壓縮空氣源是工業生產中不可或缺的重要動力源。空氣壓縮機是產生壓縮空氣的設備。無論是哪種品牌的壓縮機，其工作時都會有若干運行參數在不斷地變化著。壓縮機工作時噪音很大，并且在主機控制器上可查看的參數相對有限，技術人員在現場很難長時間監控多臺空氣壓縮機的運行狀況。因此，需要有一套集中的遠程監控系統，使技術人員坐在監控室里就能實時了解每臺空氣壓縮機的運行情況，并根據需要控制其運行參數。

本文應用組態軟件針對Sullair和復盛空氣壓縮機組成的空壓機群建立集群監控系統，設計思想、技術要點和實現方法也適用于其它品牌的壓縮機。

1 系統技術方案

1.1 系統技術要求

根據壓縮機的監控要求，系統不僅要實現監視各個空壓機的運行狀態、運行延續時間、各個溫度點的溫度值、各個壓力點的壓力值，還要實現遠程控制每臺空壓機運轉及其停止的功能。對于各個溫度點的溫度值、各個壓力點的壓力值要求記錄歷史數據，分析各個點的溫度值和壓力值，實現報警功能，而且加以保存以便觀察每臺空壓機的歷史狀態，確定維護時間。本系統采用三維力控監控組態軟件。

1.2 系統拓撲結構

本系統結構圖如圖1所示，其中遠程接口是專用的協議轉換器，它把壓縮機控制器專用的通信協議轉換為RS一485網絡上的MODBUS協議。

2 應用力控設計空氣壓縮機群系統監控主機

2.1 設計思想

本系統為一個基于Windows 2000多任務操作平臺，操作方便，使用簡單的監控系統。用戶通過上位機，能對壓機進行遠程控制，并自動顯示、記錄各設備的運行狀態、報警狀態及運行參數。工作人員不必到每臺空壓機前記錄數據，減輕了工作人員的負擔，改善了工作條件。通過上位機控制信號與下位機智能儀表的聯絡，自動完成空壓機的運行于停止。

2.2 技術要點

力控組態軟件中主要由開發系統(Draw)、界面運行系統(View)、實時數據庫(DB)以及I／O驅動程序(I／O SERVER)等組成。“開發系統”是一個集成環境，可以創建工程畫面，配置各種系統參數，啟動力控其它程序組件等。界面運行系統用來運行由開發系統Draw創建的畫面，腳本、動畫連接等工程，操作人員通過它來完成監控。實時數據庫是力控軟件系統的數據處理核心，構建分布式應用系統的基礎。它負責實時數據處理、歷史數據存儲、統計數據處理。報警處理、數據服務請求處理等。I／O驅動程序負責力控與控制設備的通信。它將I／O設備寄存器中的數據讀出后，傳送到力控的數據庫，然后在界面運行系統的畫面上動態顯示。系統通過對信
號的檢測，可實現對空氣壓縮機的控制與管理，具體應具有下述功能：①操作權限設定控制功能，防止越權操作和誤操作；②根據操作人員提供的啟停信號控制現場設備的運行或停機；③檢測并顯示各空壓機的工作狀態，并對其進行控制；④檢測各個空壓機各點的壓力和溫度值，并實時顯示；⑤自動保存各點數據，自動繪制出歷史曲線，并能打印壓力和溫度的報表。⑥能方便的查閱及實時顯示、記錄運行參數，現場設備的故障信息等。

下面對開發的關鍵步驟介紹如下：

(1)定義I／0設備

由于力控組態軟件提供了壽力空壓機的I／O驅動，所以可以直接在驅動列表中尋找到它的驅動模塊，并進行相應的設置，具體做法如下圖所示。在I／O驅動中做些相應的設置，設備地址需要與機器上的地址相匹配。根據空壓機提供的控制器參數設置通訊端口的配置(波特率、奇偶校驗等)、超時時間等參數，如圖2所示。

(2)創建底層數據庫

點表(即空壓機每點的溫度和壓力或其他參數組成的表)是力控組態軟件的重要參數表，是下位機通信的關鍵部分，它決定了該通信變量的基本類型，本系統根據廠商需求，每個壽力空壓機設定25個點。分別有：壓力監測點(4個)，溫度監測點(6個)，狀態監測點，參數讀寫點，控制啟停，加卸載，緊急停機等。在每個壓力和溫度的監測點的歷史參數里都設立了變化保存功能，以便進行實時數據分析。圖3為根據現場需求繪制的監控系統主界面。

(3)遠程控制功能的實現

壽力空壓機的順序控制模式可分為掛起、遙控、從機、順序時間、通訊編號。順序時間和通訊編號采用廣播方式通訊，即監控器將定時發送狀態信息。“掛起”模式是在單機工作狀態下運行的；“遙控”模式不響應計算機發送的命令，所以選用“從機”模式下對空壓機組的監視和控制。

依據“壽力順序控制及通訊協議手冊”，由主機發送給從機的信息如下所示：

由于本系統是把現有的6臺壽力空壓機連接在幾個485串口上，每臺空壓機的地址可以相應的設定為01，02....06，同時主機發送給從機的信息也有相應的變化，如地址為02的空壓機S．停機的格式為02S4B。查看了力控組態軟件中壽力驅動的報文可以發現，報文與上述協議格式完全一致，但只能實現對壽力空壓機的緊急停機控制，其他控制都無響應，這與壽力公司的技術保護有一定的關系。

為了實現計算機遠程控制，系統中采用了研華I／O驅動模塊控制繼電器，再經過空壓機的I／O口來實現空壓機的啟停控制。這種控制方式只能運行在遙控模式下。控制部分的電路簡圖如圖5所示。

2.3 干擾的抑制

I／O通道的電路一般都放在控制現場，即使不是放在現場，也會通過較長的導線與現場的設備相連接。而在控制現場，特別是工業控制現場，通常都存在大量的干擾源。由于控制現場往往在地域上分布比較廣，從而使I／O通道的距離也比較長，所以有很多干擾，空壓機群主要存在的干擾來自于：空壓機電機的啟停，高壓(6kV)柜的電磁輻射，通信設備發出的電磁波以及傳輸電纜的共模干擾等。這樣就造成空壓機中傳感器信號源的地與I／O轉換裝置的地之間有一個電位差，由這個電位差引起的干擾就是所謂的共模干擾。因此需要一些措施以降低干擾的危害：

(1)采用雙絞線

通過采用雙絞線可以降低電纜的分布電容、分布電感以及波阻抗，有利于改善傳輸波形的質量。

(2)終端阻抗匹配

在信號傳輸線的終端加接一個電阻值50～200Q的電阻R，用于吸收反射波，接法如圖6所示：

(3)屏蔽

由于相當大的一部分干擾來自高壓柜的電磁輻射，因此通過屏蔽可以達到比較好的效果。所以傳輸線選擇帶屏蔽的雙絞線，并確保屏蔽層接地良好。由于現場的高壓線和本系統的信號傳輸線埋在同一個通道里，所以為了保險起見在屏蔽電纜外層再套上一層帶地線的鋼管，以增加屏蔽效果并保證人生安全。

3 運行情況

按照系統監控主界面的要求，設計好每一個監控子界面及相應的程序，并對界面進行組態，配置好相應的通信參數，在力控的開發環境下，既可以設計運行監控系統。本系統在運行時，通過系統登陸，對用戶的身份進行識別后，用戶即可以時實地對現場設備進行控制(系統會自動保存此用戶賬號，并記錄此用戶最近進行的所有操作)。系統可以顯示和記錄每臺空壓機的運行情況，并自動繪制每個壓力和溫度點的歷史趨勢曲線，也可以打印報表，用戶可以通過點擊每個空壓機的圖標查看每臺機器相應的內容并對其做相應的操作。設備如有故障報警，系統會自動跳出一個對話框，同時伴有報警鈴聲，點擊對話框中的確認報警，報警會被確認，在確認報警后報警鈴聲消除。

4 結論

本系統應用力控軟件設計了空壓機群的監控系統，該系統已在上海電機廠實踐運行，運行結果表明，該系統穩定可靠，完全能夠滿足廠家的工作要求。通過監控主機和現場智能儀表(空壓機自帶)的通信，實現了對空壓機群的遠程控制和管理。界面簡單、實用、操作方便、系統擴展性好。大大提高了廠房的管理水平，提高了空氣壓縮機的可靠性與工作效率。同時，改善了員工的工作環境，帶來了很好的社會效益和經濟效益。相信今后一定會得到更多的推廣應用。

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