水冷空压机远程监测及智能联控系统研究

摘要

空气压缩机是矿山开采过程中各气动设备的主要动力源，保证空压机的长期、安全稳定运行，提高空压机站的自动化、智能化程度对实现井下无人化开采、提高设备的使用性能以及煤矿的经济效益具有重要意义。
　　本文以吉煤集团通化矿务局道清煤矿-200空压机站四台水冷空压机的远程监测与智能联动控制系统项目为背景，通过对现场的实际调研和分析，确定了系统的总体方案，对实现空压机以及冷却水泵各运行参数监测以及状态控制的传感器、数据采集系统以及控制设备进行了硬件选型，并编制了软件程序;分别开发了空压机及其冷却水泵远程监测系统的上位机组态监测画面和现场触摸屏组态画面，实现了空压机各运行参数及设备状态的实时在线监测;根据现场实际情况，采用以太环网实现上位机与下位机的信号传输与数据交互，对层次的数据通讯进行设置并调试成功，采用防爆监控摄像头实现空压机房四台水冷空压机运行状态的实时视频监控;建立了空压机及其冷却水泵的智能联动控制系统，采用模糊PID控制方法实现了空压机母管压力的恒压控制及其冷却水出水的恒温控制，并采用Matlab/Simulink软件进行了仿真分析，仿真结果表明控制系统具有良好的动态性能和静态性能。
　　通过在现场长期运行表明，该系统可实现空压机各项运行参数及设备状态的实时在线监测和数据存储，对超限数据进行有效的实时预警;实现了空压机及其冷却水泵的智能联控控制，有效的保证了母管压力的稳定以及实现各空压机出水温度的控制，保证了空压机的安全稳定运行，提高空压机运行的安全系数，延长了空压机的使用寿命，具有非常好实用价值和推广价值。

目录

声明

致谢

摘要

1．绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 水冷空压机远程控制技术发展现状

1．3 水冷空压机监测技术国内外发展现状

1．4 主要研究内容

1．5 本章小结

2．空压机远程监测与智能联控系统总体设计

2．1 水冷空压机结构及工作原理

2．1．1 水冷空压机总体结构分析

2．1．2 水冷空压机工作原理

2．2 道清煤矿水冷空压机及冷却水泵布局

2．2．1 空压机房选址及布局要求

2．2．2 道清煤矿空压机房结构布局

2．3 数据监测与控制变量分析

2．4 监控系统总体结构

2．5 本章小结

3 系统硬件开发与研究

3．1 传感器设备选型

3．1．1 温度传感器选型

3．1．2 压力传感器选型

3．1．3 振动传感器选型

3．1．4 电参数采集模块选型

3．2 可编程序控制器PLC选型

3．2．1 CPU选型

3．2．2 开关量扩展模块选型

3．2．3 模拟量扩展模块选型

3．3 视频监控设备选型

3．3．1 视频监控设备选型

3．3．2 视频信号采集与传输设备选型

3．4 本章小结

4 水冷空压机监测系统人机界面开发

4．1 上位机组态开发软件

4．2 空压机监测系统组态界面

4．3 冷却水泵组态界面开发

4．4 现场控制柜人机界面

4．5 本章小结

5 数据交互与信号通讯系统

5．1 系统通讯网络结构框架

5．2 现场控制系统通讯设置

5．2．1 触摸屏与PLC从站通信

5．2．2 PLC与电参数采集模块通信

5．3 网络视频服务器通讯调试

5．4 上位机与下位机通讯及数据交互

5．5 多设备数据地址及匹配原则

5．6 本章小结

6 水冷空压机智能联动控制系统

6．1 空压机联动控制原理

6．2 水冷空压机智能联动控制系统

6．3 基于模糊PID的冷却水温与母管压力控制

6．3．1 PID控制理论

6．3．2 模糊PID控制器

6．3．3 系统建模与仿真分析

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

附录

作者简历

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