基于PLC的空压机远程监控系统的设计与实现

李慧玲+罗敏+罗春晖

收稿日期：2013-06-19

作者简介：李慧玲（1974—），女，武汉湖北人，硕士，研究方向：汽车装备自动化。

通讯联系人，E-mail：Ih11115@vip.sina.com

文章编号：1003-6199（2014）03-0055-03

摘 要：随着技术的发展，我国的许多设备严重老化，即将面临淘汰。在现代化的企业中，要求空压机的控制装置有较高的自动化水平，采用微机控制是空压机发展的必然趋势。它可以减轻操作人员的劳动强度，对空压机的可靠安全运行起到保证和促进作用。东风商用车公司总装配厂有3条整车组装线和一个检测车间，车间所需要的压缩空气由3对空气压缩机和冷干机来提供，分别位于三个空压机房。本课题主要是要研究开发基于组态王软件的监控界面。整个系统是用PLC进行控制，组态王软件进行监控。PLC主要控制空压机的启动和停止，组态王用于读取压力，以便我们随时了解系统信息，进行调整，确保生产程序的正常运行。

关键词：组态王；PLC；空压机；冷干机；监控

中图分类号：TP29 文献标识码：A

Design and Implementation of Remote Monitoring

System of Air Compressor Based on PLC

LI Hui-ling，LUO Min，LUO Chun-hui

（School of Electrical & Information Engineering，Hubei University of Automotive Technology， Shiyan，Hubei 442002，China）

Abstract：With the development of technology， Many serious equipment aging of our country and facing out .In the modern enterprise， require air compressor device has higher automation level， Adopt computer control is an inevitable trend in the development of air compressor. It can reduce the labor intensity of operators， to ensure reliable safe operation of the air compressor and promote role .Dongfeng company assembly plant has three vehicle assembly line and a test workshop， Workshop need compressed air for air compressor and person from 3 to provide， Located in three air compressor machine room. this topic is mainly to research and development based on kingview software of the monitoring interface. The whole system is controlled with PLC and configuration king software monitor. PLC main control air compressor start and stop， Kingview is used to read the pressure， So that we can understand the system at any time information， adjust， ensure the normal operation of the production process.

Key words：kingview ；PLC；air compressor；person；monitoring

1 引 言

东风商用车公司总装配厂有3条整车组装线和一个检测车间，车间所需要的压缩空气由3对空气压缩机和冷干机来提供，分别位于三个空压机房。本文以东风商用车公司总装配厂3对空气压缩机为研究对象，研究基于组态王软件的空气压缩机监控系统设计。

2 系统硬件设计

2.1 PLC选型的探讨

PLC的选型主要考虑的是PLC输入输出点、存储容量、控制功能等。对输入输出点估算时，应该还要考虑增加10%～20%的扩展余量。存储容量是可编程控制器本身能提供的硬件存储单元的大小，用户使用的应用程序的存储单元的大小即为程序容量，所以程序容量小于存储器容量。在估算存储容量时，通常采用PLC应用程序的存储容量估计来代替。内存的总字数一般都是按10-15倍的数值量I/O点数，加100倍模拟I/O点数，考虑余量时，根据内存总字数的25%考虑[1，2]。设计选择OMRON公司的PLC-CP1H系列中的CP1H-X40DR-A。

2.2 模拟量输入模块

模拟量输入模块即是A/D转换模块，在本次设计中，采用了OMRON公司的CJ1W-AD081-V1型号的模拟量输入模块。该模块有八个独立模拟量输入通道。每个通道的输入信号可以是电压信号，电压为1～5V。也可以是电流信号，电流为4～20mA。模拟量输入模块的功能是将输入的模拟量信号转换成十六位二进制信号。按十进制表示，它转换的数值范围为0～65535。转换后将信号送给PLC做进一步处理。

通过设置相应的开关量值，我们可以控制对应的电路。温度模拟量A/D转换经PID处理后，还需经D/A转换将电压或者电流等模拟信号送与电动调节阀，调节阀门开度。我们将在下面详细介绍各类传感器A/D值的转换以及电动阀门开度计算。

假设模拟量的标准电流信号范围为A0 ～Am如：（4～20mA ），A/D转换后数值范围为D0～Dm（6400-32000），假设模拟量的标准电流信号是A，经过A/D转换后的对应的数值为D，由于是线性关系，函数关系可以表示为A=f（D），其数学方程如式（1）：

A=（D-D0）×（Am-A0）/（Dm-D0）+A0（1）

根据式（1），我们可以方便地根据D值计算出A值。将该方程式进行逆变换，得出函数关系式D=f（A）数学方程如式（2）：

D=（A-A0）×（Dm-D0）/（Am-A0）+D0（2）

模拟量输入模块CJ1W-AD081-V1是有8个模拟量输入口，如图1。

2.3 PLC接线图

系统由3个空压站房组成，三个空压站分别位于一线外墙、三线外墙和检测线。分别由3个PLC来进行控制和采集信号。

1号和2号空压机的PLC接线图，如图2所示。

数字量扩展模块的PLC接线图，如图3所示。利用I/O连接电缆将数字量扩展模块和CJ单元适配器连接起来。

3 软件设计

在空压机远程监控系统的设计中，PLC主要用来控制空压机的启动和停止的[3]。PLC的软件设计主要是指下位机PLC梯形图的设计。

3.1 系统控制流程图

程序控制系统的软件设计采用梯形图，并采取了模块化的设计方式，把整个控制系统所需要完成的功能分成若干模块，然后分别进行设计，这样做的优点是设计方便，便于修改程序，使得程序条理清晰，用户比较容易理解和掌握[4，5]。系统控制流程图如图4所示。

3.2 人机界面的设计

人机界面的设计主要是用组态王实现的[1，3，4，6]。在本次空压机远程监控系统的设计中，组态王是来监视空压机的压力等，便于了解空压机的运行状况。本控制系统的主界面，如图5所示。

4 结 论

系统采用PLC来控制空气压缩机的启动和停止，并调节出口的温度和湿度，应用组态王软件来进行远程监控。经过时间证明，系统运行可靠。实现了设计的要求和目的。

参考文献

[1] 韩晓新. 从基础到实践——PLC与组态王[M]. 北京： 机械工业出版社， 2011.

[2] 耿磊. 微机可编程序控制器原理、使用及应用实例[M].北京：电子工业出版社， 1990.

[3] 周美兰. PLC电气控制与组态设计[M]. 北京： 科学出版社， 2009.

[4] 骆德汉. 可编程控制器与现场总线网络控制[M]. 北京： 科学出版社， 2005.

[5] 常可南. 可编程序控制器原理、应用及通信基础[M]. 北京： 机械工业出版社， 1997.

[6] 阳宪惠. 现场总线技术及其应用[M]. 北京： 清华大学出版社， 1999.

通过设置相应的开关量值，我们可以控制对应的电路。温度模拟量A/D转换经PID处理后，还需经D/A转换将电压或者电流等模拟信号送与电动调节阀，调节阀门开度。我们将在下面详细介绍各类传感器A/D值的转换以及电动阀门开度计算。

假设模拟量的标准电流信号范围为A0 ～Am如：（4～20mA ），A/D转换后数值范围为D0～Dm（6400-32000），假设模拟量的标准电流信号是A，经过A/D转换后的对应的数值为D，由于是线性关系，函数关系可以表示为A=f（D），其数学方程如式（1）：

A=（D-D0）×（Am-A0）/（Dm-D0）+A0（1）

根据式（1），我们可以方便地根据D值计算出A值。将该方程式进行逆变换，得出函数关系式D=f（A）数学方程如式（2）：

D=（A-A0）×（Dm-D0）/（Am-A0）+D0（2）

模拟量输入模块CJ1W-AD081-V1是有8个模拟量输入口，如图1。

2.3 PLC接线图

系统由3个空压站房组成，三个空压站分别位于一线外墙、三线外墙和检测线。分别由3个PLC来进行控制和采集信号。

1号和2号空压机的PLC接线图，如图2所示。

数字量扩展模块的PLC接线图，如图3所示。利用I/O连接电缆将数字量扩展模块和CJ单元适配器连接起来。

3 软件设计

在空压机远程监控系统的设计中，PLC主要用来控制空压机的启动和停止的[3]。PLC的软件设计主要是指下位机PLC梯形图的设计。

3.1 系统控制流程图

程序控制系统的软件设计采用梯形图，并采取了模块化的设计方式，把整个控制系统所需要完成的功能分成若干模块，然后分别进行设计，这样做的优点是设计方便，便于修改程序，使得程序条理清晰，用户比较容易理解和掌握[4，5]。系统控制流程图如图4所示。

3.2 人机界面的设计

人机界面的设计主要是用组态王实现的[1，3，4，6]。在本次空压机远程监控系统的设计中，组态王是来监视空压机的压力等，便于了解空压机的运行状况。本控制系统的主界面，如图5所示。

4 结 论

系统采用PLC来控制空气压缩机的启动和停止，并调节出口的温度和湿度，应用组态王软件来进行远程监控。经过时间证明，系统运行可靠。实现了设计的要求和目的。

参考文献

[1] 韩晓新. 从基础到实践——PLC与组态王[M]. 北京： 机械工业出版社， 2011.

[2] 耿磊. 微机可编程序控制器原理、使用及应用实例[M].北京：电子工业出版社， 1990.

[3] 周美兰. PLC电气控制与组态设计[M]. 北京： 科学出版社， 2009.

[4] 骆德汉. 可编程控制器与现场总线网络控制[M]. 北京： 科学出版社， 2005.

[5] 常可南. 可编程序控制器原理、应用及通信基础[M]. 北京： 机械工业出版社， 1997.

[6] 阳宪惠. 现场总线技术及其应用[M]. 北京： 清华大学出版社， 1999.

通过设置相应的开关量值，我们可以控制对应的电路。温度模拟量A/D转换经PID处理后，还需经D/A转换将电压或者电流等模拟信号送与电动调节阀，调节阀门开度。我们将在下面详细介绍各类传感器A/D值的转换以及电动阀门开度计算。

假设模拟量的标准电流信号范围为A0 ～Am如：（4～20mA ），A/D转换后数值范围为D0～Dm（6400-32000），假设模拟量的标准电流信号是A，经过A/D转换后的对应的数值为D，由于是线性关系，函数关系可以表示为A=f（D），其数学方程如式（1）：

A=（D-D0）×（Am-A0）/（Dm-D0）+A0（1）

根据式（1），我们可以方便地根据D值计算出A值。将该方程式进行逆变换，得出函数关系式D=f（A）数学方程如式（2）：

D=（A-A0）×（Dm-D0）/（Am-A0）+D0（2）

模拟量输入模块CJ1W-AD081-V1是有8个模拟量输入口，如图1。

2.3 PLC接线图

系统由3个空压站房组成，三个空压站分别位于一线外墙、三线外墙和检测线。分别由3个PLC来进行控制和采集信号。

1号和2号空压机的PLC接线图，如图2所示。

数字量扩展模块的PLC接线图，如图3所示。利用I/O连接电缆将数字量扩展模块和CJ单元适配器连接起来。

3 软件设计

在空压机远程监控系统的设计中，PLC主要用来控制空压机的启动和停止的[3]。PLC的软件设计主要是指下位机PLC梯形图的设计。

3.1 系统控制流程图

程序控制系统的软件设计采用梯形图，并采取了模块化的设计方式，把整个控制系统所需要完成的功能分成若干模块，然后分别进行设计，这样做的优点是设计方便，便于修改程序，使得程序条理清晰，用户比较容易理解和掌握[4，5]。系统控制流程图如图4所示。

3.2 人机界面的设计

人机界面的设计主要是用组态王实现的[1，3，4，6]。在本次空压机远程监控系统的设计中，组态王是来监视空压机的压力等，便于了解空压机的运行状况。本控制系统的主界面，如图5所示。

4 结 论

系统采用PLC来控制空气压缩机的启动和停止，并调节出口的温度和湿度，应用组态王软件来进行远程监控。经过时间证明，系统运行可靠。实现了设计的要求和目的。

参考文献

[1] 韩晓新. 从基础到实践——PLC与组态王[M]. 北京： 机械工业出版社， 2011.

[2] 耿磊. 微机可编程序控制器原理、使用及应用实例[M].北京：电子工业出版社， 1990.

[3] 周美兰. PLC电气控制与组态设计[M]. 北京： 科学出版社， 2009.

[4] 骆德汉. 可编程控制器与现场总线网络控制[M]. 北京： 科学出版社， 2005.

[5] 常可南. 可编程序控制器原理、应用及通信基础[M]. 北京： 机械工业出版社， 1997.

[6] 阳宪惠. 现场总线技术及其应用[M]. 北京： 清华大学出版社， 1999.