CN115234469A - 一种气压供气控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于气压控制技术领域，具体公开了一种气压供气控制系统及控制方法，包括：多台空压机、总储气罐、中央处理模块、空压机总控制器和第一气压传感器；所述多台空压机均与总储气罐连接，总储气罐内安装有第一气压传感器；多台空压机均与空压机总控制器连接，空压机总控制器连接有中央处理模块，中央处理模块与第一气压传感器连接；本发明通过将传统的相互独立工作的空压机，与总储气罐连接组合成相互联动控制的空压机组系统，有效的提高了空压机组的自动化程度，并通过中央处理模块、空压机总控制器和第一气压传感器对总储气罐气压进行实时监控，并对空压机机组进行开关机调整，实现了空压机相互协同工作的组合性优势。

Description

一种气压供气控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于气压控制技术领域，具体涉及了一种气压供气控制系统及控制方法。
背景技术
目前在工厂中常常需要给仪器仪表进行供气，以保证仪器仪表的正常工作。其供气要求应达到相应的气压标准，且保持气压输出的稳定性。但工厂中的仪器使用情况会有相应的变化，即在通常使用量的基础上增大或减小；故气压的供应需求值也会随之进行变化；
目前工厂中通常的做法是：设置多台空压机，并将该多台空压机分成若干小组，每个小组至少设置两台空压机，以小组为单位给某一片区的仪器仪表进行供气，当某一片区内的仪器使用量增多时，则需要人工手动控制小组中的其他空压机启动，当某一片区内的仪器使用量减少时，则需要人工手动控制小组中的相应空压机停止，或者一直保持较高气压输出，以满足使用需求为准；此种控制方式较为机械，需要有专门的操人员进行实时监控，人力成本高，工作效率低；
同时，将多台空压机分成小组进行独立控制和供气，其联合利用率不高；不能充分发挥多台空压机的联合供气优势。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种气压供气控制系统及控制方法，以解决现有技术中多台空压机之间不能自动化联动控制的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一方面，本发明提供一种气压供气控制系统，其特征在于，包括：多台空压机、总储气罐、中央处理模块、空压机总控制器和第一气压传感器；所述多台空压机均与总储气罐连接，总储气罐内安装有第一气压传感器；多台空压机均与空压机总控制器连接，空压机总控制器连接有中央处理模块，中央处理模块与第一气压传感器连接。
进一步的，每个所述空压机出气口处均安装有一个第二气压传感器，多个第二气压传感器均与中央处理模块连接。
进一步的，还包括支气管和汇气管；所述多台空压机分别通过支气管与汇气管连接，每个支气管上还安装有干燥器和电磁气阀。
进一步的，所述汇气管还与总储气罐相连。
进一步的，还包括电磁阀控制器，多个所述电磁气阀均与电磁阀控制器连接，多个电磁阀控制器还与中央处理模块连接。
另一方面，一种气压供气控制系统的控制方法，其特征在于，基于上述任一项所述的一种气压供气控制系统，包括：
S1：将空压机机组分为常用机组N常和备用机组N备；
S2：通过中央处理模块获取第一气压传感器发来的总储气罐的气压值P罐；
S3：将总储气罐气压值P罐与预设标准供气气压值P标进行比较，并进行空压机机组开关机的调整。
进一步的，所述S3包括：
若P罐大于P标，中央处理模块发出常用机组全部或部分开机指令，以及备用机组全部停机指令；中央处理模块将指令发送给空压机总控制器，通过空压机总控制器控制常用机组全部或部分开机，以及备用机组全部停机；
若P罐等于P标，中央处理模块发出常用机组全部开机指令以及备用机组全部停机指令；中央处理模块将指令发送给空压机总控制器，通过空压机总控制器控制常用机组全部开机以及备用机组全部停机；
若P罐小于P标，中央处理模块发出常用机组全部开机指令以及备用机组全部或部分开机指令；中央处理模块将指令发送给空压机总控制器，通过空压机总控制器控制常用机组全部开机以及备用机组全部或部分开机。
进一步的，还包括：
在中央处理模块中预设n个阈值λn，阈值λn均小于P标，相邻阈值之差为一个空压机所能提供的额定气压值P额，P额＝λn-λ(n-1)；λn＝P标-nP额，且n＝N备-1，n取正整数；
若P罐小于P标，中央处理模块依次从离P标最近的阈值开始判断，直至P罐大于某一阈值λn，中央处理模块发出备用机组中的n台空压机开机指令，中央处理模块将指令发送给空压机总控制器，通过空压机总控制器控制备用机组中的n台空压机开机；
若λn为负数，中央处理模块发出备用机组全部开机指令，中央处理模块将指令发送给空压机总控制器，通过空压机总控制器控制备用机组全部开机。
进一步的，还包括：
在中央处理模块发出开机指令时，同时发出开机空压机对应的电磁气阀开阀指令，中央处理模块将指令发送给电磁气阀控制器，通过电磁气阀控制器控制开机空压机对应的电磁气阀开阀；
在中央处理模块发出关机指令时，同时发出关机空压机对应的电磁气阀关阀指令，中央处理模块将指令发送给电磁气阀控制器，通过电磁气阀控制器控制关机空压机对应的电磁气阀关阀。
进一步的，还包括：
若P罐大于P标，中央处理模块发出常用机组全部或N常-1台开机指令，以及备用机组全部停机指令；中央处理模块将指令发送给空压机总控制器，通过空压机总控制器控制常用机组全部或部分开机，以及备用机组全部停机。
本发明至少具有以下有益效果：
1、本发明通过将传统的相互独立工作的空压机，与总储气罐连接组合成相互联动控制的空压机组系统，有效的提高了空压机组的自动化程度，并通过中央处理模块、空压机总控制器和第一气压传感器对总储气罐气压进行实时监控，并对空压机机组进行开关机调整，实现了空压机相互协同工作的组合性优势。
2、本发明通过将多个相互独立的空压机，通过汇气管，连接至总储气罐，可以有效的实现将多台相互独立空压机的气压输出汇集至一个系统中，便于整体控制；通过在每个空压机的支气管上设置电磁气阀，可以有效的实现对单一支路的空压机进行通气和断气；通过在总储气罐内安装第一气压传感器，可以有效的实现对总储气罐气压的实时监控，并及时反馈至中央处理模块；通过在空压机的出气口处安装第二气压传感器，可以实现对每台空压机的出气压力进行实时监控，保证供气的有效性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明空压机与总储气罐连接结构示意图；
图2为本发明控制系统硬件连接结构示意图；
图3为本发明中央处理模块控制逻辑图。
附图标记：1、空压机；2、干燥器；3、电磁气阀；4、支气管；5、汇气管；6、总储气罐；7、中央处理模块；8、空压机总控制器；9、第一气压传感器；10、电磁气阀控制器；11、第二气压传感器。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
如图1-图2所示，一种气压供气控制系统，包括：多台空压机1、总储气罐6、中央处理模块7、空压机总控制器8和第一气压传感器9，多台空压机1均与总储气罐6连接，总储气罐6内安装有第一气压传感器9；多台空压机1均与空压机总控制器8电气连接，空压机总控制器8电气连接有中央处理模块7，中央处理模块7与第一气压传感器9电气连接。
每个空压机1出气口处均安装有一个第二气压传感器11，多个第二气压传感器11均与中央处理模块7电气连接。
多台空压机1分别通过支气管4与汇气管5连接，每个支气管4上还安装有干燥器2和电磁气阀3，汇气管5还与总储气罐6相连，构成供气系统；多个电磁气阀3均与电磁阀控制器10电气连接，多个电磁阀控制器10均与中央处理模块7电气连接。
如图3所示，一种气压供气控制系统的控制方法，包括：
S1：将多台空压机1机组分为常用机组N常和备用机组N备；
S2：通过中央处理模块7获取第一气压传感器9发来的总储气罐6的气压值P罐；
S3：将总储气罐6气压值P罐与预设标准供气气压值P标进行比较，并进行多台空压机1机组开关机的调整：
若P罐大于P标，则中央处理模块7发出常用机组全部或部分开机指令，以及备用机组全部停机指令；中央处理模块7将指令发送给空压机总控制器8，通过空压机总控制器8控制常用机组全部或部分开机，以及备用机组全部停机；
若P罐等于P标，则中央处理模块7发出常用机组全部开机指令以及备用机组全部停机指令；中央处理模块7将指令发送给空压机总控制器8，通过空压机总控制器8控制常用机组全部开机以及备用机组全部停机；
若P罐小于P标，则中央处理模块7发出常用机组全部开机指令以及备用机组全部或部分开机指令；中央处理模块7将指令发送给空压机总控制器8，通过空压机总控制器8控制常用机组全部开机以及备用机组全部或部分开机；
在中央处理模块7中预设n个阈值λn，阈值λn均小于P标，相邻阈值之差为一个空压机1所能提供的额定气压值P额，即P额＝λn-λ)n-1)；故λn＝P标-nP额，且n＝N备-1，n取正整数；
若P罐小于P标，则中央处理模块7进一步依次从离P标最近的阈值开始判断即λ1，直至P罐大于某一阈值λn，则中央处理模块7发出备用机组中的n台空压机开机指令，中央处理模块7将指令发送给空压机总控制器8，通过空压机总控制器8控制备用机组中的n台空压机开机；
若λn为负数，则中央处理模块7发出备用机组全部开机指令，中央处理模块7将指令发送给空压机总控制器8，通过空压机总控制器8控制备用机组全部开机。
在中央处理模块7发出开机指令时，同时发出开机空压机1对应的电磁气阀3开阀指令，中央处理模块7将指令发送给电磁气阀控制器10，通过电磁气阀控制器10控制开机空压机1对应的电磁气阀3开阀；
在中央处理模块7发出关机指令时，同时发出关机空压机1对应的电磁气阀3关阀指令，中央处理模块7将指令发送给电磁气阀控制器10，通过电磁气阀控制器10控制关机空压机1对应的电磁气阀3关阀。
实施例1
如图1-图2所示，一种气压供气控制系统，包括多台空压机1、总储气罐6、中央处理模块7、空压机总控制器8和第一气压传感器9，在本实施例中，共选用8台空压机1和一个总储气罐6，8台空压机分别编号为1号空压机、2号空压机、3号空压机、4号空压机、5号空压机、6号空压机、7号空压机和8号空压机，这8台空压机1分别通过支气管4与汇气管5连接，在每一个支气管4上还安装有干燥器2和电磁气阀3，汇气管5则与总储气罐6连通，以此来构成供气系统。在此，依据空压机1的编号顺序，相应地依次给电磁气阀3编号，即1号电磁气阀、2号电磁气阀、3号电磁气阀、4号电磁气阀、5号电磁气阀、6号电磁气阀、7号电磁气阀和8号电磁气阀，这些电磁气阀4均与一个电磁阀控制器10电气连接，电磁阀控制器10则与中央处理模块7电气连接；
在总储气罐6内安装有第一气压传感器9；该第一气压传感器9与中央处理模块7电气连接；
上述的8台空压机1均与空压机总控制器8电气连接，空压机总控制器8与中央处理模块7电气连接。
在空压机出气口处安装有第二气压传感器11，在本实施例中，第二气压传感器11相应的也有8个，分别依次编号为：1号气压传感器、2号气压传感器、3号气压传感器、4号气压传感器、5号气压传感器、6号气压传感器、7号气压传感器和8号气压传感器，该8个气压传感器均与中央处理模块7电气连接，以实现对空压机1输出气压的实时反馈。
在本实施例中，中央处理模块7可优选为处理服务器，8个第二气压传感器11和第一气压传感器9其主要的传感元件是一个对气压强弱较为敏感的薄膜和一个顶针开关；电路方面它连接了一个柔性电阻器。当被测气体的压力降低或升高时，这个薄膜变形带动顶针，同时该电阻器的阻值将会改变。电阻器的阻值发生变化后，气压传感器则取得0-5V的信号电压，再经过A/D转换，再由数据采集器接受，最后数据采集器以适当的形式把结果传送给处理服务器，在此，处理服务器即用为计算机代替。以此过程完成气压数据采集。
空压机总控制器8可优选为Intelligent Core主控制器，其可最多控制8台不同品牌、不同年代的空压机。操作员也可在主控制器上远程操作任意一台联网设备的启动、停止、加载、卸载等；也可在空压机面板上直接操作，当然，也可以由计算机自动控制。
以上为本控制系统的硬件连接结构详述，下面针对控制系统的控制方法进行详述。
一种气压供气控制系统的控制方法，图3为本发明中央处理模块控制逻辑图，如图3所示，该控制方法包括：
S1：将空压机机组分为常用机组N常和备用机组N备；
在此步骤中，将上述的8台空压机其中5台设置为常用机组，3台为备用机组，即将1号空压机、2号空压机、3号空压机、4号空压机和5号空压机设置为常用机组；将6号空压机、7号空压机和8号空压机设置为备用机组。
S2：中央处理模块7获取第一气压传感器9发来的总储气罐6气压值P罐；
在此步骤中，计算机通过数据采集器发来的气压数据，获得总储气罐6中的气压数据P罐，且可设置采集间隔时间，如设置为10min采集一次；
S3：将总储气罐6气压值P罐与预设标准供气气压值P标进行比较，并进行多台空压机1机组开关机的调整。在此，预设标准供气气压值P标；常用机组全部开机下的总气压值，在本实施例中的1-5号空压机全部开机状态下的额定总气压，每一台空压机的额定输出气压为0.75MPa，则常用机组全部卡机状态下的总气压为3.75MPa；
若P罐等于P标，则中央处理模块7发出常用机组全部开机指令以及备用机组全部停机指令；中央处理模块7将指令发送给空压机总控制器8，通过空压机总控制器8控制常用机组全部开机以及备用机组全部停机；此时说明，总储气罐6中的气压值处于标准状态，即外部仪器仪表的供气相对正常，只需用5台常用机组设施则可以满足使用需求；
若P罐大于P标，则中央处理模块7发出常用机组全部或部分开机指令，以及备用机组全部停机指令；即发出常用机组全部或N常-1台开机指令，以及备用机组全部停机指令；中央处理模块7将指令发送给空压机总控制器8，通过空压机总控制器8控制常用机组全部或部分开机，以及备用机组全部停机；即常用机组全部或N常-1台开机。此时说明，总储气罐6中的气压值处于过压状态，即外部仪器仪表的用气量小，而空压机则开启数量较多，在开启数量较多的情形下，其功耗较大，不利于节能环保，在新空压机的良好状态下，可以只开启4台进行供气，即卸载常用机组中的一台空压机，在本实施例中，可以卸载5号空压机；但在空压机使用时间较久的情况下，考虑到其输出功率的折损，且为保证前端的供气需求，还是将常用机组设置为全部开启；
在中央处理模块7中预设n个阈值λn，阈值λn均小于P标，相邻阈值之差为一个空压机所能提供的额定气压值P额，即P额＝λn-λ(n-1)；故λn＝P标-nP额，且n＝N备-1，n取正整数；
若P罐小于P标，则中央处理模块7进一步依次从离P标最近的阈值开始判断即λ1，直至P罐大于某一阈值λn，则中央处理模块7发出备用机组中的n台空压机开机指令，中央处理模块7将指令发送给空压机总控制器8，通过空压机总控制器8控制备用机组中的n台空压机开机；
若λn为负数，则中央处理模块7发出备用机组全部开机指令，中央处理模块7将指令发送给空压机总控制器8，通过空压机总控制器8控制备用机组全部开机。
如在本实施例中，P标为5台常用机组全部开机状态下的额定总气压值，每一台的额定输出气压为0.75MPa，
则P标＝3.75MPa；
n＝N备-1＝3-1＝2；
λn包括：λ1＝3MPa、λ2＝2.25MPa；
若λ1＜P罐＜P标，则中央处理模块7向空压机总控制器8发出启动6号空压机指令；
若λ2＜P罐＜λ1，则中央处理模块7向空压机总控制器8发出启动6号和7号空压机指令；
若P罐＜λ2，则中央处理模块7向空压机总控制器8发出启动6号、7号和8号空压机指令；
则中央处理模块7发出常用机组全部开机指令以及备用机组全部或部分开机指令；中央处理模块7将指令发送给空压机总控制器8，通过空压机总控制器8控制常用机组全部开机以及备用机组全部或部分开机。
在中央处理模块7发出开机指令时，同时发出开机空压机1对应的电磁气阀3开阀指令，中央处理模块7将指令发送给电磁气阀控制器10，通过电磁气阀控制器10控制开机空压机1对应的电磁气阀3开阀；在中央处理模块7发出关机指令时，同时发出关机空压机1对应的电磁气阀3关阀指令，中央处理模块7将指令发送给电磁气阀控制器10，通过电磁气阀控制器10控制关机空压机1对应的电磁气阀3关阀。
本发明通过将传统的相互独立工作的空压机，组合成相互联动控制的空压机组系统，有效的提高了空压机组的自动化程度，以及实现了空压机相互协同工作的组合性优势。
具体的，通过将多个相互独立的空压机1，通过汇气管6，连接至一个总储气罐，可以有效的实现将多台相互独立空压机1的气压输出汇集至一个系统中，便于整体控制；通过在每个空压机1的支气管上设置电磁气阀3，可以有效的实现对单一支路的空压机1进行通气和断气；通过在总储气罐6内安装第一气压传感器9，可以有效的实现对总储气罐6气压的实时监控，并及时反馈至中央处理模块7；通过在空压机1的出气口处安装第二气压传感器11，可以实现对每台空压机1的出气压力进行实时监控，保证供气的有效性。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种气压供气控制系统，其特征在于，包括：多台空压机(1)、总储气罐(6)、中央处理模块(7)、空压机总控制器(8)和第一气压传感器(9)；所述多台空压机(1)均与总储气罐(6)连接，总储气罐(6)内安装有第一气压传感器(9)；多台空压机(1)均与空压机总控制器(8)连接，空压机总控制器(8)连接有中央处理模块(7)，中央处理模块(7)与第一气压传感器(9)连接。
2.根据权利要求1所述的一种气压供气控制系统，其特征在于，每个所述空压机(1)出气口处均安装有一个第二气压传感器(11)，多个第二气压传感器(11)均与中央处理模块(7)连接。
3.根据权利要求1所述的一种气压供气控制系统，其特征在于，还包括支气管(4)和汇气管(5)；所述多台空压机(1)分别通过支气管(4)与汇气管(5)连接，每个支气管(4)上还安装有干燥器(2)和电磁气阀(3)。
4.根据权利要求3所述的一种气压供气控制系统，其特征在于，所述汇气管(5)还与总储气罐(6)相连。
5.根据权利要求3所述的一种气压供气控制系统，其特征在于，还包括电磁阀控制器(10)，多个所述电磁气阀(3)均与电磁阀控制器(10)连接，多个电磁阀控制器(10)还与中央处理模块(7)连接。
6.一种气压供气控制系统的控制方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的一种气压供气控制系统，包括：
S1：将空压机(1)机组分为常用机组N常和备用机组N备；
S2：通过中央处理模块(7)获取第一气压传感器(9)发来的总储气罐(6)的气压值P罐；
S3：将总储气罐(6)气压值P罐与预设标准供气气压值P标进行比较，并进行多台空压机(1)机组开关机的调整。
7.根据权利要求6所述的一种气压供气控制系统的控制方法，其特征在于，所述S3包括：
若P罐大于P标，中央处理模块(7)发出常用机组全部或部分开机指令，以及备用机组全部停机指令；中央处理模块(7)将指令发送给空压机总控制器(8)，通过空压机总控制器(8)控制常用机组全部或部分开机，以及备用机组全部停机；
若P罐等于P标，中央处理模块(7)发出常用机组全部开机指令以及备用机组全部停机指令；中央处理模块(7)将指令发送给空压机总控制器(8)，通过空压机总控制器(8)控制常用机组全部开机以及备用机组全部停机；
若P罐小于P标，中央处理模块(7)发出常用机组全部开机指令以及备用机组全部或部分开机指令；中央处理模块(7)将指令发送给空压机总控制器(8)，通过空压机总控制器(8)控制常用机组全部开机以及备用机组全部或部分开机。
8.根据权利要求7所述的一种气压供气控制系统的控制方法，其特征在于，还包括：
在中央处理模块(7)中预设n个阈值λn，阈值λn均小于P标，相邻阈值之差为一个空压机(1)所能提供的额定气压值P额，P额＝λn-λ(n-1)；λn＝P标-nP额，且n＝N备-1，n取正整数；
若P罐小于P标，中央处理模块(7)依次从离P标最近的阈值开始判断，直至P罐大于某一阈值λn，中央处理模块(7)发出备用机组中的n台空压机开机指令，中央处理模块(7)将指令发送给空压机总控制器(8)，通过空压机总控制器(8)控制备用机组中的n台空压机开机；
若λn为负数，中央处理模块(7)发出备用机组全部开机指令，中央处理模块(7)将指令发送给空压机总控制器(8)，通过空压机总控制器(8)控制备用机组全部开机。
9.根据权利要求8所述的一种气压供气控制系统的控制方法，其特征在于，还包括：
在中央处理模块(7)发出开机指令时，同时发出开机空压机(1)对应的电磁气阀(3)开阀指令，中央处理模块(7)将指令发送给电磁气阀控制器(10)，通过电磁气阀控制器(10)控制开机空压机(1)对应的电磁气阀(3)开阀；
在中央处理模块(7)发出关机指令时，同时发出关机空压机(1)对应的电磁气阀(3)关阀指令，中央处理模块(7)将指令发送给电磁气阀控制器(10)，通过电磁气阀控制器(10)控制关机空压机(1)对应的电磁气阀(3)关阀。
10.根据权利要求8所述的一种气压供气控制系统的控制方法，其特征在于，还包括：
若P罐大于P标，中央处理模块(7)发出常用机组全部或N常-1台开机指令，以及备用机组全部停机指令；中央处理模块(7)将指令发送给空压机总控制器(8)，通过空压机总控制器(8)控制常用机组全部或部分开机，以及备用机组全部停机。
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