CN201461358U - 空压机组智能电效控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空压机组智能电效控制系统，包括可编程控制器、上位机以及设置在空压机出气管路中的压力变送器，其中，上位机与可编程控制器的通讯接口I相连，压力变送器的信号输出端与可编程控制器的A/D模块电连接，可编程控制器的D/A模块、数字输出模块与受控空压机主轴变频器电连接，本实用新型通过压力变送器采集空压机供气管路中的压力信号，由可编程控制器来控制受控空压机组的自动切换和运行，消除卸载电能做无用功的情形，其结构合理，自动化程度高，节能效果明显，通过改造能够直接应用于现有的空压机系统中，经济价值较高。

Description

空压机组智能电效控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种空压机组智能电效控制系统。

背景技术

在诸多被使用的能源中，压缩空气是仅次于电力的普及能源之一。工业、矿业、工程业、医疗业甚至农业都有日趋广泛的用途，尤其在工业的使用量及其可观。鉴于压缩空气已被各行各业广泛的采用，在工厂大型化及自动化的前提下，压缩空气的使用与日俱增。而空压机在生产能源/压缩空气的同时，本身也在消耗大量电能，以普遍的100PsiG(7Kg/cm³G)压缩空气系统为例，每生产100CFM的压缩空气大约需要消耗20HP的电能。在目前的工业界动咎使用数千马力甚至数万马力空压机的工厂已为数众多，如何合理使用压缩空气及空压机电效如何提升，已成为业者非常重视的课题。

目前，在工厂的空压机配置时，不能排除在满负荷状态下长时间运行的可能性，所以只能按最大需要来决定电动机的容量，设计余量一般偏大。

空压机要根据用气量经常改变运行方式，一般工厂通常采用进气阀控制的方法，即当管路压力达到设定压力上限时，进气阀门关闭，空压机处于空载运行，虽然在电动机带动下运转，但不输出压缩空气，管路压力不再上升；当管路压力达到设定下限时，进气阀打开，空压机处于加载运行，输出压缩空气，管路压力上升，如此往复。

在实际运行中，轻载运行的时间往往所占的比例是非常高的，这就造成巨大的能源浪费；另外，空压机频繁加载卸载造成电网电压波动大；空压机总处于高速运转状态，造成机械故障增多和机体温升高；空压机运转噪声大，此噪声一方面由高速运转产生，另一方面在气阀动作时产生；电动机运行效率低，能耗大，尽管空压机处于卸载时，电动机负载小，消耗的电能小，但大功率电动机在轻载时功率因数很低。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种空压机组智能电效控制系统，通过采集空压机站总管路的压力信号来进行各空压机组的运行控制，达到卸载能量浪费的目的，其节电空间远大单一的变频调速技术，无论工厂用气量怎样变化，空压机系统没有能耗浪费。

空压机组智能电效控制系统，包括可编程控制器，所述可编程控制器包括CPU、通讯接口I、通讯接口II、D/A模块、A/D模块、数字输入模块和数字输出模块，所述空压机组智能电效控制系统还包括上位机以及设置在空压机出气管路中的压力变送器，所述上位机与通讯接口I相连，所述压力变送器的信号输出端与A/D模块电连接；

所述可编程控制器的D/A模块、数字输出模块与受控空压机主轴变频器电连接。

进一步，所述空压机组智能电效控制系统还包括温度变送器，所述温度变送器设置在空压机出气管路内，所述所述温度变送器的信号输出端与A/D模块电连接；

进一步，所述空压机组智能电效控制系统还包括操作面板，所述操作面板与可编程控制器的数字输入模块电连接；

进一步，所述空压机组智能电效控制系统还包括加/卸载阀和排空阀，所述加/卸载阀和排空阀的控制输入端与可编程控制器的数字输出模块电连接；

进一步，所述空压机组智能电效控制系统还包括触摸屏，所述触摸屏与通讯接口II电连接；

进一步，所述可编程控制器的数字输入模块分别与受控空压机的运行/故障反馈信号输出端、加卸载/零压检测信号输出端相连接；

进一步，所述空压机组智能电效控制系统还包括空压机远程启停装置，所述空压机远程启停装置的信号输入端与可编程控制器的数字输出模块电连接；

进一步，所述空压机组智能电效控制系统还包括市电/节能自动切换装置，所述市电/节能自动切换装置的信号输入端与可编程控制器的数字输出模块电连接；

进一步，所述空压机组智能电效控制系统还包括电效系统运行指示装置，所述系统运行指示装置的信号输入端与可编程控制器的数字输出模块电连接；

进一步，所述空压机组智能电效控制系统还包括空压机控制切换装置，所述空压机控制切换装置信号输入端与可编程控制器的数字输出模块电连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过压力变送器采集空压机总管路中的压力信号，通过可编程控制器来控制受控空压机组的切换和运行，消除了卸载电能做无用功的情形，其结构合理，自动化程度高，节能效果明显，通过改造能够直接应用于现有的空压机系统中，经济价值较高。

本实用新型的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的应用示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

1-可编程控制器；2-触摸屏；3-温度变送器；4-上位机；5-加/卸载阀及排空阀；6-压力变送器；7-远程启停装置；8-市电/节能切换装置；9-电效系统运行指示装置；10-操作面板；11-受控空压机主轴变频器；12-受控空压机运行及故障反馈信号输出端；13-受控空压机加卸载/零压检测信号输出端；14-空压机控制切换装置。

如图1所示，本实用新型包括可编程控制器，可编程控制器1包括CPU、通讯接口I、通讯接口II、D/A模块、A/D模块、数字输入模块和数字输出模块，空压机组智能电效控制系统还包括上位机4以及设置在空压机出气管路中的温度变送器3和压力变送器6，上位机4与通讯接口I相连，温度变送器3和压力变送器6的信号输出端与A/D模块电连接；

可编程控制器1的控制信号输出端与受控空压机主轴变频器11的信号输入端相联，主轴变频器11可以采用直接由PLC数字输出信号控制，也可以采用D/A数模转换器将PLC给出的模拟量，根据相应的算法，转换成0-10V直流电压或4-20mA直流电流输出，从而满足电机主轴速度调节要求，将压力精度控制在要求范围内。

为便于对受控机构进行操作，本实用新型还包括操作面板10，操作面板10与可编程控制器1的数字输入模块电连接。

空压机组智能电效控制系统还包括加/卸载阀和排空阀5，加/卸载阀和排空阀5的控制输入端与可编程控制器1的数字输出模块电连接。

空压机组智能电效控制系统还包括触摸屏2，可编程控制器还包括通讯接口II，触摸屏2与通讯接口II电连接。触摸屏2作为一种新型的人机界面因其简单易用、强大的功能及优异的稳定性，使它非常适合用于工业环境。用户可以自由地组合文字，按钮，图形，数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。通过使用触摸屏，可以使机器配线标准化，简单化，同时也能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对提高了整套设备的附加值；操作机构按钮面板10上设置有启停、切换等按钮，用于直接控制空压机组的相关操作。

为便于随时监测受控空压机的运行状态，可编程控制器1的数字输入模块与受控空压机运行及故障反馈信号输出端12相连接。

为便于监测受控空压机的加卸载和零压信号，可编程控制器1的数字输入模块与受控空压机加卸载/零压检测信号输出端13相连接。

另外，空压机组智能电效控制系统还包括空压机远程启停装置7，空压机远程启停装置7的信号输入端与可编程控制器1的数字输出模块电连接。通过该装置能够实现对空压机的远程控制，满足智能化要求。

为实现设备的节能自动切换功能，空压机组智能电效控制系统还包括市电/节能自动切换装置8，市电/节能自动切换装置8的信号输入端均与可编程控制器1的数字输出模块电连接。

为实现设备的运行指示及报警功能，空压机组智能电效控制系统还包括电效系统运行指示装置9，电效系统运行指示装置9的信号输入端与可编程控制器1的数字输出模块电连接。

为实现一套空压机组智能电效控制系统对多台空压机进行控制，本系统还包括了空压机控制切换装置14，空压机控制切换装置14的信号输入端与可编程控制器1的数字输出模块电连接。

本实用新型利用可编程控制器、触摸屏、系统切换等对空压机系统进行自动控制，即根据用户的实际需要在触摸屏中任意设置。在手动状态下可以在触摸屏中任意选中空压机进行启停，在实际应用中，可以采用多种模式运行。

图2为本实用新型的一种应用示意图，如现有一空压站共有两台40m³空压机，两台20m³的空压机。正常开机状况为一大一小，此时可根据用户的实际需求，将两台大空压机(40m³)作为主供气设备，则可设定每台大空压机的运行时间，当运行时间到达设定值时，自动切换到另一台大空压机，以此类推；而可以将两台小空压机(20m³)作为辅助供气设备，用以补充管路气压，进行电效控制，当运行时间到达设定值时，自动切换到另一台小空压机，达到空压机运行时间平均化及节能的目的.

也可以根据用户的实际需要，根据总管路中的压力值，来自动切换空压机的运行，实现自动供气，自动补偿；当管路中的压力在设定时间处于高限压时，则减少空压机的运行台数，电效控制便自动切换到相应的空压机，直至只剩下最后一台空压机运行为止，实现电效节能运行；当管路压力在设定时间内处于低限位时，系统便自动增加一台空压机，直至所有空压机全部开启为止；运行原则上是以大空压机作为主供气设备，小空压机作力辅助供气设备，只有当电效系统检测到一大一小空压机不能满足用气需求时，才将小空压机断开，而增加一台大空压机运行，同时电效系统自动切换到其中的一台大机上。小空压机具有优先电效节能控制权，只有当系统检测到有两台以上的大空压机在运行状态时，电效控制才自动切换到其中一台大空压机；当系统检测到有一大一小空压机运行时，则电效控制便自动切换到小空压机运行，自动调节管路气压，达到节能的目的。

为便于集中控制，本实用新型的可编程控制器1还预留了与上位机4进行通讯的通讯端口，使用时，利用RS-485通讯协议或MODBUS与上位机4实现通信。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.空压机组智能电效控制系统，包括可编程控制器，所述可编程控制器包括CPU、通讯接口I、通讯接口II、D/A模块、A/D模块、数字输入模块和数字输出模块，其特征在于：所述空压机组智能电效控制系统还包括上位机以及设置在空压机出气管路中的压力变送器，所述上位机与通讯接口I相连，所述压力变送器的信号输出端与A/D模块电连接；

所述可编程控制器的D/A模块、数字输出模块与受控空压机主轴变频器电连接。

2.根据权利要求1所述的空压机组智能电效控制系统，其特征在于：所述空压机组智能电效控制系统还包括温度变送器，所述温度变送器设置在空压机出气管路内，所述温度变送器的信号输出端与A/D模块电连接。

3.根据权利要求2所述的空压机组智能电效控制系统，其特征在于：所述空压机组智能电效控制系统还包括操作面板，所述操作面板与可编程控制器的数字输入模块电连接。

4.根据权利要求3所述的空压机组智能电效控制系统，其特征在于：所述空压机组智能电效控制系统还包括加/卸载阀和排空阀，所述加/卸载阀和排空阀的控制输入端与可编程控制器的数字输出模块电连接。

5.根据权利要求4所述的空压机组智能电效控制系统，其特征在于：所述空压机组智能电效控制系统还包括触摸屏，所述触摸屏与通讯接口II电连接。

6.根据权利要求5所述的空压机组智能电效控制系统，其特征在于：所述可编程控制器的数字输入模块分别与受控空压机的远程运行允许/禁止信号、运行/故障反馈信号输出端、加卸载/零压检测信号输出端相连接。

7.根据权利要求6所述的空压机组智能电效控制系统，其特征在于：所述空压机组智能电效控制系统还包括空压机远程启停装置，所述空压机远程启停装置的信号输入端与可编程控制器的数字输出模块电连接。

8.根据权利要求7所述的空压机组智能电效控制系统，其特征在于：所述空压机组智能电效控制系统还包括市电/节能自动切换装置，所述市电/节能自动切换装置的信号输入端与可编程控制器的数字输出模块电连接。

9.根据权利要求8所述的空压机组智能电效控制系统，其特征在于：所述空压机组智能电效控制系统还包括电效系统运行指示装置，所述系统运行指示装置的信号输入端与可编程控制器的数字输出模块电连接。

10.根据权利要求9所述的空压机组智能电效控制系统，其特征在于：所述空压机组智能电效控制系统还包括空压机控制切换装置，所述空压机控制切换装置信号输入端与可编程控制器的数字输出模块电连接。

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