基于西门子S7-300 PLC的空压站监控系统分析研究 电子信息工程专业

基于西门子S7-300PLC的空压站监控系统研究摘要空压站用于制造压缩空气，为工业生产中的气动设备提供动力，空压站系统工作的可靠性和高效性直接影响着全厂的生产作业和经济效益。随着现代工业生产管理的逐步精细化，企业期望构建具有气压控制精度高、能耗低且稳定性好的空压站监控系统，提升系统的自动化监控及管理水平。本文以某石油专用管企业空压站计算机监控项目为背景，按照厂家要求并根据工艺特点制定空压站监控系统总体设计方案，提出了变频控制和机组协调控制相组合的控制PLCPROFIBUS-DP分布式控制技术建立主站PLC与ET200M从站的连接。监控层使用V7.3组态软件设计上位监控程序，采集控制层通过STEP7V5.5软件完成PLCFlexible2008空压站监控系统现场调试，实现了空压站现场工况的实时监测与控制。为实现监控系统对供气压力的精准控制，本文针对系统供气压力特性提出了变频调PIDPID算法的优越性和可靠性。S7-300PLC关键词：空压站；恒压供气；S7-300PLC；模糊PID控制；监控系统论文类型：应用研究ABSTRACTTheaircompressorstationisusedtomakecompressedairandprovidepowerforpneumaticequipmentinindustrialproduction.Thereliabilityandhighefficiencyoftheaircompressorstationsystemworkdirectlyaffectstheentireplant'sproductionoperationsandeconomicbenefits.Withthegradualrefinementofmodernindustrialproductionmanagement,companiesexpecttobuildanair-pressurestationmonitoringsystemwithhighpressurecontrolaccuracy,lowenergyconsumptionandgoodstability,andimprovethesystem'sautomationmonitoringandmanagement.Basedonthebackgroundofthecomputermonitoringprojectofanoil-exhaustpumpingstation'sair-pressurestation,thispaperdevelopsanoveralldesignschemefortheair-pressurestationmonitoringsystemaccordingtotherequirementsofthemanufacturersandaccordingtothecharacteristicsoftheprocess.Acontrolstrategycombiningfrequencycontrolandunitcoordinationcontrolisproposedandthesystemisimplemented.Hardwaredesignandsoftwaredesign.Theentiresystemistheuppercomputermonitoringlayer,thePLCacquisitionandcontrollayerandthedetectionandexecutionlayerthree-tierarchitectureform.TheapplicationofPROFIBUS-DPdistributedcontroltechnologyestablishestheconnectionbetweenthemasterstationPLCandtheET200Mslavestation.ThemonitoringlayerusestheV7.3configurationsoftwaretodesigntheuppermonitoringprogram.TheacquisitionandcontrollayercompletesthePLChardwareconfigurationandprogramwritingthroughSTEP7V5.5software,implementsthesystemcontrolprogram,usestheFlexible2008softwarefortouchscreenprogramdevelopment,andon-siteinspection.InstrumentationandactuatorsformthesystemtodetecttheexecutionThefinalcompletionoftheaircompressormonitoringsystemon-sitecommissioning,real-timemonitoringandcontroloftheaircompressorstationon-siteconditions.Inordertorealizetheprecisecontrolofthesupplypressureofthemonitoringsystem,thispaperproposesafuzzyself-tuningPIDalgorithmforthevariablepressurespeedregulationsystembasedonthesystemairsupplypressurecharacteristics,andrealizestheautomaticfrequencyconversioncontrolofthesystem.Thefuzzyself-tuningPIDalgorithmisverifiedbysoftwaresimulation.Thesuperiorityandreliability.Thepracticalapplicationshowsthatthedesignanddevelopmentoftheair-pressurestationmonitoringsystembasedonS7-300PLChashighstability,andthecontrolmethodofcombinationcontrolofvariable-frequencycontrolandair-compressionunitcoordinationisfeasible,andtheeffectissignificantontheconstant-pressurecontrolandcanmeettheproductiondemand.Keywords:Aircompressorstation；Constantpressuregassupply；S7-300PLC；FuzzyPIDcontrol；MonitoringSystemThesis:ApplicationResearch目录第一章绪论 1课题研究背景 1空压站监控系统发展现状 2螺杆空压机发展历程 2空压机的控制方式 3空压站监控方式研究现状 3课题研究意义 5论文研究内容 5第二章空压站监控系统总体方案设计 7空压站工艺概况及系统需求分析 7现场情况概述 7空压站工艺流程 8空压站监控系统建设需求分析 9监控变量分析与统计 9空压站监控系统总体设计 10系统设计依据 10空压站监控系统架构 10空压站恒压供气控制 恒压供气PID闭环控制方案 12空压机组协调控制策略 13本章小结 14第三章模糊自整定PID控制方案设计 15控制算法的选择 15模糊控制基本理论 15模糊控制器 15模糊控制器基本结构 15模糊自整定PID控制器 16模糊自整定PID控制器的设计 17系统仿真 20模糊自整定PID控制系统建模 20仿真结果及分析 22本章小结 23第四章空压站监控系统硬件设计 24空压站监控系统硬件构成 24系统硬件详细设计与设备选型 25上位机硬件选型 25PLC硬件选型 25触摸屏选型 27传感器选型 28控制系统硬件连接 29系统控制柜设计 30本章小结 30第五章空压站监控系统软件设计 31空压站监控系统软件总体设计 31空压站PLC控制系统软件设计 32STEP7硬件组态与通信设置 32系统控制方案的实现 33上位机组态设计 39监控系统总体结构 39项目创建与监控画面组态 40创建全局脚本动作 45触摸屏的应用 47监控系统现场调试 49本章小结 51第六章结论与展望 526.1结论 526.2展望 52参考文献 55第一章绪论空气压缩机（简称空压机）是一种将原动机的机械能转换为气体压力能的动力供给设备，它通过压缩空气增加气体的能量来给外部机械提供动力。如今空压机已成为工农业生产中一种用途极为广泛的通用设备[1]。经过空压机压缩后的空气压力提升称为压缩空气，压缩空气具有易储存、易输送、安全环保等特点，在当今工业领域中被广泛应用，是仅次于电力的第二大动力源[2]。螺杆空压机以其成熟的技术、高性能及高度可靠等一系列优势在中等容积流量的空气动力装置及制冷空调行业中占领先地位，在工业发展中发挥着重要作用[3]。空压站即压缩空气站，为煤矿生产、医药、纺织、电力等行业提供稳定的供气压力需求。空压站工作的安全性、稳定性和自动化程度在企业的正常生产和经济效益上起着决定性的作用，因此对空压站内设备的安全保护和主要工艺流程参数的实时监控是十分必要的[4]。整个监控系统中外送空气主管压力的控制最为重要，充足稳定的供气压力可以保证气端设备顺畅运行，提高生产效率。采用良好的控制策略使得在满足用气需求的同时有效控制空压机的运行数量实现设备的自动轮换，可起到节约电能，减小设备磨损和气压波动的作用。因此，设计开发一套安全稳定、功能完善、自动化程度高的空压站监控系统有着重大的意义。课题研究背景本论文以某石油专用管企业空压站为研究对象，空压站承担着石油专用钢管成型、清洁、喷漆等工艺过程的气动设备动力供给，通过考察分析得知原空压站机组常年由人工就地操作进行加、卸载供气控制，并派专人值守、定时检查和记录设备运行情况。由于现场用气设备种类多，且用气量大小存在差异，因此各时段用气量常出现不均衡的现象，在这种情况下由人工监控空压机组运行明显存在着以下不足之处：原有空压机的驱动电机没有转速调节功能，仅依靠加载和卸载控制进气阀的开/关来调节供气压力。在外送空气主管压力小于设定压力下限值时进气阀打开使之全开吸气，随即储气罐内压力会持续上升；若用气量下降而空压机持续加载至主管压力为设定上限时关闭进气阀，同时泄放阀打开，空压机将进入空载运行模式。在这种加、卸载的供气控制方式下机组会频繁加减负荷，加剧了设备的磨损，且设备的能耗大、无功损耗大。使用机械方式开或关进气阀来控制空压机加/卸载的方法，不能做到供气量的连续调节，当用气单位的用气量不断变化时，供气压力表现出不同程度的波动，导致工艺精度达不到要求，造成工业生产产品质量降低。每台空压机的启/以上为该企业原空压站系统存在的问题和不足之处，可以看出原有控制方式和系统已经不能满足钢管厂发展的需要，企业期望引进先进的设备和监控系统确保工厂的正常生产并能提高全厂的经济效益。随着控制领域的逐渐拓展，工业控制系统的结构从开始使用的计算机集中控制系统（CCS）逐步发展成为第二代分散控制系统（DCS）FCS（现场总线控制系统）在不断的演变[5]。依托控制系统结构并针对原有系统的缺点，结合空压站恒压PLC空压站监控系统发展现状螺杆空压机发展历程1-1压机是通过机体中相互啮合的螺旋形转子转动压缩容积内气体、增加气体分子密度来提高气体压力的一种容积式压缩机。1-1寿力螺杆空压机外观图1934AlfLysholm1937SRM1957Zimmern(辛麦恩)提出了关于单螺杆压缩机的构想，并在两年后试制出第一台样机。之后人们在这些研究和发明基础上又通过持续不断的基础理论研究和产品开发试验，进一步改进转子型线并成功开发出专用转子加工设备，螺杆压缩机的优势得到更充分的发挥[8]。近二十年来螺杆空压机以其明显的性价比优势在石油、矿山、国防军工等众多领域的市场占有率不断扩大，发展速度日益加快。空压机的控制方式空压机的控制方式依控制要求制定，是空压站控制系统设计的重点，合理有效的控制方式是空压站稳定、高效运行的前提。总结空压机常见的控制方式如下所述，每种方式的特性和用途作为本设计中制定空压机组控制方案的参考。第一种是启停控制，一般小型空压机常采用这种控制方式。使用时启动空压机为储气罐充气，当罐内的气体压力达到设定压力上限时，空压机就停止运行并输送管内气体给用气设备，在罐内气压达到设定压力下限值时，空压机会重新启动又重复开始下一个充气过程。这种启停的控制方式操作简单并且效果显著。但是空压机的驱动电机在单位第二种是加载/产过程中用气量下降，外送空气主管压力上升至设定值上限，则立即关闭进气阀，气缸随即停止进气，空压机自动进入卸载模式[9]。当主管压力低于设定最低压力时，空压机又开始加载，全功率负载运行。因为空压机在卸载过程中电机始终处于空载状态，储气罐内的多余气体被释放，所以加载/卸载控制方式下会浪费较多的能源。第三种是转速调节控制方式，这种方式在目前空压机流量调节方式中效率较高，常+交流异步电动机和变频器+永磁同步[10]从经济性、可靠性和技术性能方面考虑都是极佳的选择[11]。实际工程应用中，螺杆空压机一般不单独直接使用，为满足工业生产的要求，常购置多台空压机设备组成空压站系统，为整个空压机组制定合理高效的控制方案。空压站监控方式研究现状现代电子与通讯行业、自动控制技术及计算机技术等多种先进技术的快速发展及工业控制规模的日益扩大，推动和促进了工业自动化监控技术的逐渐发展、完善和成熟。二是实现控制方案对空压机组的调控。查阅文献资料对空压机监控系统发展现状进行了分析总结，根据空压机控制器设计的不同将现阶段空压机监控方法归纳为如下三种：1）以单片机（MCU）为核心的空压机监控方法用于工业控制的单片机，其芯片按照工业测控环境的要求来设计，各功能部件的集CPU供有供扩展用的三总线和输入/输出管脚，可以用于构成各种规模的计算机应用系统。王利全、陈志平在他们的文章中设计的一种基于51单片机的空气压缩机控制器，配套外围信号采集放大电路、继电器控制电路和液晶显示电路等各功能模块，可以对多组工作数据实时监控，实现了空压机组的保护功能和自动维护[12]。陈辉等人运用AVR单片机技术结合模块化柔性设计理论，设计出一款基于单片机的小型单螺杆空压机控制器和相应的控制器系统软件，经过工程测试和实际应用，表明该控制器功能齐全且成本低廉，可较好的满足市场需求[13]。首先单片机系统的硬件设计相对复杂，系统外围模拟电路较多，易受到复杂工矿环境的干扰，即使注意芯片、器件选择，采取通道隔离、滤波等多种措施，也难以保证系统运行的稳定性。其次资源和功能的简单化使得一些算法和原理的实现受到限制，如测温、测压等只能给出初步近似的结果。再者单片机繁杂的线路结构为故障检查增加了难度，给系统维护带来不便。基于数字信号处理（DSP）的空压机监控方法signal其主要特点有可编程性、强大的数据处理能力及每秒上千万条复杂指令程序的高运行速DSP产品在工业控制中被广泛使用。廖德健设计的基于DSP的空压机电机运行状态监控系统与传统的继电器保护装置相比，其运行系数的监视更加准确及时，装置的参数设置也更方便，并且在可靠性、速动性和选择性等方面都有较大的进步[14]。杨伟新和张晓森在它们文章中介绍了一种以DSPA/D转PC机进行示功图的绘制，实现了压缩机运行状态的实时监测。DSPDSP些问题会导致整个系统的不稳定，使得系统消耗较大的功率。第二现场数据记录和报警限制值的输入等操作不简便、不直观，给现场调试带来不便。基于可编程控制器（PLC）的空压机监控方法可编程控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子系统，其PLC应用光电耦合隔离等多PLC自动恢复等措施，还配置了后备电池对程序和数据进行保护，它的平均无故障时间可达PLCPLC为核心设计的控制系统在生产生活的众多领域里得到很好的应用。PLCS7-300PLC程序设计圆满的解决了多台空压机的稳定协调问题，使用组态软件设计人机界面对空压机站集中管理和实时监控[15]。张甜甜、徐竟天等人为某电镀生产线设计的电镀恒温监控系统解决了原有生产线控温精度不高且工作效率低的问题[16]PLCS7-300PLCPLC的控制优势，各种单独模块的组合和扩展，对特定功能的开发与运用可实现控制策略的精准调整，其PLC控制层与上位机监控层的完美配合满足了空压站重要变量监控的实时性要求，整个系统功能完善，可靠性高。课题研究意义科学技术的快速发展对工业自动化产业起到极大的积极促进作用，过去工业控制中对现场检测的模拟量信号和数字量控制信号的处理基本都是采用继电接触式控制方式，1969PLC备被改进和替换，PLC功能等多种优势逐渐取代继电器控制系统中各种功能的继电器[17]PLC已经成为工业应用环境中一种通用性的控制装置，是工业自动化控制技术的重要支柱。PLC制造业仍然是我国国民经济增长的主要动力，空压机为经济发展提供能源动力的需求，在电力、矿山、机械制造等多个领域中发挥着举足轻重的作用。同时为响应国家节能减排综合工作，针对空压机的控制、管理与监控方式提出进一步的改进与升级，以安全且经济为原则制定空压机组的控制方案，最大限度的降低了企业生产成本，以满足控制要求，达到精准控制的目的。在减少人工操作，提高空压站供气系统自动化程度方面建立集中监控系统，实时动态监控系统工艺参数与现场设备运行情况。S7-300PLC的空压站恒压供气自动化监控系统，该系统采用高集成度的一体化设计及优化的控制方案，能实时全面监控站内设备及生产运行状况，动态准确地显示站内压力、流量等重要过程量，发生故障时及时报警，提高了空压机组及辅助设备运行的可靠性。运用螺杆空压机先进的一体化变频电控驱动方式和空压机组协调控制策略的组合控制方案，从系统控制方案的实施效果可以看出外送空气主管压力的波动明显减小，供气量实现了连续调节，机组频繁加减负荷问题得到解决，减少了空压机机体的磨损，降低了运行成本和配件费用，整个空压站供气系统的工作效率大幅度提升。论文研究内容针对某石油专用管企业空压站，设计开发出一套适用于生产需要的、稳定高效的空压站监控系统，主要工作分章节完成。第一章绪论：分析课题研究的背景，介绍了螺杆空压机的发展历程、空压机的常用控制方式及空压站监控系统发展现状，总结本课题研究意义。并分析监控系统建设需求，设计空压站监控系统架构，最终制定出空压站恒压供气控制方案。PIDPID软件建立系统仿真模型，对仿真结果进行分析总结。参数简介，完成控制系统硬件连接。STEP7PLCV7.3软件设计上位监控程序，WinCCflexible2008现触摸屏程序开发。最终通过现场调试和通信设置实现监控系统各设备间的通信。完善之处。第二章空压站监控系统总体方案设计空压站工艺概况及系统需求分析现场情况概述某石油专用管企业是一家以钢管制造、钢管防腐和辅料加工等于一体的知名企业。公司下设镦锻、热处理等钢管制造加工厂，配有水处理站、设备动力部、供配电站等多个部门。本文以石油专用管生产过程主要的动力供给空压站为研究对象，现对站内设备组成及功能进行介绍，站内布置图如图2-1所示。2-1空压站现场布置图51520m3/min(标态），2、3、4号为美LS25S40m3/min(标态），0.85Mpa。空4台空压机运行，5压机均配套冷冻式空气干燥装置（简称冷干机），冷干机与空压机是机电一体化成套设备，主要用于分离压缩空气当中气态的水分，空压机和干燥装置由自带控制装置监控，PLC2-2括压缩空气储气罐、过滤器等。2-2空压机冷却水循环系统现场布置图空压站工艺流程空压站工艺流程图如图2-3所示，首先在启动空压机系统前应先启动冷却水系统，冷却水系统为空压机组和冷干机输送合格的冷却循环水，冷却润滑油从而冷却空压机，用于降低空压机的排气温度。随后启动空压机，空气通过空气滤清器进入喷油螺杆空压机气缸与缸内喷入的油相混合，在齿槽间被有效地压缩。油附着在转子齿槽表面可避免金属间的直接接触，有效的密封了转子间隙并吸收大部分的压缩热量。压缩后的油气混合物在油气分离器中被分离为油和压缩空气，压缩空气先经后冷却器冷却降温再接入冷冻式空气干燥装置进行除水，最后经除尘过滤器对其进行净化，使压缩空气满足以下要求：压力露点：-20℃；灰尘粒径：≤1μm；灰尘含量：≤1mg/m3；油含量：≤0.1mg/m3，最终净化后的压缩空气输送给各用气单位。2-3空压站工艺流程图空压站监控系统建设需求分析根据厂内所有气动设备的用气情况及空压站监控管理现状，确定该石油专用管企业空压站监控系统建设需求。站内数据检测与存储空压站内设备的正常运转是为全厂用气单位提供合格生产用气的前提，需要采用具备数据远传功能的检测仪表对空压机组、后处理设备及电机等的重要参数进行实时检测与传送。主管压力、各台空压机出口空气温度及高压柜状态等等所有数据需每分钟检测一次，数据定时存储与备份为变量报警与数据分析提供保障。供气压力控制需求供气压力往往直接或间接影响着工厂生产产品的质量，一些生产工艺对压力非常敏感，因此空压站外送空气主管压力的控制尤为重要。根据各厂部实际压力需求设置给定压力值，需采用恰当的控制策略并通过控制器对动力供给空压站的主管供气压力进行控制。生产过程动态监控替代人工现场巡视与操作，建设中央监控室对站内设备运转情况和生产过程远程实确保动力供给安全、稳定、高效的进行。监控变量分析与统计统计被监控量的个数。现场监控对象包括空压机、电动机、干燥器、变频器、冷却水主管和压缩空气主管等，区分各被监控量的显示、累积、报警等基本功能。通过实际现场2-1所示。空压站系统需要监控的模拟量输入5766个。2-1系统监控变量统计表监控点类别 监控物理量 监控点数 输入输出信号温度364~20mAAI 压力124~20mA流量74~20mAAO 变频器调速控制24~20mA空压机状态320，24VDI变频器状态40，24V电笛10，24V空压机远控启/停50，24VDO高压开关柜合、分闸变频器启、停、故障复位1260，24V0，24V软启动器启、停60，24V构图2-4空站监构图2-4空站监空压站监控系统总体设计系统设计依据根据设备厂提供的空压机和其他辅机设备资料，整个系统设计必须符合相关技术标准和规范的最新版本。设计依据来源于（1）国家标准《压缩空气站设计规范》。（2）《电气装置安装工程施工及验收规范》[18]（3）《工业自动化仪表工程施工及验收规范》等。空压站监控系统架构监控系统设计时应当从实际工程应用出发且要符合工业现场要求，开发的监控系统需具有安全性和稳定性。通过对空压站现场设备分布和工艺流程的考察，确定计算机资源与现场空压站之间需保持一定的距离，空压站监控系统采用三层构架形式，如图2-4PLC采集控制层和设备检测执行层空压空压控系统总体架整个监控系统形成两极网络控制体系，两台监控计算机作上位机，一主一备，主机出现故障时自动切换到备用机上，使用工业以太网连接到交换机与控制层PLC进行通PLCPLCPROFIBUS-DPET200MPROFIBUSDP网络中，就近对现场设备监视与控制。中央控制室计算机操作站和安装在现场的触摸屏组成人机交互系统实现整个空压站PLCET200MPLC安置于中I/O央控制室及触摸屏。现场检测仪表和执行器组成系统的检测执行层，其主要任务是进行I/O15%要。空压站恒压供气控制空压站恒压供气控制系统由空压机、PLC、变频器、电动机以及软启动器等设备构2-5所示，恒压供气控制是在变负荷生产工况下，根据传感器检PLC控制器计算输出控制信号作用于变频器来调节单台空压机的转速，实现对主管压力的小范围控制。当主管压力要求超出变频器自动调节范围时，一台变频运行的空压机已无法满足供气压力需求，需要启动或停机其他工频空压机来维PLC编程实现工频空压机组的智能启2-5空压站电机控制结构图S7-300PLC通过模拟量调速方式控制现场变频15号空压机电机的转速，断路器起到控制和保护变频器的作用，5号空PLCJ1、J2、J3234J1J2J3234PLC内部程序中的数据以及发号操作指令等[20]。功能从而实现空压站恒压供气控制。PID闭环控制方案钢管厂对生产用气实时性要求较高，工厂在满足用气量的同时期望减小系统调节时间，降低供气压力波动，使外送空气主管压力总能稳定在设定压力值。由于被控对象空PIDPID控制器已PID控制算法引入变频PIDPID微分参数进行实时优化。图2-6空压站恒压供气闭环控制结构图PID4~20mAPLCPLCPLC关量控制启/停工频空压机和投入工作的空压机台数[21]2-6PID制系统操作简便，恒压供气控制效果显著图2-6空压站恒压供气闭环控制结构图空压机组协调控制策略变负荷工况下生产用气量不断变化，空压站外送空气主管压力随之发生波动，在变频自动控制方式下若主管压力达到稳定时仍不能满足设定压力要求，此时就必须启动或停止工频空压机来保障系统供气压力[23]5台空压图2-7空压机组协调控制流程图机的启停以满足供气压力要求，空压机组协调控制流程图如图图2-7空压机组协调控制流程图1后，系统通过变频自动控制调节变频器输出从而控制空压机转速，现场传感器不断检测PLC压力与主管实际压力值的差值（即压力偏差）0.05MPa，即压力偏差已超出变频器可调范围，此时需要再启动一台工频空压机，启动前必须退出模糊控制并降低变频器输4mA22号空压机启动完成后，变频自动控制又重新调节变频器输出频率，直至外送空气主管压力达到要求。依照上述控制策略，根据压力340.05Mpa20mA（防止停机过程主管压力超出下限），按照“先开后停”原则，4321机，直到满足现场供气压力要求。为了避免控制切换过于频繁，且防止切换过程造成过PID控制。本章小结本章对空压站现场情况进行阐述，介绍了空压站工艺流程，统计现场需要监控的变量数，分析空压站监控系统建设需求并设计监控系统总体架构，最后制定出变频自动控制和空压机组协调控制相结合的空压站恒压供气控制策略。本章提出的控制方案是系统控制功能实现的依据。第三章模糊自整定PID控制方案设计控制算法的选择空压站外送空气主管压力的大小由空压机产生压缩空气的能力决定，并受生产车间用气量的影响，由于钢管厂用气车间有数条流水线且工作状况不尽相同，且要处理的管件尺寸不一，对用气的需求量就不同。在工厂变负荷的生产状况下，主管压力是一个典型的非线性变化量，同时考虑到供气设备及环境变化和生产工艺对供气压力实时性的要PIDPID整个系统的可靠性，使系统具有较好的动态响应品质和更好鲁棒性[24]。模糊控制基本理论在实践应用中，技术娴熟的工程人员对于一个复杂过程往往能够凭借自身实践经验采取恰当的方式来巧妙地控制。由此人们产生了模拟人脑的思维方法设计控制器来控制复杂系统的想法，于是将实践中熟练操作员的丰富经验加以总结并通过语言描述出来，便产生了定性的、不精确的规则，再借助模糊数学将它们定量化，就转化成了模糊控制算法，形成模糊控制理论。模糊控制(FuzzyControl)理论实质上就是在控制方法上应用模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理的知识来达到模拟人脑思维方法的效果，通过计算机实现与操作者相同的控制作用[25]。模糊控制器模糊控制器基本结构模糊控制器（FuzzyLogicController，FLC)是整个模糊控制系统的核心，它主要由43-1框内表示模糊控制器[26]。3-1模糊控制系统基本结构图e和偏差变化率ec验等，涵盖了工程应用中的相关知识和要求的控制目标。数据库主要是为语言变量的论域离散化和隶属函数提供必要的定义，规则库包含一系列用模糊语言变量表示的控制规则。u输出[27]。PID控制器实际使用中为了能简易且快速的实现模糊控制器功能，在常规的模糊控制系统中常采用二维模糊控制器的形式。这种二维形式的模糊控制器的输入是系统的偏差和偏差变-PIDPIDPIDPID[28]。3-2所示。3-2PID控制器结构图模糊自整定PID控制器工作的实质就是依据受控系统的响应在采样时刻的偏差e和ecΔkpΔkiΔkdPIDeecΔkpΔkiPIDKp、Ki、Kdeec时系统对控制器参数的不同要求[29]。PID控制器的设计空压站压力控制模糊自整定PID控制器的结构确定为两输入三输出形式，其设计过程分为以下六个步骤[30]。定义输入、输出语言变量D被控量外送空气主管压力的偏差e和偏差的变化率ec定义为模糊控制器的输入语言EΔkpΔkiΔkdΔPΔΔK[31。这样，就为空压站恒压供气系统确定了一个两输入三输出形式的模糊控制器。De的基本论域为ec的基本论域为Δkp基本论域为基本论域为基本论域为[0，0.6]。划分语言变量的模糊论域及模糊语言值EEC的模糊论域在本设计中设置为离散论域。e一般不是模糊论域中设置的元素，需要将实际量e和ec乘以相应的量化因子将它们从基本论域变换到相应的模糊论域后才能进行模糊化处理[32]e和偏差变化ec的量化因子分别为：neKeneh

60.2

（3-1）Kec

nech

60.02

（3-2）ΔKP、ΔKI、ΔKD的模糊论域均设置为{0，1，2，3，4，5，6}，对输出量进行精确化处理时，给模糊输出控制量乘以相应的比例因子，由比例因子计算公式得该系统比例因子为：Kup

n

4886

（3-3）KuiK

n

91.560.60.1

（3-4）（3-5）ud n 6在设计时兼顾简单性和控制效果来定义各语言变量的语言值，本次设计中输入语言变量E、EC的模糊语言值集合设置为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，输出语言变量ΔKP、ΔKI、ΔKD的模糊语言值集合设置为{ZO，PS，PM，PB}。选取隶属函数为各语言变量的论域定义其语言值的隶属函数对输入变量模糊化，系统建模时各语言变量均选择三角形隶属度函数，三角形隶属度函数在输入量变化时展现出较大的灵敏度，且计算工作量小。建立模糊控制规则eecPIDKpKiKdPID控制器参数的模糊规则，其语言描述格式采用“if...then...”形式：If（EisNB）and（ECisNB）then（ΔKPisPB）（ΔKIisZO）（ΔKDisPS）（1）If（EisNB）and（ECisNM）then（ΔKPisPB）（ΔKIisZO）（ΔKDisPS）（2）...PID49EΔKPΔKIΔKD7×73-1、3-2、3-3所示。表3-1Δkp控制规则表ECΔKPNBNMNSZOPSPMPBNB5.355.355.355.355.355.355.35NM5.355.354.04.04.04.04.0NS4.04.02.02.02.04.04.0EZO2.02.00.6470.6470.6472.02.0PS4.04.02.02.02.04.04.0PM5.355.354.04.04.05.355.35PB5.355.355.355.355.355.355.35表3-2Δki控制规则表ECΔKINBNMNSZOPSPMPBNB0.6470.6470.6470.6470.6470.6470.647NM2.02.00.6470.6470.6472.02.0NS5.355.354.04.04.05.355.35E ZO5.355.355.355.355.355.355.35PS5.355.354.04.04.05.355.35PM2.02.00.6470.6470.6472.02.0PB0.6470.6470.6470.6470.6470.6470.647表3-3Δkd控制规则表ECΔKDNBNMNSZOPSPMPBNB2.02.02.02.02.02.02.0NM2.02.04.04.04.02.02.0NS4.04.05.355.355.354.04.0EZO5.355.355.355.355.355.355.35PS4.04.05.355.355.354.04.0PM2.02.04.04.04.02.02.0PB2.02.02.02.02.02.02.0模糊推理与模糊判决马丹尼（Mandani）型推理算法，已知模糊推理得出的结果是一个模糊集合或为隶属函数，但实际工程使用中必须用一个确定的值才能去控制执行机构，因此利用模糊判决方法在推理得到的模糊集合中取一个相对最能代表这个集合的单值作为控制量[33]系统仿真Simulink此十分精确的空压机系统数学模型难以获取。由于控制工程中很多高阶系统的运动特征[34]G(S)

120.2S21.2S1

（3-6）模糊推理系统Simulink真。PID控制系统建模命令窗口输入“FuzzyFIS编辑器界面进行模糊控制器的编3-3所示，FISMamdani型，Max－Min模糊控制决策，模糊判决选centroid。FIS3-4为输出语言变ΔKPPID制器的编辑[35]。图3-3FIS编辑器界面图3-4ΔKP的隶属度函数编辑器界面在Ruleedit（模糊规则编辑器）中建立了49条控制规则，如图3-5所示。3-5模糊规则编辑器FISSimulink模块库3-6所示，最后FISFuzzyLogicController（模糊逻辑控制器中。图3-6Simulink仿真系统结构图仿真时首先依据系统性能指标和PID参数的调整规则，多次调试得到一组较优的PIDKp0=35Ki0=20PIDΔkp、Δki、ΔkdKp0、Ki0、Kd0u作用于被控对象。仿真结果及分析SimulinkPIDPID控制下的空压机系统进行同步仿0.65MpaScope示波器显示三条输出PIDPID3-7PID控制系统响应曲线，可以看PID稳态误差都明显减小，系统的控制效果得到较大改善。3-7Simulink仿真曲线本章小结本章对模糊控制理论和模糊控制器的结构作了简要介绍，结合现场实际情况设计了PID软件中搭建系统仿真模型PID和模糊自整定PID控制下系统的响应曲线，PID控制器是合理有效的，可以满足系统控制要求。第四章空压站监控系统硬件设计空压站监控系统硬件是整个系统搭建的基础，设计时重点考虑硬件设备选型和设备集成。空压站监控系统硬件构成根据空压站监控系统总体设计方案进行硬件平台搭建，监控系统硬件构成如图4-1所示，与系统总体架构对应，上位机、显示器和打印机等组成监控管理层，建立在中央控制室内，通过以太网线连接到交换机。监控管理层硬件设备用于支持空压站监控系统S7-300PLC主站使用PROFIBUS-DPET200M从站建立连接，组成系统采集控制层，主要对来自气动阀等检测及执行器件组成现场检测执行仪表层，用于生产数据、设备状态的实时检测及控制动作的执行，通过屏蔽双绞线连接至控制系统。4-1空压站监控系统硬件构成系统硬件详细设计与设备选型上位机硬件选型工控机和显示器是系统监控层的主要设备，主机的选型尤为重要，直接影响着整个系统的性能指标和系统配置。该系统中，空压站监控计算机安装在中央控制室内，主要用于对机电设备、工艺装备及生产过程进行监控。所选设备应具有良好的性能和一定的抗干扰能力，在符合现场控制要求前提下综合考虑需求、价格等因素。具体设备选型如下。空压站监控主机IPC-610H19寸4UISAPCI15CPUIntelCore2DuoE84003.0G，AIMB-769VGIntelG4110/100/1000Mbps1VGAUSBPS/2接口，更易于数据传输。液晶显示器S24E650PL23.6LED宽屏设计，HDMIDisplayportUSB接口，音频输入，音频输出。PLC硬件选型（ProgrammableLogicControllerPLC/发出控制命令[36]PLC性能有所差PLC以其较高的性价比，在国际市场已占有较大份额。PLCPROFIBUS-DPDP主站，主要工作是完成周期性的数据访问和对总线通信的控制与管理[37]DP主站，用于非周期性数据访问，包括数据读写、故障诊断和系统配置等。DPET200MI/O，用于现场输入、输出信号的采集和发送[38]。1）PLC选型原则PLCPLCPLCPLC输入/输出点数和存储器容量等几个方面考虑。2）PLC硬件配置PLC[39]PLCPLCS7-300电源模块（PS）220VDC24VCPU24V直流负载PLCPS307S7-300PLCCPU模块安装，位于导轨的最左侧。中央处理器（CPU）模块PLCCPUCPUCPU128KBPROFIBUS-DPCPU315-2DP模块，6ES7315-2AG10-0AB0。通信模块（CP）CP343-14-26GK7343-1EX30-0XE0，该模块自CPUPLCCP343-1模块连接到工业以太网交换机实现与上位机的通讯。信号模块

图4-2CP343-1通讯模块信号模块包括模拟量输入/输出模块和数字量输入/输出模块，根据被控对象实际需要检测的输入/15%I/OPLC控制系统中各信号模块的选型情况:STEP7SM331模块连接热电阻，传送检测到的温度信号，订货号6ES7331-7PF01-0AB0SM331AI8×12Bit6ES7484个通道组都定义为电流模式。模拟量输出（AO）S7-300PLC输出的数字信号转换为成比例的电流SM332AO8×12Bit6ES7332-5HF00-0AB0。S7-300PLCSM321DI32×DC24V模块，订货6ES7321-1BL00-OAAO32点输入。数字量输出（DO）模块：数字量输出使用西门子SM322DO32×DC24V/0.5A模块，订货号6ES7322-1BL00-OAAO，该模块是32点输出，将PLC发出的内部信号转化为用于控制空压机的远程启停、高压开关柜的合/分闸等的数字量信号。ET200MET200MI/ODPS7-300自动化系统提供8S7-300PROFIBUSET200MIM153-1实现与主站的通信。在组态时，STEP7DP从站分配输入和输出地址，PLCCPU如I/ODP从站。触摸屏选型（HumanMachineKTP1000Basiccolor640×4801×RS485/RS422通信PROFIBUSDP电缆将触摸屏接入网络。图4-3KTP1000触摸屏在实际工程中操作员通过触摸屏监控画面全面了解空压站现场设备工作状况，需要/停电机顺序的进行归档，工作人员可以检索以前记录的生产数据并打印输出。当检测到被监控量达到报警设置值时，系统会自动触发报警引起工作人员注意。传感器选型温度传感器PT1000PT100100100℃时138.5口温度测量范围均为0℃-100℃，压缩空气主管温度测量范围要求在-20℃-100℃，根据PT1004-4所示。

图4-4PT100温度传感器依据空压站待测压力值范围和被测介质温度选型压力变送器，已知空压机的最大排0.85MPaMIK-P3003～a，4～20mA4-5所示。其内置的专用集成PLC的模拟量输入模块。涡街流量计压缩空气主管流量及各干燥器出口压缩空气流量的测量应选用适用于工业管道介质流体流量测量的流量计，选型时分别从流量计的工作温度范围、仪表口径、耐压等级等方面进行考量。TBW4-63161不锈钢，防护等级IP6515mm～300mmJB/T9249标准，Cd≦2.4，可在-20℃～+250RS-485接口，信号输出为模拟标准信号4~20mA，精度高且仪表参数能长期稳定。可满足垂直、水平或不同角度倾斜安装方式，对获取的流量信号可现场显示也可远距离传输。图图4-5压力变送器 图4-6涡街流量计控制系统硬件连接所示为两线制压力传感器与ET200M从站的模拟量输入模块6ES7331-7KF02-0AB0的接线图，为了提高模拟量输入的可靠性并减少干扰，所有的连线均使用屏蔽双绞线，且屏蔽层应“双端接地”。4～20mA23PLC组态图4-7PLC硬件接线图系统控制柜设计空压站监控系统总体方案设计及硬件选型完成后，在现场进行硬件安装，根据空压高×宽×深4-8所示。本章小结

4-8控制柜布局图本章是论文的重点章节，详细介绍了空压站监控系统的硬件平台搭建，首先根据空压站系统总体架构对系统主要硬件设备选型，并介绍所选设备的主要技术参数和性能，最后按照接线图纸完成控制系统硬件连接。本章系统硬件的选型是后续空压站监控系统软件开发的基础。第五章空压站监控系统软件设计软件的开发是整个系统功能实现的基础，该企业空压站监控系统软件使用与控制系统硬件相配套的专用软件，空压站监控软件的开发应遵循安全稳定、功能完备及方便直观的原则。空压站监控系统软件总体设计V7.3、PLCSTEP7V5.5Flexible20085-1STEP77PLCPLC[40]。PLCFlexible软件用于触摸屏程序开发，组态触摸屏界面以监视和操控空压站内各设备。S7ProtocalSuite（S7通信驱动程序）TCP/IPS7-300PLC建立通信进行数据交换，组态监控画面在计算机屏幕上动态显示站内各变量实时数据，实现空压站工艺过程可视化[41]。5-1空压站监控系统应用软件构成图PLC控制系统软件设计STEP7硬件组态与通信设置4PLC功能编写程序，实现空压站恒压供气控制方案。STEP7V5.5S7-300PLCPLCS7-300PLCET200M从站，选择相应的信号模块组态，空压站PLC的STEP7硬件组态图如图5-2所示。5-2PLCSTEP7硬件组态图FC9CP343-1TCP/IPIPIP地005-3所示，PLC方面通信设置完成。FC9图5-3PLC通信设置系统控制方案的实现1）循环控制程序的实现OB1PLCFB41 PIDFB10FC105FC7FC8PLC控制系统的设计是该空压站监控系统控制方案能否实现的关键，系统稳定运行依赖于PLC程序的合理性和可行性OB1PLCFB41 PIDFB10FC105FC7FC8OB100OB100FC1FC2 /FC3FC4FC5FC6FC105-4系统程序设计结构图FC10系统应用西门子S7-300PLC，在Step7软件中完成系统硬件组态后在功能块中写入程序，PLCOB1，OB1OB1FC1/FC2FC3FC4FC5用于调用模糊控制功能块FB10PIDFB41。2）PLC程序设计（1）系统主程序设计OB1OB1OB1CPUOB1，处OB15-5示。图图5-5主程序设计流程图（2）模拟量处理子程序子程序通常具有特定功能，只有在被调用时才执行。主程序的调用和子程序的运行让系统完美的实现控制功能。FC1功FC1是模拟量处理子程序，FC1FC105语句FC105转换成上限、下限之间的实际的工程值，HI_LIM是测量该模拟量的传感器量程上限，LO_LIMFC1FC105的模拟量处理部分梯形图程序。图5-6（a）FC11模拟量处理语句表程序图5-6（b）FC1模拟量处理部分子程序（3）报警子程序空压站监控系统应当准确及时的监测站内设备的运行状态，对各空压机电机的轴承温度和定子温度进行报警值和停机值设置，对冷却水主管压力和流量设置报警值，使空压机组运行过程中若发生故障系统能及时报警，严重时立即停机。PLC异常情况和故障迅速做出反应，当现场检测的参数值超出或低于报警设定值时，会立即触发报警，如果检测值超过重故障报警设定值必须人工停机，系统需要判断的报警主要FC6现场需要监控报警的变量较多，FC65-7所示。5-7报警判断程序流程图3）模糊自整定PID控制的实现PIDPLCPLCPLC相应的数据块中。具体实现过程为当现场压力变送器将检测到的压力值变换成标准电信号输送给PLC的模拟量输入模块后，PLCePLCPIDPLC中存储的模糊控制查询表来快速地调整控PLCPIDFC3OB1对其进行调用，OB1PIDFB10PIDFB41来实现，FB10FC7~FC10四个功能。FC7用于eec对参ΔKP、ΔKIΔKD进行清晰化处理。FB10DB103.4节中对模PIDKeKecKupKuiKud分别存入PLCDB10.DBD4DB10.DBD8DB10.DBD12DB10.DBD16DB10.DBD20FC7eecDB6.DBD4DB6.DBD8FC8EECDB6.DBD12DB6.DBD16FC9的子程序进行模糊控制查询表查询，将查表后得到的ΔKPΔKIΔKDFC10ΔKP、ΔKI和ΔKD解模糊后得到参数调整量Δkp、Δki、Δkd，并依次存入DB6.DBD32，DB6.DBD34，DB6.DBD38中[43]。FC9PLCΔKPΔKIΔKDEEC的模糊论域{-6，-4，-2，0，2，4，6}转换为{0，1，2，3，4，5，6}，以计算得到的模糊控制规则表中的ΔKP、ΔKI和ΔKD的值按先行后列，从左到右的顺序分别填入PLC的数据寄存区DB7.0-DB7.192，DB8.0-DB8.192，DB9.0-DB9.19204×（7×Xi+Yj），XiE论域转换后所对应的值，YjECE=-6，EC=2E0，EC对应ΔKPΔKIΔKDBD9.DBD16E=-6，EC=2ΔKP、ΔKIΔKD的值。10ΔpiΔΔpΔiΔdPIDFB41Kp0Ki0Kd0PID的三个uPLCPQW272MM440变频器的频率[44]5-8。5-8模糊控制设计流程图WinCC组态设计监控系统总体结构V7.3WindowsXP系统环境下进行开发，保障空压站控制系统的数据采集及监控、人机交互和通信三方面的正常运行[45]。功能模块化的设计思想，在组态软件中进行图形化监控界面设计，建立空压站主界面、参数设置界面、报警界面、报表显示界面等多个功能界面，其中报警显示功能在设备出现故障时会自动启动报警记录画面，同时产生报警记录，及时提醒工作人员进行确认并检修[46]5-9所示。5-9监控系统总体框架图项目创建与监控画面组态1）创建空压站项目S7ProtocolSuitePLCS7ProtocolSuite”→相应的“TCP/IP”通道单元→PLC握手连接，右键单击TCP/IP，在系统参数-TCP/IP对话框中的单元标签下，查看逻辑设备名称默认为CP-TCPIP[47]。S7-300PLCTCP/IP5-10所示。右PLC-TCP/IPCP343-1IP地02所示。图5-10WinCC与PLC建立TCP/IP通信连接2）组态系统外部变量

5-11连接参数设置PLC干燥器出口压缩空气流量需作温压补正和累积，冷却水主管压力和流量、各台空压机电机的轴承温度和定子温度必须配置报警参数，其他变量只设置基本的显示和记录功能。5PLC、mnl2（模拟量下限）、mnl3（模拟量上限）、mnla（模拟量报警）及zt（状态）五个变量组，分别选中各变量组，在其右边的变量框中创建相应的变量并设5-12所示。图5-12系统外部变量创建3）空压站监控画面组态（1）空压站主画面5-13可通过功能按钮随意切换查看报警画面、报表画面、设置画面等，根据生产要求更改相应的控制操作。空压站主画面依据现场实际工况设计，电机带动空压机产生压缩空气，压缩空气通[48]（2）设置画面

图5-13空压站主画面参数设置画面专门用于对空压站现场重要物理量设置报警上下限，如空压机定子各相温度上限值、冷却水主管压力下限值等，画面中所有设置的参数都会被系统存储，一般只需设置一次，该画面进入需要管理员权限。如图5-14所示。

图5-14空压站参数设置画面系统每分钟采集一次温度、压力、流量数据和空压机运行状态并进行归档，以报表5-15所示。

图5-15空压站报表显示画面空压站系统中需要监控的变量较多，同时需要对生产过程中的主管压力、温度等一态，当空压站系统运行过程中参数超出设定范围时，系统会快速分析处理，以电笛（声音）和计算机屏幕提示的形式发出报警信息，并且自动归档报警所发生时刻和确认、消失的具体时间，为操作员排除隐患和及时有效处理事故提供了保障，预防重大安全事故5-16所示。图5-16空压站系统报警画面报警画面中，左边为实时报警窗口，显示的是当前存在的报警；右边为历史报警窗口，显示发生过的全部报警信息，可查阅以往的报警记录。创建全局脚本动作C全局动作，实现压缩空气流量工况到标况的换算，并对压缩空气流量进行累计，脚本语句如下：#include"apdefap.h"intgscAction(void){#pragmaoption(mbcs)SetTagFloat("a1"，GetTagFloat("1号干燥器出口空气流量")*293.15*GetTagFloat("1号干燥器出口空气压力")/(GetTagFloat("1号干燥器出口空气温度")+273.15)/6.0)；SetTagFloat("a2"，GetTagFloat("2号干燥器出口空气流量")*293.15*GetTagFloat("2号干燥器出口空气压力")/(GetTagFloat("2号干燥器出口空气温度")+273.15)/6.0)；SetTagFloat("a3"，GetTagFloat("3号干燥器出口空气流量")*293.15*GetTagFloat("3号干燥器出口空气压力")/(GetTagFloat("3号干燥器出口空气温度")+273.15)/6.0)；SetTagFloat("a4"，GetTagFloat("4号干燥器出口空气流量")*293.15*GetTagFloat("4号干燥器出口空气压力")/(GetTagFloat("4号干燥器出口空气温度")+273.15)/6.0)；SetTagFloat("a5"，GetTagFloat("5号干燥器出口空气流量")*293.15*GetTagFloat("5号干燥器出口空气压力")/(GetTagFloat("5号干燥器出口空气温度")+273.15)/6.0)；//1至5号干燥器出口空气流量的温压补偿if(GetTagBit("s1")){SetTagFloat("干燥器1出口空气流量"，GetTagFloat("a1")+GetTagFloat("干燥器1出口空气流量"))；}if(GetTagBit("s2")){SetTagFloat("干燥器2出口空气流量"，GetTagFloat("a2")+GetTagFloat("干燥器2出口空气流量"))；}if(GetTagBit("s3")){SetTagFloat("干燥器3出口空气流量"，GetTagFloat("a3")+GetTagFloat("干燥器3出口空气流量"))；}if(GetTagBit("s4")){SetTagFloat("干燥器4出口空气流量"，GetTagFloat("a4")+GetTagFloat("干燥器4出口空气流量"))，}if(GetTagBit("s5")){SetTagFloat("干燥器5出口空气流量"，GetTagFloat("a5")+GetTagFloat("干燥器5出口空气流量"))； //15号干燥器出口空气流量累积}return0；}5-17s1-s5中，并在主画面中实时显示。5-17act.pas脚本触摸屏的应用使用flexible20085-18所示。变量建立完成后绘制触摸屏画面并组态变量连接，空压站内各空压机出口压力、温度等多个数据都必须实时监测，系统需要监测的变量总数较多，因此在触摸屏组态时设置了监控画面、开关状态、实时报表、报警查询及系统管理五大模块，其中监控画面显示各台空压机的运行参数，通过下方切换按钮可以查看其他各台空压机；开关状态集中55-19。图5-18空压站触摸屏变量表图5-19空压站触摸屏画面S7PLC设DP在触摸屏界面上可以直接进行参数设置和发出控制命令。当设置的报警变量达到报警值时会自动触发报警并显示，报警查询功能为工作人员的查询工作带来方便。监控系统现场调试硬件连接对空压站监控系统的整体调试在所有硬件设备安装完成后进行，硬件设备上位监控计算机、控制器、现场触摸屏等的安装，控制柜布线及供电接线等都应按照电气原理图PLCPLC模块到采集设备接口端子、智能仪器仪表等的接线是否可靠连接，监控与被监控设备各部分导线连接是否正确牢靠，首先排除电气连接存在的隐患，尽可能避免系统运行时发生失误[49]PLC软件程序下载STEP7软件中编写好的空压站系统控制程序PLC控制站[50]STEP7中打开组态好的空压站项目，PLC硬件组态时网络设IP00300PLC硬件S7-300PLC中，Step75-20所示。图5-20Step7项目下载通信的调试（1）PLC与计算机通信测试TCP/IP参IPPLCIP地址设置在PLCCP343-15-21（2）PG/PC

图5-21PLC与计算机通信设置PLCPLCSetPG/PCCP-TCPIPTCP/IP→RealtekPCIeFEFamilyController，点击诊断→测试按5-22PLC建立连接。5-22PG/PC接口综合调试空压站监控系统中设备的控制分为停止、本地和远程三种模式，停止模式下执行机构不能进行任何操作，当设备发生故障时应切换到此模式下，避免发生误操作。调试时将系统设置为本地模式，首先实行预备运转，先对电机进行数次起、停操作，检查设备15号空压机，检查空压机油泵能否正常运行，查看指示灯显示情况等。本地控制无误情况下将系统切换为自动模式，空压站监控1PLC压力，自动启、停工频空压机，决定投入运行的空压机台数，在中央控制室上位机监控PLC否实现。对组态软件在线调试，运行过程中WinCC可随时取消激活状态来进行检查和修改，主要检查WinCC中各个显示器件和按钮连接的外部变量是否与PLC中的各个存储区一一精确对应，检查监控画面和报警输出是否能够及时动态的响应设备当前运行状况、图像和数据能否正常显示。通过触发报警事件，查看报警窗口能否及时弹出和电笛报警情况，查看有无报警记录及打印功能是否正常工作等。回路控制快速准确。现场数据上传无误且与上位机显示同步，数据归档及时详细，报警功能正常运行，整个空压站监控系统运行情况达到厂家要求。本章小结本章首先介绍了空压站监控系统应用软件总体构成，依据控制方案完成系统程序设STEP7PLC空压站项目并完flexible2008第六章结论与展望结论高效的空压站智能监控系统。论文写作前期做了大量的准备工作，查阅资料和文献了解螺杆空压机的结构、空压机的一般控制方式以及工业监控系统的一般设计路线等等。考察和分析了厂里原有空压站控制系统的结构，根据厂方给出的要求，针对原有系统控制方式落后，自动化程度低等不足之处提出了改进方案，使用信号检测装置和可靠的监控设备配合改进的恒压供气控制方式，有效改善了原有系统供气压力波动明显、能耗高等问题，降低了工厂的人工劳动力，系统自动化程度明显提高。整个监控系统开发过程分章详细论述，论文主要完成工作总结如下：PIDPIDPID实现方法。结合空压站监控系统总体设计方案对系统主要硬件设备进行选型和配置，使用STEP7V5.5软件完成PLCV7.3及flexible2008软件分别设计上位监控程序和实现触摸屏程序开发。展望S7-300PLC的空压站监控系统投入使用后可以满足一定的工程需要，尤其是变频自动控制和协调控制相组合控制方式的应用，减小了空压站外送空气主管压力的波动，达到了恒压供气的目的。但仔细分析就能发现该监控系统的设计仍然存在不足之处，主要表现在下面几个方面，有待进一步的完善。数学模型且现场生产的用气情况很难模拟，因此系统的运行参数可能确定的并不精准，最终出现了实际应用过程中部分参数设置不恰当的情况。如果尽可能确定更加准确的运行参数，那么监控系统的工作效率将会进一步得到提高。2）PIDPID一步提高，空压站监控系统的稳定性应该会更好，控制效果会更显著。参考文献黄虎.压缩空气干燥与净化设备[M].北京:机械工业出版社,2005.田景亮.往复式空气压缩机操作维修指南[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,2010.刘妍,钱家祥.空气动力用螺杆压缩机应用现状分析[J].压缩机技术,2013(03):66-68.[4]AlirezaBahadori.Chapter2-Compressedairsystems[M].ElsevierInc.:2016-06-15.曾礼德.工业自动化控制系统发展现状及趋势[J].中国石油和化工标准与质量,2012,32(08):272.邢子文.螺杆压缩机研究进展及应用趋势[J].通用机械,2004(04):11-13.[7]E.Mujić,K.Hossner,K.Feller.Rotorenhancementforimprovedscrewcompressorperformance[M].ElsevierInc.:2011-06-15.[8]张金土.国外螺杆式压缩机技术发展概况[J].机电设备,1994(02):10-15+33.[9]文丽,戴巨川,袁贤松.空压机监控系统现状与发展趋势[J].压缩机技术,2013(05):48-51.[10]汤中于,金双林,严俭祝,左树勋,蒋曙光.基于PLC空压机组节能恒压供气控制系统的设计[J].矿山压力与顶板管理,2003(04):100-101+104.NeilA.Mehltretter.ApplyingVariableSpeedCompressorsinMultipleCompressorApplications—ApplicationSuccessStoriesandImprovementStories[J].EnergyEngineering,2014,111(2).王利全,陈志平,施浒立.51单片机的空气压缩机控制器[J].机电工程,2007(06):58-60.陈辉,陈志平,张巨勇,邵森林.基于单片机的小型单螺杆空气压缩机控制器开发[J].机电工程,2011,28(04):457-460+463.廖德健.DSP的空压机运行状态监控系统的开发[D].武汉理工学,2003.冯宇,何敏.S7-300PLC的空压机在线监控系统设计[J].煤矿机械,2013,34(12):191-193.徐竟天,张甜甜,程瑞洲,赵晓姣.S7-300PLC的电镀恒温控制系统设计[J].电镀与涂饰,2015,34(12):690-695.刘卫平,王明泉.PLC的发展及应用前景[J].机械管理开发,2009,24(05):78-80.颜祖清.[J].化工建设工程,2003(05):38-39.MaterialsResearch,2012,2074(588).ShizhongYang,QingchangRen.IntelligentControlTec