一種空氣壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域中的一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，尤其涉及一種空氣壓縮機(jī)的控制系 統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在化工領(lǐng)域中中，經(jīng)常需要使用空氣壓縮機(jī)來(lái)制造產(chǎn)生一定壓力的空氣，用作儀 表風(fēng)、管路吹掃、降溫、參與化學(xué)反應(yīng)需要等場(chǎng)合。
[0003] 如圖1所示，圖1為一個(gè)典型的利用空氣壓縮機(jī)來(lái)制造產(chǎn)生一定壓力空氣的流程； 多數(shù)情況下，工廠中都會(huì)選購(gòu)兩臺(tái)同樣的空氣壓縮機(jī)，采用一用一備的方式，即一般只開 啟空氣壓縮機(jī)1，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到空氣壓縮機(jī)1發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)2, W確保供 氣系統(tǒng)的正常工作。
[0004] 在壓力空氣的產(chǎn)生過(guò)程中，對(duì)于空氣緩沖罐壓力上升過(guò)程和壓力下降過(guò)程對(duì)空氣 壓縮機(jī)的控制是不同的。常規(guī)的控制方法是采用順序控制，但采用順序控制有個(gè)最大的難 點(diǎn)是如何判斷空氣緩沖罐的壓力是處于上升階段還是下降階段。假設(shè)現(xiàn)在采集了一個(gè)空氣 緩沖罐的壓力值，一定間隔的時(shí)間后再次采集空氣緩沖罐的當(dāng)前壓力值，比較前后兩次采 集的壓力值大小可W判斷空氣壓力是處于上升階段還是下降階段，但該種方法的缺點(diǎn)是顯 而易見的：
[0005] 1)該比較程序段需要不停的循環(huán)，極大的增加了控制器的負(fù)荷；
[0006] 2)-旦壓力變送器出現(xiàn)故障，可能會(huì)導(dǎo)致控制系統(tǒng)錯(cuò)誤的判斷，從而執(zhí)行了錯(cuò)誤 的動(dòng)作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有的空氣壓縮機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別空氣壓力的變化趨 勢(shì)、且性價(jià)比較低的缺陷，提供了一種空氣壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)及其控制方法。
[000引本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0009] 本發(fā)明的第一個(gè)保護(hù)主題是：一種空氣壓縮機(jī)的控制系統(tǒng)。
[0010] 所述控制系統(tǒng)包括空氣壓縮機(jī)1、空氣緩沖罐2、壓力傳感器3、數(shù)據(jù)處理單元、控 制單元W及信號(hào)輸出單元；
[0011] 所述壓力傳感器3設(shè)置在所述空氣緩沖罐2頂部，所述數(shù)據(jù)處理單元、控制單元W 及信號(hào)輸出單元依次連接，且所述數(shù)據(jù)處理單元的信號(hào)輸入端與所述壓力傳感器3的信號(hào) 輸出端相連接，所述信號(hào)輸出單元的輸出端與所述空氣壓縮機(jī)1的信號(hào)控制端相連接；
[0012] 所述數(shù)據(jù)處理單元包括大于等于邏輯功能塊、第一小于等于邏輯功能塊W及第二 小于等于邏輯功能塊；所述大于等于邏輯功能塊的第一輸入端和第二輸入端分別與所述壓 力傳感器3的信號(hào)輸出端W及壓力高限值信號(hào)電連接，所述第一小于等于邏輯功能塊的第 一輸入端和第二輸入端分別與所述壓力傳感器3的信號(hào)輸出端W及壓力低限值信號(hào)電連 接，所述第二小于等于邏輯功能塊的第一輸入端和第二輸入端分別與所述壓力傳感器3的 信號(hào)輸出端w及壓力低低限值信號(hào)電連接；
[0013] 所述控制單元包括RS觸發(fā)器W及或邏輯功能塊；所述RS觸發(fā)器的R輸入端和S 輸入端分別與所述大于等于邏輯功能塊的輸出端和所述第一小于等于邏輯功能塊的輸出 端電連接，所述或邏輯功能塊的兩個(gè)輸入端分別與所述RS觸發(fā)器的Q輸出端W及所述第二 小于等于邏輯功能塊的輸出端相連接，所述或邏輯功能塊的輸出端與所述信號(hào)輸出單元相 連接；
[0014] 所述空氣緩沖罐2中的空氣壓力信號(hào)由所述壓力傳感器3傳輸至所述數(shù)據(jù)處理單 元，通過(guò)所述數(shù)據(jù)處理單元判斷所述空氣壓力信號(hào)的大小，并將數(shù)據(jù)處理結(jié)果傳輸至所述 控制單元，通過(guò)所述控制單元獲取當(dāng)前空氣壓力信號(hào)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，并通過(guò)所述信號(hào)輸 出單元向所述空氣壓縮機(jī)1發(fā)送啟?？刂菩盘?hào)，實(shí)現(xiàn)由空氣壓力信號(hào)實(shí)時(shí)控制所述空氣壓 縮機(jī)1啟停的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
[0015] 所述壓力高限值信號(hào)高于所述壓力低限值信號(hào)，所述壓力低限值信號(hào)高于所述壓 力低低限值信號(hào)。
[0016] 所述空氣壓縮機(jī)1的數(shù)量為一對(duì)，其分別為第一空氣壓縮機(jī)和第二空氣壓縮機(jī)， 所述第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)并行設(shè)置在所述信號(hào)輸出單元的輸出端，一用一備；
[0017] 所述信號(hào)輸出單元包括兩路，其分別為啟用第一空氣壓縮機(jī)的信號(hào)輸出單元和啟 用第二空氣壓縮機(jī)的信號(hào)輸出單元，兩路所述信號(hào)輸出單元并行設(shè)置；
[0018] 每路所述信號(hào)輸出單元分別包括第一與邏輯功能塊、第二與邏輯功能塊、非邏輯 功能塊、啟用第一空氣壓縮機(jī)的選擇開關(guān)W及啟用第二空氣壓縮機(jī)的選擇開關(guān)；所述第一 與邏輯功能塊的一對(duì)輸入端分別與所述或邏輯功能塊的輸出端W及其中一個(gè)所述選擇開 關(guān)相連接，所述非邏輯功能塊的輸入端與另一個(gè)所述選擇開關(guān)相連接，所述第二與邏輯功 能塊的一對(duì)輸入端分別與所述第一與邏輯功能塊的輸出端W及非邏輯功能塊的輸出端相 連接，所述第二與邏輯功能塊的輸出端與其中一個(gè)所述空氣壓縮機(jī)1的信號(hào)控制端相連 接；
[0019] 通過(guò)所述選擇開關(guān)分別控制一對(duì)所述空氣壓縮機(jī)1的啟停。
[0020] 大于等于邏輯模塊，即GE邏輯模塊，包括兩個(gè)輸入端及一個(gè)輸出端，輸入端分別 為IN1和IN2,輸出端為OUT ;當(dāng)IN1大于等于IN2時(shí)，輸出OUT值為1，否則為0。
[0021] 小于等于邏輯模塊，即LE邏輯模塊，其包括兩個(gè)輸入端及一個(gè)輸出端，輸入端分 別為IN1和IN2,輸出端為OUT ;當(dāng)IN1小于等于IN2時(shí)，輸出OUT值為1，否則為0。
[0022] 或邏輯模塊，即OR邏輯模塊，其包括兩個(gè)輸入端及一個(gè)輸出端，輸入端分別為IN1 和IN2,輸出端為OUT ;當(dāng)IN1或者IN2為1時(shí)，輸出OUT值為1，否則為0。
[0023] 與邏輯模塊，即AND邏輯模塊，其包括兩個(gè)輸入端及一個(gè)輸出端，輸入端分別為 IN1和IN2,輸出端為OUT ;當(dāng)IN1并且IN2為1時(shí)，輸出OUT值為1，否則為0。
[0024] 在具體實(shí)施中，數(shù)據(jù)處理單元和控制單元采用DCS控制模塊。
[0025] 本發(fā)明的第二個(gè)保護(hù)主題是：利用本控制系統(tǒng)控制空氣壓縮機(jī)啟停的方法。
[0026] 所述方法是利用所述壓力傳感器3實(shí)時(shí)檢測(cè)所述空氣緩沖罐2中的空氣壓力，再 通過(guò)數(shù)據(jù)處理手段獲取空氣壓力值與節(jié)點(diǎn)壓力值的大小關(guān)系，并根據(jù)此大小關(guān)系實(shí)時(shí)調(diào)整 控制所述空氣壓縮機(jī)1的啟停，實(shí)現(xiàn)對(duì)所述空氣壓縮機(jī)1的自動(dòng)控制過(guò)程；
[0027] 所述控制方法的具體步驟為：
[002引步驟1，搭建所述控制系統(tǒng)，其具體為：
[0029] 將所述壓力傳感器3設(shè)置在所述空氣緩沖罐2頂部，所述數(shù)據(jù)處理單元、控制單元 W及信號(hào)輸出單元依次連接，且所述數(shù)據(jù)處理單元的信號(hào)輸入端與所述壓力傳感器3的信 號(hào)輸出端相連接，所述信號(hào)輸出單元的輸出端與所述空氣壓縮機(jī)1的信號(hào)控制端相連接；
[0030] 步驟2,預(yù)設(shè)參數(shù)值；
[0031] 在所述數(shù)據(jù)處理單元中設(shè)置參數(shù)值，包括所述空氣緩沖罐2中的起始?jí)毫χ怠?力高限值、壓力低限值W及壓力低低限值；所述空氣緩沖罐2中的起始?jí)毫χ禐?或常壓， 所述壓力高限值、壓力低限值、壓力低低限值均高于所述空氣緩沖罐2中的起始?jí)毫χ担?br>[0032] 步驟3,數(shù)據(jù)檢測(cè)步驟；
[0033] 開啟所述空氣壓縮機(jī)1，對(duì)所述空氣緩沖管2進(jìn)行加壓，同時(shí)利用所述壓力傳感器 3實(shí)時(shí)獲取所述空氣緩沖罐2中的空氣壓力信號(hào)，并將所述空氣壓力信號(hào)傳輸至所述數(shù)據(jù) 處理單元；通過(guò)所述數(shù)據(jù)處理單元判斷空氣壓力信號(hào)所處范圍，并根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果決定 所述空氣壓縮機(jī)1的工作狀態(tài)；
[0034] 步驟4,所述空氣壓縮機(jī)1處于開啟狀態(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)處理步驟，其具體過(guò)程是：
[0035] 步驟4-1，對(duì)比所述空氣壓力信號(hào)與所述壓力低低限值的大小；
[0036] 若所述空氣壓力信號(hào)低于所述壓力低低限值，則所述RS觸發(fā)器輸出高電平，所述 或邏輯功能塊輸出高電平，通過(guò)所述控制單元使所述空氣壓縮機(jī)1保持開啟狀態(tài)，并重復(fù) 執(zhí)行所述步驟4-1的操作；
[0037] 若所述空氣壓力信號(hào)高于所述壓力低低限值，則順序執(zhí)行步驟4-2的操作；
[0038] 步驟4-2,對(duì)比所述空氣壓力信號(hào)與所述壓力低限值的大??；
[0039] 若所述空氣壓力信號(hào)低于所述壓力低限值，則所述RS觸發(fā)器輸出高電平，所述或 邏輯功能塊輸出高電平，通過(guò)所述控制單元使所述空氣壓縮機(jī)（1)保持開啟狀態(tài)，并重復(fù)執(zhí) 行所述步驟4-2的操作；
[0040] 若所述空氣壓力信號(hào)高于所述壓力低限值，則順序執(zhí)行步驟4-3的操作；
[0041] 步驟4-3,對(duì)比所述空氣壓力信號(hào)與所述壓力高限值的大小；
[0042] 若所述空氣壓力信號(hào)低于所述壓力高限值，則所述RS觸發(fā)器的輸出信號(hào)與所述 步驟4-2相同的高電平，所述或邏輯功能塊輸出高電平，通過(guò)所述控制單元使所述空氣壓 縮機(jī)1保持開啟狀態(tài)，并重復(fù)執(zhí)行所述步驟4-3的操作；
[004引若所述空氣壓力信號(hào)高于所述壓力高限值，則所述RS觸發(fā)器輸出低電平，所述或 邏輯功能塊輸出低電平，通過(guò)所述控制單元使所述空氣壓縮機(jī)1停止運(yùn)行；
[0044] 步驟5,所述空氣壓縮機(jī)1處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)的數(shù)據(jù)處理步驟，其具體為：
[0045] 步驟5-1，對(duì)比所述空氣壓力信號(hào)與所述壓力高限值的大?。?br>[0046] 若所述空氣壓力信號(hào)高于所述壓力高限值，則所述RS觸發(fā)器輸出低電平，所述或 邏輯功能塊輸出低電平，通過(guò)所述控制單元使所述空氣壓縮機(jī)1保持停止?fàn)顟B(tài)，并重復(fù)執(zhí) 行所述步驟5-1的操作；
[0047] 若所述空氣壓力信號(hào)低于所述壓力高限值，則順序執(zhí)行步驟5-2的操作步驟；
[0048] 步驟5-2,對(duì)比所述空氣壓力信號(hào)與所述壓力低限值的大小；
[0049] 若所述空氣壓力信號(hào)高于所述壓力低限值，則所述RS觸發(fā)器輸出與所述步驟5-1 相同的低電平，所述或邏輯功能塊輸出低電平，通過(guò)所述控制單元使所述空氣壓縮機(jī)1保 持停止?fàn)顟B(tài)，并重復(fù)執(zhí)行所述步驟5-2的操作；
[0050] 若所述空氣壓力信號(hào)低于所述壓力低限值，則順序執(zhí)行步驟5-3的操作；
[0051] 步驟5-3,對(duì)比所述空氣壓力信號(hào)與所述壓力低低限值的大小；
[0052] 若所述空氣壓力信號(hào)高于所述壓力低低限值，則所述RS觸發(fā)器輸出高電平，所述 或邏輯功能塊輸出高電平，通過(guò)所述控制單元開啟所述空氣壓縮機(jī)1，并重復(fù)執(zhí)行所述步驟 5-3的操作；
[005引若所述空氣壓力信號(hào)低于所述壓力低低限值，則所述RS觸發(fā)器輸出高電平，所述 或邏輯功能塊輸出高電平，通過(guò)所述控制單元使所述空氣壓縮機(jī)1保持開啟狀態(tài)，并重復(fù)