CN108916019A - 空压机远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空压机远程监控系统，是针对同类产品远程监控操作较为不便，节能效果较差的技术问题而设计。其要点是该系统的空压机自动化监控系统上系统流程主页面上部设有以分组下拉菜单组成的系统导航，系统导航包括工艺流程图、历史趋势、报警设置、报表查询的按钮，系统流程主页面的下部设有工艺流程图，工艺流程图的空压机图标设有空压机远程操作面板；所述干燥机和储气罐的管路设置于工作车间内气管挂架轨道，工作区的气管挂架轨道上方设有气动连接控制柜，气管挂架轨道处设有工作射频感应区，气动连接控制柜的接口压力感应器和接口温度感应器通过无线发射器与MCT中央操作站连接，气动螺丝刀的连接管路与气动连接控制柜的管接口连接。

Description

空压机远程监控系统

技术领域

本发明涉及为空压机监控系统，是一种空压机远程监控系统。

背景技术

空气压缩机，简称空压机，是一种用以压缩气体的设备，其构造与水泵类似，大多数空气压缩机采用往复活塞式、旋转叶片或旋转螺杆。现有空压机一般采用现场操作方式，其中一些也采用远程监控系统，如中国专利文献中披露的申请号201320034471.5，授权公告日2013.07.31，实用新型名称“空压机远程监控系统”；该系统包括上位机及空压机变频控制装置，还包括无线通信模块，其中：所述上位机连接到互联网；所述无线通信模块包括通过GSM/GPRS网络及互联网与上位机通信的第一收发电路及通过线缆与空压机变频控制装置通信的第二收发电路；所述空压机变频控制装置包括与所述第二收发电路通信的第三收发电路及执行来自第三收发电路的指令的中央处理单元。但上述远程监控系统主要采用硬件方式实现，未涉及系统远程方式监控，因此节能效果欠佳，系统监控方法有待进一步改进。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种空压机远程监控系统，使其解决现有同类产品远程监控操作较为不便，节能效果较差的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

一种空压机远程监控系统，该系统包括MCT中央操作站、100M以太网线、PLC一体机、Modbus-RTU总线、云数据处理器和空压机，以及干燥机、储气罐与空压机对应连接的流入端进出管网，流入端进出管网分别设有温度传感器器T1和T2，以及压力传感器P1和P2，空压机对应的流出端进出管网，通过MCT中央操作站电脑主机的空压机自动化监控系统自动监控设备的启停和台数，干燥机和储气罐的管路分别设有管路压力感应器和管路温度感应器；其特征在于所述空压机自动化监控系统的系统流程主页面上部设有以分组下拉菜单组成的系统导航，系统导航包括工艺流程图、历史趋势、报警设置、报表查询的按钮，系统流程主页面的下部设有工艺流程图，工艺流程图的空压机图标设有空压机远程操作面板，空压机远程操作面板设有启动加载、停止、满载阀开、满载阀关、卸载、急停、手动控制、自动控制的按钮，以及卸载压力、加载压力、启动延迟、停止延迟的控制参数设置框；系统流程主页面的报警设置的空压机参数报警设置包括：电压值上限、电压值下限、电流值上限、电流值下限、环境温度上限、环境温度下限、T1上限、T1下限、T2上限、T2下限、P1上限、P1下限、P2上限、P2下限。该系统通过采集的系统参数(如压力、温度)自动监控相关设备的启停和台数，实现空压机运行工况的自动化监控要求。上述MCT中央操作站的电脑主机采用WINCC7.3软件专业版操作系统，并安装空压机SCACD自动化监控系统软件。

该系统由五台空压机组成，该系统由PLC一体机(空压机智能控制仪)进行运行参数采集和运行状态监控，在SCADA系统中对上述设备仪表进行功能监控，空压机的功能监控包括：累计运行时间、累计加载时间、电压值V、电流值A、环境温度℃、T1、T2、P1、P2、加载压差、卸载压力、紧急停机信号、主机过载信号、风机过载信号、电源异常信号、水压异常信号、P1停机、P2停机、T1停机、T2停机、环境温度过高停机、电压异常、P1-LOW、P1-HIGH、空滤堵塞、油滤堵塞、ΔP1报警、ΔP2报警、P1报警、P2报警、T1报警、T2报警、ΔT2报警、ΔT1报警、环境温度报警、高压侧报警、T1-LOW、温度传感器故障、压力传感器故障、电源状态、加载运行、空载运行、满载运行、轻故障、重故障。

所述空压机的通讯参数采集的操作如下：通过点击系统流程主页面的工艺流程图中所需读取口的空压机图标，弹出相应的空压机设备面板，所有空压机设备的参数面板都是一致的；若设备出现故障，在排查设备故障时，故障名称对应的指示灯会显示黄色，并且闪烁。

所述空压机的查询报警记录的操作具体如下：第一步，点击红色标示区域的“报警记录”按钮弹出报警寄来查询表格，查询条件设置；第二步，点击查询条件设置，在报警记录查询上点击红色标示区域的“定义用户筛选”按钮“表格进入”弹出查询条件设置；第三步，点击查询条件设置，在查询条件中设置时间区间范围后，单击应用后即可查询指定时间范围的报警。

所述空压机远程操作面板的远程中控启停空压机的操作如下：第一步，需要在MCT中央操作站电脑主机操作实现空压机控制权的切换，即将原先“就地”模式切换到“Modbus模式”，“就地”模式下，空压机完全由现场人员手动操作，中控室只监不控，当切换到“Modbus模式”，中控室可监可控，启停指令将有中控发出；第二步，鼠标左键单击空压机的“控制参数”按钮，弹出空压机远程操作面板；第三步，鼠标左键单击控制面板的“手动控制”按钮，将空压机切换到中控远程手动控制模式；第四步，鼠标左键单击控制面板的“启动加载”按钮，经过二次确认对话框后，空压机即可通过鼠标操作实现启动，相反要实现中控远程手动停止，则只要鼠标左键单击控制面板的“停止”按钮。

所述空压机根据加载和卸载压力自动启停，实现节能控制的操作如下：第一步，需要MCT中央操作站电脑主机操作实现空压机控制权的切换，即将原先“就地”模式切换到“Modbus模式”，“就地”模式下，空压机完全由现场人员手动操作，中控室只监不控，当切换到“Modbus模式”，中控室可监可控，启停指令将有中控发出；第二步，鼠标左键单击空压机的“控制参数”按钮，弹出空压机远程操作面板；第三步，鼠标左键单击控制面板的“自动控制”按钮，将空压机切换到中控远程自动控制模式；此时空压机根据管网压力P2若持续低于额定加载压力，则空压机启动向管网供气，若运行一段时间，管网压力P2持续高于额定卸载压力，则空压机停止向管网供气。具体如下：此时空压机根据管网压力P2若持续低于加载压力6.41公斤保持30秒，则空压机启动向管网供气，若运行一段时间，管网压力P2持续高于卸载压力7.24公斤保持300秒，则空压机停止向管网供气。

所述系统流程主页面的用户登入页面设有高级权限用户的账号和密码，高级权限用户的账号通过远程登入时，高级权限用户的密码包括动态证书认证模块和区块链模块，动态证书认证模块由动态公钥加密后生产，区块链模块将智能合约模块生成的智能合约代码存储到区块链中，作为智能合约模块调用的基础，并存储特定人员的位置信息，数据上传到区块链模块的后台服务器。从而用区块链按照时间顺序将数据区块用类似链表的方式组成的数据结构，并以密码学方式保证数据不可篡改和不可伪造的分布式去中心化数据库，能够安全简单地存储数据，防止人员对监控数据和设定参数进行随意更改，方便供管理员实时获取高级权限用户的登入时间和更改信息，以便查看。当高级权限用户超出了管理员设定的活动范围时，合约执行子模块自动运行智能合约代码，发出警报，提醒管理员此人已经超出权限范围，发生数据等被恶意篡改的情况。

所述干燥机和储气罐的管路设置于工作车间内气管挂架轨道，气管挂架轨道设有气管挂架轨道下滑区的工作支轨道，工作支轨道的凹槽处为工作区，工作区处设有挂架滚轮爬坡器，挂架滚轮爬坡器设有齿口履带和履带电机，工作区的气管挂架轨道上方设有气动连接控制柜，工作区的气管挂架轨道处设有工作射频感应区，气动连接控制柜设有管接口、无线发射器、接口压力感应器和接口温度感应器，接口压力感应器和接口温度感应器通过无线发射器与MCT中央操作站连接，气动螺丝刀的连接管路固定于螺丝刀挂架，螺丝刀挂架的一端设有滚轮，滚轮的一侧面设有RFID射频识别贴，滚轮的两侧轮片贴合气管挂架轨道移动，滚轮内轮轴设有的齿轮，滚轮的齿轮与架滚轮爬坡器设有齿口履带啮合，气动螺丝刀的连接管路与气动连接控制柜的管接口连接。从而通过工作卡在工作射频感应区取下螺丝刀挂架，并将气动螺丝刀的连接管路与气动连接控制柜的管接口连接，通过MCT中央操作站远程监控空压机工作末端的使用情况。

本发明的远程监控方便、精确，节能效果好，动态监控准确，人工或自动设置方便，操作简单；适合作为空压机系统的远程控制和智能节电控制，及其同类空压机远程监控系统的进一步改进。

附图说明

图1是本发明的实施例一工艺流程图示意图，图中为五台空压机。

图2是图1的系统流程主页面示意图。

图3是图2的空压机远程操作面板页面示意图。

图4是图1的网络结构示意图。

图5是本发明的实施例二网络结构示意图，图中为两台空压机。

图6是本发明的实施例工作区部分结构示意图，图中螺丝刀挂架的滚轮部分进行了放大。

附图序号及名称：1、空压机，2、干燥机，3、储气罐，4、系统流程主页面，5、气管挂架轨道，6、气动连接控制柜，7、工作射频感应区，8、螺丝刀挂架，9、气动螺丝刀。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的工作原理和具体操作做进一步的描述。图1-图4所示，该系统包括MCT中央操作站、100M以太网线、PLC一体机、Modbus-RTU总线、云数据处理器和空压机1，以及干燥机2、储气罐3与空压机对应连接的流入端进出管网，流入端进出管网分别设有温度传感器器T1和T2，以及压力传感器P1和P2，空压机对应的流出端进出管网，通过MCT中央操作站电脑主机的空压机自动化监控系统自动监控设备的启停和台数。干燥机和储气罐的管路分别设有管路压力感应器和管路温度感应器。该系统的具体操作如下：MCT中央操作站的电脑主机系统启动后，项目组态程序会自动运行，进入欢迎画面；用户通过点击画面的“打印机窗口”，弹出登陆对话框。在登录对话框中输入用户名和密码进行授权登录操作，考虑系统的安全性，对于本监控软件操作人员的权限进行的严格的限制，需要系统认可的用户名和密码才能对设备进行控制，未通过合法登录将无法获取监控权。有权限用户如果离开操作站，进行权限注销，防止其他不熟悉系统的人员进行误操作。如图2所示，系统流程主页面的上部设有以分组下拉菜单组成的系统导航，系统导航包括工艺流程图、历史趋势、报警设置、报表查询的按钮，用户通过点击进行画面切换，获取所需数据、图表、报表和系统设置的功能。在导航上方看到实时报警单行信息栏，系统任何设备出现任何故障以及系统参数超出系统正常数值，在报警栏中均会显示相关报警信息：报警日期和时间、来源、描述、状态。

报警机制：当有新的报警出现时，实时报警栏中会出现对应报警信息，状态为“到达”，并在闪烁；当触发该报警的实际条件已经消失，即引起报警的故障或错误已经被排查处理并进行复位，则报警栏中对应的报警信息状态会变成“到达并离开”。

运行人员通过报警栏右边的“打钩”对该条信息进行确认，对上面报警机制中提到的两种不同状态的确认，报警栏内会显示不同的状态：当对“到达”的报警进行确认后，则该信息将不再闪烁，表示相关人员已经被告知该报警，并着手处理；当对“到达并离开”进行确认后，该消息将从实时报警栏中消失。对待报警的处理流程如下：发现报警→告知专业工程师或运行人员→专业工程师或运行人员查看报警信息→确认该报警信息的来源和原因→排查故障或错误→故障或错误排除后如果需要则进行必要的复位。对应该报警处理流程，报警栏中的报警信息经历下述状态：新报警“到达”闪烁→确认后“到达”非闪烁→故障处理并复位后消息从报警栏中消失。

在系统流程主页面的导航栏中点击“工艺流程图”按钮后进入系统工艺流程图画面。系统流程画面中，所有受控设备都以颜色来显示设备状态，所有接入仪表都在对应位置显示实时数据，信息完备一目了然。设备颜色对应的状态：设备为红色-表示该设备处于停止或关闭状态；设备为绿色-表示该设备处于运行或开启状态；设备为黄色-表示该设备处于故障状态。系统实测数据在画面中为绿色数值辅以底框显示，为不可设定状态；系统参数设定数据在画面中为蓝色数值辅以底框显示，为可设定状态。

用户通过系统流程主页面的导航栏按钮将画面切换到“报警参数”画面，在空压机参数报警设置画面中主要设置所有空压机内部可用参数的上下限报警阀值，包括：电压值上限、电压值下限、电流值上限、电流值下限、环境温度上限、环境温度下限、T1上限、T1下限、T2上限、T2下限、P1上限、P1下限、P2上限、P2下限。

用户通过系统流程主页面的点击导航栏中的趋势图按钮进入“历史趋势”画面，该画面中包含了所有重要参数的数据记录。进入历史趋势图后，在趋势控件中提供很方便的查询和统计功能，便于分析系统是否按照工艺工作，排查错误等，下面对于常用功能进行简单介绍。

查看历史趋势：在趋势图控件的工具栏中点击“暂停”将趋势图暂停，然后通过点击“快退”将趋势图时间轴(横轴)向前翻页，每点击一次，时间轴向前反转一个满轴(默认设定为24小时)，直到显示为需要查看的时间轴。或者通过点击“后退”在x轴页面对时间区域直接进行设定并确认后，趋势图中将直接显示所设定的时间区间内趋势。

查看时间点数据：如需查询某个时间点的相关数据，则在趋势图控件的工具栏中点击标尺“标尺进退”，则在趋势图中出现一条平行于Y轴的黑色线条，即为标尺，该标尺由鼠标拖动到所需查询的时间点，此时在画面下半部分的数据控件中会显示在该时间点趋势图中所有记录曲线的数据和时间点，进入“历史趋势标尺”画面。

查看时间区间统计数据：在趋势图控件的工具栏中点击“趋势”按钮设定统计范围，此时在趋势图中出现类似与标尺的两条黑色线条，这两条黑色拖动，以确定统计范围的时间起点和终点，左边的线条为统计时间起点，右边的线条为时间终点。当通过拖动保证起始时间点正确后，点击趋势图控件工具栏的统计“分析”按钮，则在画面下半部分的数据控件中会显示趋势记录数据在统计范围内的最大值，最小值，平均值和标准差，进入“历史区间统计分析”画面，用户通过“曲线进入”按钮实现历史趋势曲线的隐藏和显示功能，进入“历史趋势选择功能”画面。

用户通过系统流程主页面的导航栏进行报表查询，通过点击“报表查询类型”的按钮选定需要查询的报表类型。当用户点击“1#空压机参数查询”，弹出能耗数据日报表查询表格的运行数据报表查询页面，用户通过时间控件查询任意一天的历史运行数据，方便用户进行数据报表的归档。

综上所述，该系统以SIEMENS公司的WINCC7.3软件和TG900P协议转换器为开发平台，具有通讯数据采集扩展方便，软件运行稳定，抗干扰能力强的特点，完全满足空压机自动化监控系统的需要，实现系统的最优化运行。该系统配置了一台MCT中央操作站，MCT中央操作站采用SIEMENS的上位机组态软件WINCC，使得本系统具有操作简单、界面友好的特点，通过标准的工业以太网与TG900P进行数据交换，具有实时性强、数据吞吐量大、图形化优秀、数据库完备、监控灵活发优点。该系统通过灵活的Modbus-RTU通讯协议采集数据和有效的软件支持，能够及时的反映整个系统所有空压机设备的运行状况，通过对相关重要参数的采集(压力、温度)，监控设备的启停和运行时间等，保证整个系统安全可靠运行，同时专业工程师或运行人员根据详细的数据记录和报表进行工艺分析，及时发现系统隐患，优化工艺运行参数，极大的提高生产的稳定性和管理效率。

根据上述结构特点和工作原理，图5为两台空压机的网络结构示意图。并且，如图6所示，干燥机和储气罐的管路设置于工作车间内气管挂架轨道5，气管挂架轨道设有气管挂架轨道下滑区的工作支轨道，工作支轨道的凹槽处为工作区，工作区处设有挂架滚轮爬坡器，挂架滚轮爬坡器设有齿口履带和履带电机，工作区的气管挂架轨道上方设有气动连接控制柜6，工作区的气管挂架轨道处设有工作射频感应区7，气动连接控制柜设有管接口、无线发射器、接口压力感应器和接口温度感应器，接口压力感应器和接口温度感应器通过无线发射器与MCT中央操作站连接，气动螺丝刀9的连接管路固定于螺丝刀挂架8，螺丝刀挂架的一端设有滚轮，滚轮的一侧面设有RFID射频识别贴，滚轮的两侧轮片贴合气管挂架轨道移动，滚轮内轮轴设有的齿轮，滚轮的齿轮与架滚轮爬坡器设有齿口履带啮合，气动螺丝刀的连接管路与气动连接控制柜的管接口连接。同时，上述气管挂架轨道亦可用于其它需要气动工具，以及贴有RFID射频识别贴的安装部件挂架在流水线上移动，以及气动工具与气动连接控制柜的管接口连接后使用。

Claims (8)

1.一种空压机远程监控系统，该系统包括MCT中央操作站、100M以太网线、PLC一体机、Modbus-RTU总线、云数据处理器和空压机(1)，以及干燥机(2)、储气罐(3)与空压机对应连接的流入端进出管网，流入端进出管网分别设有温度传感器器T1和T2，以及压力传感器P1和P2，空压机对应的流出端进出管网，通过MCT中央操作站电脑主机的空压机自动化监控系统自动监控设备的启停和台数，干燥机和储气罐的管路分别设有管路压力感应器和管路温度感应器；其特征在于所述空压机自动化监控系统的系统流程主页面上部设有以分组下拉菜单组成的系统导航，系统导航包括工艺流程图、历史趋势、报警设置、报表查询的按钮，系统流程主页面的下部设有工艺流程图，工艺流程图的空压机图标设有空压机远程操作面板，空压机远程操作面板设有启动加载、停止、满载阀开、满载阀关、卸载、急停、手动控制、自动控制的按钮，以及卸载压力、加载压力、启动延迟、停止延迟的控制参数设置框；系统流程主页面的报警设置的空压机参数报警设置包括：电压值上限、电压值下限、电流值上限、电流值下限、环境温度上限、环境温度下限、T1上限、T1下限、T2上限、T2下限、P1上限、P1下限、P2上限、P2下限。

2.如权利要求1所述的空压机远程监控系统，其特征在于该系统由PLC一体机进行运行参数采集和运行状态监控，空压机的功能监控包括：累计运行时间、累计加载时间、电压值V、电流值A、环境温度℃、T1、T2、P1、P2、加载压差、卸载压力、紧急停机信号、主机过载信号、风机过载信号、电源异常信号、水压异常信号、P1停机、P2停机、T1停机、T2停机、环境温度过高停机、电压异常、P1-LOW、P1-HIGH、空滤堵塞、油滤堵塞、ΔP1报警、ΔP2报警、P1报警、P2报警、T1报警、T2报警、ΔT2报警、ΔT1报警、环境温度报警、高压侧报警、T1-LOW、温度传感器故障、压力传感器故障、电源状态、加载运行、空载运行、满载运行、轻故障、重故障。

3.如权利要求1所述的空压机远程监控系统，其特征在于所述空压机的通讯参数采集的操作如下：通过点击系统流程主页面的工艺流程图中所需读取口的空压机图标，弹出相应的空压机设备面板，所有空压机设备的参数面板都是一致的；若设备出现故障，在排查设备故障时，故障名称对应的指示灯会显示黄色，并且闪烁。

4.如权利要求1所述的空压机远程监控系统，其特征在于所述空压机的查询报警记录的操作具体如下：第一步，点击红色标示区域的“报警记录”按钮弹出报警寄来查询表格，查询条件设置；第二步，点击查询条件设置，在报警记录查询上点击红色标示区域的“定义用户筛选”按钮“表格进入”弹出查询条件设置；第三步，点击查询条件设置，在查询条件中设置时间区间范围后，单击应用后即可查询指定时间范围的报警。

5.如权利要求1所述的空压机远程监控系统，其特征在于所述空压机远程操作面板的远程中控启停空压机的操作如下：第一步，需要在MCT中央操作站电脑主机操作实现空压机控制权的切换，即将原先“就地”模式切换到“Modbus模式”，“就地”模式下，空压机完全由现场人员手动操作，中控室只监不控，当切换到“Modbus模式”，中控室可监可控，启停指令将有中控发出；第二步，鼠标左键单击空压机的“控制参数”按钮，弹出空压机远程操作面板；第三步，鼠标左键单击控制面板的“手动控制”按钮，将空压机切换到中控远程手动控制模式；第四步，鼠标左键单击控制面板的“启动加载”按钮，经过二次确认对话框后，空压机即可通过鼠标操作实现启动，相反要实现中控远程手动停止，则只要鼠标左键单击控制面板的“停止”按钮。

6.如权利要求1所述的空压机远程监控系统，其特征在于所述空压机根据加载和卸载压力自动启停，实现节能控制的操作如下：第一步，需要MCT中央操作站电脑主机操作实现空压机控制权的切换，即将原先“就地”模式切换到“Modbus模式”，“就地”模式下，空压机完全由现场人员手动操作，中控室只监不控，当切换到“Modbus模式”，中控室可监可控，启停指令将有中控发出；第二步，鼠标左键单击空压机的“控制参数”按钮，弹出空压机远程操作面板；第三步，鼠标左键单击控制面板的“自动控制”按钮，将空压机切换到中控远程自动控制模式；此时空压机根据管网压力P2若持续低于额定加载压力，则空压机启动向管网供气，若运行一段时间，管网压力P2持续高于额定卸载压力，则空压机停止向管网供气。

7.如权利要求1所述的空压机远程监控系统，其特征在于所述系统流程主页面的用户登入页面设有高级权限用户的账号和密码，高级权限用户的账号通过远程登入时，高级权限用户的密码包括动态证书认证模块和区块链模块，动态证书认证模块由动态公钥加密后生产，区块链模块将智能合约模块生成的智能合约代码存储到区块链中，作为智能合约模块调用的基础，并存储特定人员的位置信息，数据上传到区块链模块的后台服务器。

8.如权利要求1所述的空压机远程监控系统，其特征在于所述干燥机(2)和储气罐(3)的管路设置于工作车间内气管挂架轨道(5)，气管挂架轨道设有气管挂架轨道下滑区的工作支轨道，工作支轨道的凹槽处为工作区，工作区处设有挂架滚轮爬坡器，挂架滚轮爬坡器设有齿口履带和履带电机，工作区的气管挂架轨道上方设有气动连接控制柜(6)，工作区的气管挂架轨道处设有工作射频感应区(7)，气动连接控制柜设有管接口、无线发射器、接口压力感应器和接口温度感应器，接口压力感应器和接口温度感应器通过无线发射器与MCT中央操作站连接，气动螺丝刀(9)的连接管路固定于螺丝刀挂架(8)，螺丝刀挂架的一端设有滚轮，滚轮的一侧面设有RFID射频识别贴，滚轮的两侧轮片贴合气管挂架轨道移动，滚轮内轮轴设有的齿轮，滚轮的齿轮与架滚轮爬坡器设有齿口履带啮合，气动螺丝刀的连接管路与气动连接控制柜的管接口连接。