数，不需要进入HMI内部查询，所有参数在界面直接显示，且可以中英文切换，查看方面简单；

f)物联网功能可以随时查看空压机的状态，任意一台连接互联网的电脑都可以通过口令查看系统状态。软件可以提前提醒某一台机器的异常情况，做到有备无患，提前安排空压机空闲时间维护保养、维修，不占用生产时间，不影响生产，提前安排维护保养、维修，提高了机器性能，延长空压机使用寿命。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种伺服螺杆空气压缩机控制系统，包括人机交互单元、物联网单元、远程服务器单元、中央处理器单元、伺服系统单元、散热系统单元、压缩空气存储单元和压力检测单元，所述物联网单元的输入输出端分别与远程服务器单元通信连接，所述人机交互单元的输入输出端分别与中央处理单元通信连接，所述伺服系统单元的输入与中央处理器单元通信输出端连接，所述散热系统单元设置于伺服系统单元的输出端，所述中央处理器单元的输出端安装一伺服电机，所述伺服电机的输出端安装一空气压缩系统，压缩空气存储单元安装于空气压缩系统的输出端，散热系统单元的输出端与空气压缩系统的输入端连接，所述压力检测单元安装于压缩空气存储单元输出端，所述压力检测单元的输出端与中央处理器单元的输入端连接安装，其特征在于：伺服电机是编码器反馈的闭环控制，伺服控制器可以很好的计算电机转动过程中的步距角，步距角精度到0.001度，伺服控制器完全根据编码器反馈的步距角来给伺服电机转矩电流和励磁电流。

2.根据权利要求1所述的伺服螺杆空气压缩机控制系统，其特征在于：所述散热系统单元的输出端与空气压缩系统的输入端连接，所述伺服电机的输入端与伺服系统的输出端传输连接。

3.根据权利要求1所述的伺服螺杆空气压缩机控制系统，其特征在于：所述人机交互单元包括一控制面板，所述控制面板为可触摸进行控制的触摸屏，控制面板上显示各系统参数。

4.根据权利要求1所述的伺服螺杆空气压缩机控制系统，其特征在于：所述物联网单元为无线通信交互单元，无线通信交互单元包括传感器、无线传输单元、无线接收单元和A/D转换单元，传感器与A/D转换单元的输入端传输连接，A/D转换单元的输出端与无线接收单元传输连接，无线接收单元的输入输出端与无线传输单元通信连接，所述无线传输单元与远程服务器通信连接，所述无线接收单元的输入端还与远程服务器通信连接，所述无线传输单元与无线接收单元的输入输出端分别与中央处理器单元通信连接。

5.根据权利要求1所述的伺服螺杆空气压缩机控制系统，其特征在于：所述压缩空气存储单元的输出端连接一供气系统。

6.根据权利要求1所述的伺服螺杆空气压缩机控制系统，其特征在于：所述中央处理器单元为一嵌入式控制系统。

7.根据权利要求1所述的伺服螺杆空气压缩机控制系统，其特征在于：所述中央处理器单元与伺服电机之间安装伺服驱动单元。