SPC技术的 PLC系统在空压机监控中的应用.pdf

2 0 1 5年第 5期 工业仪表与自动化装置 9 5 S P C技术的 P L C 系统在空压机监控 中的应 用 张玲 ， 付琛 1 ．甘肃工业职业技术学院 电信 学院 ， 甘肃 天水 7 4 1 0 2 5 ； 2 ．无锡商业职业技术学院 物联 网技术学院， 江苏 无锡 2 1 4 0 0 0 摘要 以某企业的 3 ． 0 MP a高压空压机作为监控对象， 引入 S P C统计过程 的控制算法， 达到 了 利 用 S 72 0 0 P L C的 Mo d b u s ／ R T U 自由通信协议 自动采集数据 的 目的。M o d b u s 主站为 S 7 2 0 0， 从站为P D 1 9 4 E电测仪表， 通过 M o d b u s 主站初始化， 向从站发送读写指令与有效地址存储， 非常方 便 地 实现 了 Mo d b u s 通 信 主站 的 配置 。 关键词 S P C； P L C； 空压机 ； 监控 ； 应用 中图分类号 T P 2 9 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 0 0 6 8 2 2 0 1 5 0 5 0 0 9 5 0 2 App l i c a t i o n o f S PC t e c hn o l o g y PLC s y s t e m i n c o mpr e s s o r mo ni t o r i n g Z HAN G L i n g ， F U C h e n 1 ． Z e c 0 mm Ⅱ n c 0 ￡ 0 m I n s t i t u t e ， G a nsu I n d u s t r y P o l y t e c h n i c C o l l e g e G a usu T i a ush u i 7 4 1 0 2 5， C h i n a ； 2 ． T h i n g s T e c h n i c a l C o l l e g e ，Wu x i C o mm e r c i a l V o c a t i o n a l a n d T e c h n i c a l C o l l e g e ，J i a n g s u W u x i 2 1 4 0 0 0，C h i n a A b s t r a c t A n e n t e r p r i s e w i t h h i g hp r e s s u r e c o m p r e s s o r 3 ． 0 MP a a s t h e mo n i t o ri n g o b j e c t ，S P C s t a t i s t i c a l p r o c e s s c o n t r o l a l g o rit h m i s i n t r o d u c e d．S O a s t o a c hi e v e t h e u s e o f s 7 2 0 0 PL C S Mo d b us／ RTU c o mmu n i c a t i o n p r o t o c o l f r e e d o m a ut o ma t i c d a t a c o l l e c t i o n p u rp o s e s ． Mo d b u s ma s t e r s t a t i o n f o r S 7 2 0 0，s l a v e s t a t i o n f o r e l e c t ric i t y me t e r P D1 9 4 E，t h r o u g h Mo d b u s ma s t e r i n i t i a l i z a t i o n，r e a d a n d wr i t e c o mma n ds s e n t f r o m t h e s l a v e s t a t i o n a nd t h e e f f e c t i v e a d d r e s s s t o r e d，i s v e r y e a s y t o r e a l i z e d c o n fig u r e o f t h e Mo d b u s c o mmu n i c a t i o n s ma s t e r ． Ke y wo r dsS PC； P LC； a i r c o mp r e s s o r； mo ni t o r i n g； a p p l i c a t i o n 0引言 1 工控系统简介 空压机是企业重要的设备之一 ， 企业的许多风机 都需要空压机来进行驱动。为了方便实现工业 自动 化设备的维护和远程管理， 尽早发现设备故障的发展 趋势 ， 提前采取预防措施 ， 需要设计空压机的在线监 控系统 J 。该系统在设计时主要考虑两个关键技术 ， 一 是利用 P L C 自动实现数据地采集 ， 文中以某企业 的空压机为例 ， 着重介绍数据的采集技术 ； 二是利用 S P C技术对所采集的数据进行统计分析。S P C 统计 过程控制 技术就是选用适宜的统计方法对生产过程 实施统计控制 ， 通过数理统计分析捕捉过程 中的异常 先兆 ， 及时报警 ， 经过原 因分析， 采取纠正措施 ， 有针 对性地将异常因素消除在萌芽状态中 。 收稿 日期 2 0 1 5一O 1 3 0 基金项目 2 0 1 4年度甘肃省高等学校科研项 目资助 2 0 1 4 B一 1 3 0 作者简介 张玲 1 9 7 7 ， 女 ， 河南省武陟县 人 ， 电气工程 硕士 ， 副 教授 ， 从事 电气 、 自动化的教学和研究工作。 图 1 为某企业工控机的整体布置图。 I J 凇 帆 l l I l J I I l 楼 房I I 掰 II 楼P埋LC弧3焊 机 I l ’ 1I II l 、聚集 6白水 泵 ． 6个 电流袭 ， 1个温 度表 采集 6个温 度 2 、采集 2个高 空 机 ，2 个 电流表，2个温 度柱聚集 8 个温 度 、2个 e 压和 2个 油 3 、采集油漆房 1 、油漆房 2和 油漆历 3 ,9个}{ i 硅袭 图 1 工控系统整体布置图 图中具体标出了6台 P L C的安装位置， 同时以 安装在一楼水泵房附近的 2号 P L C为例 ， 详细罗列 了“ P L C 2 一 楼水泵房 ” 所 需采集 的测 试设备 明 9 6 工业仪表与自动化装置 2 0 1 5年第 5期 细 。P L C、 电测仪表和温度仪表通过 R S 4 8 5通信线 进行连接 ， 其接线 图如 图 2所示 ， P L C 2 连接温度 仪表各通道的具体测试参数 ， 如图 3所示。 图2 P L C 、 电测仪表和温度仪表 R S 4 8 5通信接线图 2 数 据采集 监控系统中使用的全部都是支持 Mo d b u s ／ R T U协 议的数据采集模块 ， 而西 门子、 三菱、 欧姆龙等品牌 的 量坐 堡i星 丝 叫温 度表【 量 墨 生 7号站 一 测试 6台一 承 泵 匝 4 号水泵 温度 3号水泵 温度 A T A J 2 号水泵温度 P L C都是通过使用 M o d b u s 协议库或通过 Mo d b u s 通信 模块来支持 Mo d b u s 协议 ， 所以利用 P L C进行数据采 集时， 不再需要模拟量的编程 ， 只需通信编程即可。 以图3中 3 ． 0 MP a高压空压机为例进行数据采 集过 程 的分 析 ， M o d b u s主站 为 s 72 0 0 ， 从 站 为 P D 1 9 4 E系电力仪 表。P L C选用 s 72 0 0 ， 型号 为 C P U 2 2 4 X P ， s 72 0 0 C P U 上 的通 信 端 口是 符 合 P R O F I B U S标准的 R S 4 8 5兼容 9针 D型连接器 J ， 符合 R S 4 8 5串行通信格式的设备都能与s 7 2 0 0 进 行 自由口通信。西门子公司按照 自由口通信方式开 发的 s 7 2 0 0带有 Mo d b u s R T u主站／ 从站指令库 ， 该指令库含有主站初始化功能块与读 写功能块 ， 非 常方便地实现了 Mo d b u s 通信主站 的配置。 温度表 堡 生 翌 9号站 测试一 3 0 M P a ] 高压 压 机 一 露 点温 度 电机温度 排气温度 图3 P L C 2 连接温度测试仪表各通道具体测试参数 2 ． 1 Mo d b u s主站初始化 图 4为 Mo d b u s主站 的初 始 化 ， 主要 实 现 了 Mo d b u s R T U主站初始化功能块的配置。 图4 Mo d b u s 主站初始化程序 2 ． 2 从站地址的搜索与储存 在不同的生产线中， 从站 的数量 和种类是不一 样的 ， 所 以， 在 R S 4 8 5通信之前需要逐一 检查从站 地址的有效性 ， 然后存储有效 的从站地址 。 2 ． 3 向从站发送读取数据 申请 图5 Mo d b u s 主站读写功能块指令 读2号从站 A相电压 1 1 号 站匦 百 匝 E 亟 四 在读取 电压 、 电流和功率等参数 时 ， 为 了保 证 Mo d b u s 主站与从站能够正常通信 ， 需对主站读写功 能块进行设置 ， 其功能指令如图 5所示 ， 从而 向从站 发送读取数据的申请。 3 结束语 随着科学技术 的发展 ， 工业生产正在向信息 、 智 能化过渡， “ 企业 e 化” 、 “ 管控一体化” 已成工业改 革 的重要 目标 ， 在工业信息化 改革的进程 中， 非线 性 、 不确定性 、 无穷维、 分布式 和多层 次现象凸显。 为此 ， 在动态的工控设备运作监控系统 中， 以某企业 的“ 空压机组 ” 作为监控对象 ， 利用 P L C实现数据的 采集 ， 同时引入统计过程的控制算法 ， 对异常波动进 行实时监控 ， 降本增效 ， 提高管理水平 。 参考文献 [ 1 ] 李建华． 设备状态监测与故障诊断综述 [ J ] ． 广东化 工， 2 0 0 9 ， 3 6 1 2 1 6 81 6 9 ． [ 2 ] 刘宏， 全凌云． 应用 S P C技术监控过程质量[ J ] ．电子 质量， 2 0 1 0 1 3 4 3 7 ． [ 3 ] 张永建 ， 刘少荷 ， 王维．基于 MC G S的矿用 主通 风机在 线监测与控制系统 [ J ] ．机械 设计与 制造 ， 2 0 0 9 1 0 1 2 91 31 ． [ 4 ] 李海波， 徐瑾瑜．P L C应用技术项 目化教程 s 7 2 0 0 [ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 1 2 ． [ 5 ] 李海波， 付琛．S C A D A模式的 S P C系统在空压机监控 中的设计与应用[ J ] ． 煤矿机械， 2 0 0 3 0 1 3 7 3 9 ． 0 O O O 三 工 三 工