CN108730170A - 一种多电机优化控制系统及其优化控制方法 - Google Patents

一种多电机优化控制系统及其优化控制方法 Download PDF

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陶洪洋
邢宝山
郑纤秀
卢佩庆
宋方轲
刘可
许新林
张斌
方璇
黄嗣熠
黄广楠
丁蕾
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/06—Control using electricity
    • F04B49/065—Control using electricity and making use of computers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
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Abstract

发明提供一种多电机优化控制系统及其优化控制方法，包括多台电机，每台电机均与传感器I/O模块及驱动器连接，所有驱动器和传感器I/O模块均连接到上位机上；所述上位机上设有一键轮巡按钮。控制方法包括：首次使用时，确定使用台数；择优选择启动电机；电机使用台数自动优化控制：电机运行一段时间后，点击一键轮巡按钮，系统自动启动一台备用电机，当正常启用后最先运行的电机停止，保证每个电机处在最优的工作状态；若使用中的电机有故障停机时，系统也会自启用备用电机。本发明采用智能化的设计和不定期的人为轮巡，让每一个电机都处于最优的状态，智能地保证使用电机的台数，对大型现代化公用车间的控制尤其适用、方便。

Description

一种多电机优化控制系统及其优化控制方法
技术领域
本发明涉及电机优化控制技术领域，具体涉及一种多电机优化控制系统及其优化控制方法。
背景技术
压缩空气、氮气、氧气广泛使用于各类工业厂房中。压缩空气是由空压机将空气进行压缩，然后经过干燥过滤设备，吸收空气中的颗粒及水分，产出最终的净化压缩空气；氮气、氧气一般由空压机将空气进行压缩，经过除水、纯化设备，将空气中颗粒、水分、二氧化碳、乙炔以及烷烃等去除，再进入分馏塔，利用氮气和氧气的沸点不同，经换热将氮气及氧气分离，得到合格的氮气及氧气。
而空压机作为制备这些气体的主要设备，主要使用循环冷却水对空压机内部的各级冷却器进行冷却。空压机一般要求循环冷却水进口温度不高于32℃，进口压力为0.25-0.45MPa。如果循环水泵的流量较小，会直接引起进水温度升高、进口压力降低，从而导致空压机停机，引发生产事故；如果循环水泵流量较大，水泵能耗增加，影响经济效益。
传统的水泵设计仅用PLC进行远程的监控，对电机设备本身的运行状态，如运行总时长等没有进行精确的统计，也就不能对电机设备进行优化后的选用。
例如，原先公用车间电机的智能控制一般是根据所有设备进口压力，但是压力的采集本身就是和现场的设备精度和安装有着密切的关系，如现场的传感器精度、施工人员的技术水平和责任心等，往往信号的波动范围比较大，及时程序用PID智能控制，通常也会使电机反复的启停，对生产和设备本身都带来不利的影响。
此外，以往公用车间内的电机，在没有出现故障的情况下，都会一直长期使用，这种使用方式的缺点显而易见：长时间处于运行的电机影响其寿命，长时间不用的电机直接后果就是报废。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有技术中，当多个电机运行时，没有对电机设备进行优化后选用的问题。
本发明采用以下技术手段解决上述技术问题：
一种多电机优化控制系统，包括多台电机，每台电机均与传感器I/O模块及驱动器连接，所有驱动器和传感器I/O模块均连接到上位机上；所述上位机上设有一键轮巡按钮。
进一步地，所述传感器I/O模块包括控制电机启停的DO模块、控制电机实际速度的AO模块、监视电机运行状态的DI模块和监视电机实际运行速度的AI模块。
进一步地，所述上位机为预装有WINCC 7.3软件的工控机。
进一步地，所述上位机采用西门子CPU315-2DP控制器作为优化控制系统的主控制器。
进一步地，所述驱动器选用丹佛斯FC302系列变频器。
进一步地，所述多电机优化控制系统的优化控制方法包括：
首次使用时，确定使用台数；
择优选择启动电机：根据各电机驱动器运行信号的时长，监控各电机的运行总时长；对各电机的运行总时长进行排序，根据确定使用的台数启动运行总时长最短的电机；
电机使用台数自动优化控制：电机运行一段时间后，点击一键轮巡按钮，系统自动启动一台备用电机，当正常启用后最先运行的电机停止，保证每个电机处在最优的工作状态；若使用中的电机有故障停机时，系统跳过故障电机，自动启用备用电机，同时人工检修故障。
进一步地，择优选择启动电机时，上位机中的软件会根据输入的台数和排序的时间，自动启动相应的台数；如果时间累积最短的电机在未准备好的状态，将不参与自动状态下的时间排序。
进一步地，所述备用电机为所有未启动的电机中，运行总时长最短的电机。
进一步地，电机使用台数自动优化控制时，若操作人员误操作启动备用电机时，系统会智能停止运行时间最长的电机。
进一步地，所述电机使用台数自动优化控制时，点击轮巡后，不用再输入台数，每点击一次一键轮巡按钮，会自动启动一台备用电机，同时停止一台正在使用最长时间的电机，确保每台电机都在最优状态。
进一步地，所述确定使用台数的方法为：参考进口压力和使用经验，人为输入使用台数。
本发明的优点在于：
本发明采用智能化的设计和不定期的人为轮巡，对多台电机的优化控制具有普遍适用性，让每一个电机(运行中的电机和备用电机)都处于最优的状态，智能地保证使用电机的台数，可以方便快捷地一键轮巡，对一些大型现代化公用车间的控制尤其灵活、适用、方便。本发明操作简单，只要有电气基础的工程师都容易上手。
本发明采用功能块和数据块的相互调用，使其各个功能模块化，电机设备越多，越能体现其高效性。
附图说明
图1是本发明实施例中多电机优化控制系统的结构图；
图2是本发明实施例中多电机优化控制方法的流程图。
具体实施方式
为了对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，采用较佳的实施例及附图进行详细说明，具体如下：
一种多电机优化控制系统，如图1所示，所述优化控制系统包括多台电机，以四台为例，该电机为水泵电机。每台电机均与传感器I/O模块及驱动器连接，所有驱动器和传感器I/O模块均连接到上位机上；所述上位机上设有一键轮巡按钮。上位机与空压机的压力传感器连接。
作为进一步优选的技术方案，所述传感器I/O模块包括控制电机启停的DO模块、控制电机实际速度的AO模块、监视电机运行状态的DI模块和监视电机实际运行速度的AI模块等，对电机进行信号的采集和控制，实现让四个水泵总是在最优的的状态运行，节能同时满足工艺使用要求。通讯方式和电气元件中规中矩，只要有电气基础的工程师都容易上手。
所述上位机为预装有WINCC 7.3软件的工控机。所述上位机采用西门子CPU315-2DP控制器作为优化控制系统的主控制器。所述驱动器选用丹佛斯FC302系列变频器。
如图2所示，所述多电机优化控制系统的优化控制方法，包括：
首次使用时，确定使用台数；本优化控制系统可以参考压力传感器检测的进口压力和使用经验，人为输入使用台数。
择优选择启动电机：根据各电机驱动器运行信号的时长，监控各电机的运行总时长；对各电机的运行总时长进行排序，根据确定使用的台数启动运行总时长最短的电机；上位机中的软件会根据输入的台数和排序的时间，自动启动相应的台数；如果时间累积最短的电机在未准备好的状态，将不参与自动状态下的时间排序。
电机使用台数自动优化控制：电机运行一段时间后，点击一键轮巡按钮，系统自动启动一台备用电机，当正常启用后最先运行的电机停止，保证每个电机处在最优的工作状态；若使用中的电机有故障后，系统跳过故障电机，自动启用备用电机，同时人工检修故障。所述备用电机为所有未启动的电机中，运行总时长最短的电机。
若操作人员误操作启动备用电机时，系统会智能停止运行时间最长的电机。
进一步地，点击轮巡后，不用再输入台数，每点击一次一键轮巡按钮，系统会自动启动一台备用电机，同时停止一台正在使用最长时间的电机，确保每台电机都在最优状态。
在气站循环水泵中，为了保证给空压机的冷却有足够的冷源，需要确保供水压力不能过低，为了节约能源也不能把所有的水泵都启动且都以最高的转速运行，本套多电机优化控制系统需要保证水泵按需求的台数运行，且当其中有故障停机时，可以迅速的自启到最合适的备用水泵，从而维持正常的水压。此种方法方便实际生产使用，操作人员现场可以应急就地操作，正常使用时主要在中央控室对各水泵进行监控和调整。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种多电机优化控制系统，其特征在于，所述优化控制系统包括多台电机，每台电机均与传感器I/O模块及驱动器连接，所有驱动器和传感器I/O模块均连接到上位机上；所述上位机上设有一键轮巡按钮。
2.根据权利要求1所述的一种多电机优化控制系统，其特征在于，所述传感器I/O模块包括控制电机启停的DO模块、控制电机实际速度的AO模块、监视电机运行状态的DI模块和监视电机实际运行速度的AI模块。
3.根据权利要求1所述的一种多电机优化控制系统，其特征在于，所述上位机为预装有WINCC 7.3软件的工控机。
4.根据权利要求1所述的一种多电机优化控制系统，其特征在于，所述上位机采用西门子CPU315-2DP控制器作为优化控制系统的主控制器。
5.根据权利要求1所述的一种多电机优化控制系统，其特征在于，所述驱动器选用丹佛斯FC302系列变频器。
6.一种如权利要求1-5任意一项所述的多电机优化控制系统的优化控制方法，其特征在于，包括：
首次使用时，确定使用台数；
择优选择启动电机：根据各电机驱动器运行信号的时长，监控各电机的运行总时长；对各电机的运行总时长进行排序，根据确定使用的台数启动运行总时长最短的电机；
电机使用台数自动优化控制：电机运行一段时间后，点击一键轮巡按钮，系统自动启动一台备用电机，当正常启用后最先运行的电机停止，保证每个电机处在最优的工作状态；若使用中的电机有故障停机时，系统跳过故障电机，自动启用备用电机，同时人工检修故障。
7.根据权利要求6所述的优化控制方法，其特征在于，择优选择启动电机时，上位机中的软件会根据输入的台数和排序的时间，自动启动相应的台数；如果时间累积最短的电机在未准备好的状态，将不参与自动状态下的时间排序。
8.根据权利要求6所述的优化控制方法，其特征在于，所述备用电机为所有未启动的电机中，运行总时长最短的电机。
9.根据权利要求6所述的优化控制方法，其特征在于，电机使用台数自动优化控制时，若操作人员误操作启动备用电机时，系统会智能停止运行时间最长的电机。
10.根据权利要求6所述的优化控制方法，其特征在于，所述电机使用台数自动优化控制时，点击轮巡后，不用再输入台数，每点击一次一键轮巡按钮，会自动启动一台备用电机，同时停止一台正在使用最长时间的电机，确保每台电机都在最优状态。
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