1、1压缩机远程测控系统设计一、 方案组成该方案组成的系统框图结构如下：电 气 控 制 柜无 线 网 卡工 业 控 制 计 算 机压 缩 机 组 现 场 采 集模 块触 摸 屏 工 作 状 态 显示 操 作 界 面总 部 服 务 平 台R S 4 8 5 通 讯二、设计思想压缩机现场采集模块把压缩机组上所有的传感器的模拟信号以及开关量，通过单片机处理变成数字信号，然后通过 RS485 通讯接口和串口传输方式，按照一定的协议发送给电气控制柜中的计算机系统（简称上位机），同时该模块同时担负把上位机发出控制信号，转化为具备 AC220V/5A 通断能力的机械式继电器触点的开关量，实现对压缩机组上的电磁阀
2、等执行机构的远程控制。在控制柜中的上位机，采用嵌入式无风扇工业计算机加触摸屏搭建的计算机系统或采用触摸屏一体化工业平板电脑，使用组态软件编辑可视化人机控制界面软件；处理和形象直观地化显示、存储采集模块发送的数据，同时采用配加 I/O 模块实现对机组智能启动、保护等控制，在触摸屏控制界面上可实现对压缩机开停控制、现场参数的显示、设定、计算、处理等操作，并可根据总部需要通过无线网卡发送压缩机历史和现行工作参数，也可以接受总部的控制指令，达到对空压机系统的远距离无线测控的目的。服务平台是基于 CDMA、GPRS 和 3G 的无线上网和互联网技术，在总部搭建一个服务器，通过 IP 地址设定和每一台控制
3、柜上的 SIM 卡身份识别，实现总部2对每一台机组控制系统运行状态的监控和远程数据交换，同时在总部通过服务器向不同授权人开发不同的控制界面，让不同层次的人员充分利用这一资源。如下图所示：三、设计方案一、压缩机现场采集模块该模块有模拟量采集模块、数字量采集模块、控制信号输出模块、通信接口模块等组成，工作电压 24V 3A。其配有 AI 32 路；DO 10 路；DI 4 路；RS485 串口一个；RS232 串口一个。AI 输入可配接 420mA 的变送器信号，接入方式采用如下的 T 型电阻回路，以防止取样电阻异常时对变送器和单片机的损害。同时单片机对 Ui5V 或Ui0V 时，向系统发出警报，
4、（两线制或三线制变送器均可，该卡设计是按照积木方式设计，输入可通过不同的接口接 PT100 热电阻）2 5 0 5 0 0 2 5 0 4 2 0 m AU iDO 采用光电隔离开关输出，驱动欧姆龙微型继电器，继电器触点工作电压 AC220V,电流 5A;DI 采用光电耦合开关隔离输入，可接受 524V 开关信号，拉电流小于10mA；RS485 串口采用标准配置，有效传输距离大于 300M，（理论传输距离1000 米，可靠传输距离 500 米，若传输距离超过 500 米可以增加驱动模块增加传输距离）数据传输方式采用字符串分段表示对应参数的方式，系统工作环境要求：温度: -2060 气压： 正常
5、大气压 湿度95%RH45该系统使用的器件均为低耗元器件，也无大功率器件，仅有一个三端稳压器3可能产生热量，但设计时通过固定软体金属件和壳体连接可达到散热作用，另系统控制核心器件均采用屏蔽接地等方式以及所有接口均采用光电隔离、传感器输入均采用阻容滤波器件的方式，降低电磁干扰，保障系统可靠运行。系统核心器件均采用贴片焊接，辅助器件均采用 DIP 封装焊接，系统尽可能减少使用接插件，必要使用的地方均采用自锁式接插件，并加塑胶封装已达到抗震作用。同时考虑机体振动剧烈，固定采用橡胶支撑件固定。二、电气控制柜该部分是由两大部分构成，一是工业控制计算机及其控制接口电路，包括液晶触摸屏在内即弱电控制部分，另
6、一部分是原有控制肌理的机组配电、启动、保护电路以及控制信号反馈等组成的强电控制系统。15.1“ 显示分辨率为 1280800 的 LCD 液晶触摸屏 采用表面声波屏其具有高强度、高密度触摸点分布:（超过 10000 个触摸点每一平方英寸）触摸无漂移，自动修正，可进行精密操作、经久耐用，单点触摸可超过 5 千万次；标准误差小于0.080 英寸（2.03 毫米）， 多数显示误差小于1%，分辨率 4096x4096；操作：-20 度到 50 度 储存：-40 度到 70 度方案一使用 ARK-1350 系列研华无风扇嵌入式工控机 ARK-1388 系列是专门为有限空间嵌入式应用而设计的紧凑型嵌入式工
7、控机。该系列产品提供强大的运算能力，无风扇低功耗工作、运行可靠，具有良好的扩展性，具有灵活的 I/O 配置，并提供长期供货支持。此产品线使用的是低电压集成 Intel Core 2 Duo ULV 无风扇 CPU，DDR2 533/667 MHz (945GM 内存 2G 闪存，该系统集成 4 个 USB2.0 接口，4 个串行端口（3 x RS-232/422/485 ports, 1 x RS-232），提供全面的通讯和连通能力接受宽范围ATX 支持 DC 电源输入 12V-24V。此系列产品安装在一个高度紧凑的铸铝机箱中。该机箱不但提供出色的抗冲击抗振动保护、提供防尘、抗高温和低温特性，
8、而且还起到散热片的作用。工作温度-20 C 60 C，振动（工作）：1.0G，50500Hz，随机振动，电磁兼容性满足 CCC 认证要求方案二：使用 15一体化工业化工作站，配备 Intel ULV Celeron M 800 MHz / Pentium M 1.1 Ghz 无风扇 CPU，1 GB DDR 内存 160G 硬盘；工作温度：060；存储温度： -2060；相对温度：1095%40 （无凝结）；振动（工作）：1.0G，50500Hz；随机振动，电磁兼容性满足 CCC 认证要求4系统采用 WebAccess 组态软件和微软 WinCE 操作系统编辑压缩机运行参数显示、控制和数据存储
9、处理、故障显示报警及其停机处理等功能的系统控制软件，该软件是采用 IE 浏览器软件下运行的，系统数据传输采用标准的 modbus 协议，每台控制系统固定一个 IP 地址，通讯采用 TCP/IP 协议方式极其方便用户 DCS 系统访问。 WebAccess 组态软件 是一个分五级权限开放的组态软件，即：一是权限最高的系统管理员：可对系统所有功能进行修改和设定；二是工程管理人员：可修改节点控制、工程管理等，但不能通过浏览器浏览实时监控界面；三是线上管理员：可以通过浏览器浏览所有的监控界面，访问所有的控制点信息，但无修改权；四是线上操作员：仅能浏览用户创建的控制界面，但不能查看运行记录、管理程序、通
10、讯状态等；五是个体管理员：只能浏览指定的界面及制定界面内点的详情和块的详情；可以设定和修改是否允许可以监控页面的点的报警状态。我们在远程服务平台上将以一级、二级、和四级三个级别开放。系统运行参数以 Access 数据库格式，压缩存于工控机内，机内预留 3年（可约定）的运行参数，运行超时时，超过 3 年的数据将被溢出。强电控制部分，将完全按照原来的设计不变，包括各个信息反馈点、接入线号、各个控制信号输出线号地址、器件型号厂家等，仅将原 PLC 控制器替换为工业控制计算机而已。三、远程通讯及总部服务平台A. 总部服务平台主要功能如下：1. 平台上能够显示配有无线发射模块的压缩机是否在工作状态；2.
11、 平台上可以通过选择国家、地区、市县的方式，查阅已经投入运行的压缩机的工作状态，显示出当前或特定历史段的运行参数；3. 平台上及时地显示压缩机故障预警、故障状态和故障参数等；4. 平台上可以根据授权级别，对远程压缩机参数设定进行修改、源程序修改等B. 实现方式：每台压缩机配备中国电信或中国移动的中兴或天翼3G 无线网卡，其设计符合电工电子产品低温GB/T2423.1、高温GB/T2423.2 的要求，适于在气候条件恶劣的地区及户外使用。每一台机组特定一个唯一的IP 地址，系统开机后即便上线并发出开机讯号，当受到总部询问指令后，向总部发出相关数据，系统运行成本按照数据流量计算，亦即上线不收费，只
12、有访问时收取流量费0.005元/Kb.系统构成采用（多）终端 数据中心TCP 端口方式，在总部使用IBM System x3650(7979B7C)建立一个多通道接收的服务器在总部组网，并通过设定不同授权级别和密码，实现三级控制，一是普通权限，可以调显任何一台正在运行的压缩机运行参数；二是调试权限，可以通过平台修改任何一台运行的压5缩机参数设定值；三是最高级别，可以使用平台打开任何一台运行的压缩机控制源程序，改变控制方式等。四、系统造价预算：1. 方案一 本机造价：序号 项目 规格型号 单价 备注1 电气控制柜强电部分 全自动变频控制 36000.002 嵌入式工控机及触摸屏研华1350系列
13、9000.003 现场采集系统 自制 1500.004 驱动卡 研华ADAM 4050 750.00 8路DI， 8路DO，485接口5 无线上网模块 中兴 600.00 不含SIM卡6 软件 4000.007 本机控制系统造价 51850.0082. 方案二：序号 项目 规格型号 单价 备注1 电气控制柜强电部分 全自动变频控制 36000.00 包括成套加工费2 一体化工作站 研华主板 7000.003 驱动卡 研华ADAM 4050 750.00 8路DI， 8路DO，485接口4 现场采集系统 自制 1500.005 无线上网模块 中兴 600.00 不含SIM卡6 软件 3000.0
14、07 本机控制系统造价 48850.003. 服务站造价序号 项目 规格型号 单价 备注1 服务器 IBM System x3650(7979B7C)29800.002 杀毒防火墙 Mcafee 8.5i企业版 12000.003 服务软件开发费 10000合计 51800.006控制流程图运行流程：按启动键NYNY NY抽回收罐NY系统送电正确阀 12Y1 12Y2 12Y3 12Y4- + + -油压0 .15MPa？冷却风机 油泵启动 阀 12Y1 12Y2 12Y3 12Y4- + + 排污 3s 时间60s？缺油报警软启动工作阀 12Y1 12Y2 12Y3 12Y4动作 - + +
15、 -时间10s？主回路接触器工作，压缩机正常运行阀 12Y1 12Y2 12Y3 12Y4动作 - - - -P 回收 25.5MPa，自动停机并报警3.T 排气 1180或 T 排气 2180，自动停机并报警4.P 润滑油 0.15MPa，自动停机并报警5.T 润滑油 80，自动停机并报警6.P 控制气源 0.45MPa，自动停机并报警7.软启动器故障时，自动停机并报警8.主电机的隔离和旁通接触器任一个故障时，自动停机并报警9.冷却风机、油泵电机接触器任一个在主机启动后断开时，P 回收2MPa？正常运行-启 动 停 机阀 12Y1 12Y2 12Y3 12Y4动作 - - - -1-阀 12
16、Y1 12Y2 12Y3 12Y4动作 - + + 2h 3s1-主机停机-辅机停机-9自动停机并报警10.风机、油泵电机任一个过载时，自动停机并报警11.天然气浓度超高时，进气阀关闭，排风机启动，自动停机并报警12.排风机、主电机、冷却风机、油泵电机电源有一个断开时，自动停机并报警13.任一急停按钮按下时，自动停机14.所有故障临近发生时（由总部约定）每隔 600s（约定）连续记录各个参数，并向总部发送故障预警信息，直至故障停机为止。自动停机（待机）： NYNY平衡 15s正常运行-P 排气24MPa抽 回 收 罐阀 12Y1 12Y2 12Y3 12Y4动作 - - - -1-P 回收2MPa阀 12Y1 12Y2 12Y3 12Y4动作 - + + -1-主机停机-辅机停机-待 机-10N NYP 高压储气井21MPaP 中压储气井18MPa自动启动辅机后，启动主机-
