專利名稱：空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在諸多被使用的能源中，壓縮空氣是僅次于電力的普及能源之一。工業(yè)、礦業(yè)、工 程業(yè)、醫(yī)療業(yè)甚至農(nóng)業(yè)都有日趨廣泛的用途，尤其在工業(yè)的使用量及其可觀。鑒于壓縮空 氣已被各行各業(yè)廣泛的采用，在工廠大型化及自動(dòng)化的前提下，壓縮空氣的使用與日倶增。 而空壓機(jī)在生產(chǎn)能源/壓縮空氣的同時(shí)，本身也在消耗大量電能，以普遍的100PsiG(7Kg/ cm3G)壓縮空氣系統(tǒng)為例，每生產(chǎn)100CFM的壓縮空氣大約需要消耗20HP的電能。在目前的 工業(yè)界動(dòng)咎使用數(shù)千馬力甚至數(shù)萬(wàn)馬力空壓機(jī)的工廠已為數(shù)眾多，如何合理使用壓縮空氣 及空壓機(jī)電效如何提升，已成為業(yè)者非常重視的課題。 目前，在工廠的空壓機(jī)配置時(shí)，不能排除在滿負(fù)荷狀態(tài)下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的可能性，所 以只能按最大需要來(lái)決定電動(dòng)機(jī)的容量，設(shè)計(jì)余量一般偏大。 空壓機(jī)要根據(jù)用氣量經(jīng)常改變運(yùn)行方式，一般工廠通常采用進(jìn)氣閥控制的方法， 即當(dāng)管路壓力達(dá)到設(shè)定壓力上限時(shí)，進(jìn)氣閥門關(guān)閉，空壓機(jī)處于空載運(yùn)行，雖然在電動(dòng)機(jī)帶 動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)，但不輸出壓縮空氣，管路壓力不再上升；當(dāng)管路壓力達(dá)到設(shè)定下限時(shí)，進(jìn)氣閥打 開(kāi)，空壓機(jī)處于加載運(yùn)行，輸出壓縮空氣，管路壓力上升，如此往復(fù)。 在實(shí)際運(yùn)行中，輕載運(yùn)行的時(shí)間往往所占的比例是非常高的，這就造成巨大的能 源浪費(fèi)；另外，空壓機(jī)頻繁加載卸載造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)大；空壓機(jī)總處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，造 成機(jī)械故障增多和機(jī)體溫升高；空壓機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲大，此噪聲一方面由高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生，另一方 面在氣閥動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生；電動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率低，能耗大，盡管空壓機(jī)處于卸載時(shí)，電動(dòng)機(jī)負(fù)載小， 消耗的電能小，但大功率電動(dòng)機(jī)在輕載時(shí)功率因數(shù)很低。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，通過(guò)采集空壓機(jī)
站總管路的壓力信號(hào)來(lái)進(jìn)行各空壓機(jī)組的運(yùn)行控制，達(dá)到卸載能量浪費(fèi)的目的，其節(jié)電空
間遠(yuǎn)大單一的變頻調(diào)速技術(shù)，無(wú)論工廠用氣量怎樣變化，空壓機(jī)系統(tǒng)沒(méi)有能耗浪費(fèi)。 空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，包括可編程控制器，所述可編程控制器包括CPU、通
訊接口 1、通訊接口 n、D/A模塊、A/D模塊、數(shù)字輸入模塊和數(shù)字輸出模塊，所述空壓機(jī)組智
能電效控制系統(tǒng)還包括上位機(jī)以及設(shè)置在空壓機(jī)出氣管路中的壓力變送器，所述上位機(jī)與
通訊接口 I相連，所述壓力變送器的信號(hào)輸出端與A/D模塊電連接； 所述可編程控制器的D/A模塊、數(shù)字輸出模塊與受控空壓機(jī)主軸變頻器電連接。 進(jìn)一步，所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括溫度變送器，所述溫度變送器設(shè)
置在空壓機(jī)出氣管路內(nèi)，所述所述溫度變送器的信號(hào)輸出端與A/D模塊電連接； 進(jìn)一步，所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括操作面板，所述操作面板與可編
程控制器的數(shù)字輸入模塊電連接；[0011] 進(jìn)一步，所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括加/卸載閥和排空閥，所述加/卸 載閥和排空閥的控制輸入端與可編程控制器的數(shù)字輸出模塊電連接； 進(jìn)一步，所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括觸摸屏，所述觸摸屏與通訊接口 II電連接； 進(jìn)一步，所述可編程控制器的數(shù)字輸入模塊分別與受控空壓機(jī)的運(yùn)行/故障反饋 信號(hào)輸出端、加卸載/零壓檢測(cè)信號(hào)輸出端相連接； 進(jìn)一步，所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括空壓機(jī)遠(yuǎn)程啟停裝置，所述空壓 機(jī)遠(yuǎn)程啟停裝置的信號(hào)輸入端與可編程控制器的數(shù)字輸出模塊電連接； 進(jìn)一步，所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括市電/節(jié)能自動(dòng)切換裝置，所述
市電/節(jié)能自動(dòng)切換裝置的信號(hào)輸入端與可編程控制器的數(shù)字輸出模塊電連接； 進(jìn)一步，所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括電效系統(tǒng)運(yùn)行指示裝置，所述系
統(tǒng)運(yùn)行指示裝置的信號(hào)輸入端與可編程控制器的數(shù)字輸出模塊電連接； 進(jìn)一步，所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括空壓機(jī)控制切換裝置，所述空壓
機(jī)控制切換裝置信號(hào)輸入端與可編程控制器的數(shù)字輸出模塊電連接。 本實(shí)用新型的有益效果是 本實(shí)用新型通過(guò)壓力變送器采集空壓機(jī)總管路中的壓力信號(hào)，通過(guò)可編程控制器 來(lái)控制受控空壓機(jī)組的切換和運(yùn)行，消除了卸載電能做無(wú)用功的情形，其結(jié)構(gòu)合理，自動(dòng)化 程度高，節(jié)能效果明顯，通過(guò)改造能夠直接應(yīng)用于現(xiàn)有的空壓機(jī)系統(tǒng)中，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。 本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)，和特征在某種程度上將在隨后的說(shuō)明書中進(jìn)行闡 述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見(jiàn)的，或 者可以從本實(shí)用新型的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本實(shí)用新型的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過(guò)下面的說(shuō) 明書和權(quán)利要求書來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用
新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中 圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實(shí)用新型的應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施方式以下將參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實(shí) 施例僅為了說(shuō)明本實(shí)用新型，而不是為了限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
1-可編程控制器；2_觸摸屏；3-溫度變送器；4_上位機(jī)；5_加/卸載閥及排空 閥；6-壓力變送器；7-遠(yuǎn)程啟停裝置；8-市電/節(jié)能切換裝置；9_電效系統(tǒng)運(yùn)行指示裝置； 10-操作面板；11-受控空壓機(jī)主軸變頻器；12-受控空壓機(jī)運(yùn)行及故障反饋信號(hào)輸出端； 13-受控空壓機(jī)加卸載/零壓檢測(cè)信號(hào)輸出端；14-空壓機(jī)控制切換裝置。
如圖1所示，本實(shí)用新型包括可編程控制器，可編程控制器1包括CPU、通訊接口
1、通訊接口 n、D/A模塊、A/D模塊、數(shù)字輸入模塊和數(shù)字輸出模i央，空壓機(jī)組智能電效控制
系統(tǒng)還包括上位機(jī)4以及設(shè)置在空壓機(jī)出氣管路中的溫度變送器3和壓力變送器6，上位機(jī)4與通訊接口 I相連，溫度變送器3和壓力變送器6的信號(hào)輸出端與A/D模塊電連接； 可編程控制器1的控制信號(hào)輸出端與受控空壓機(jī)主軸變頻器11的信號(hào)輸入端相 聯(lián)，主軸變頻器11可以采用直接由PLC數(shù)字輸出信號(hào)控制，也可以采用D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器將 PLC給出的模擬量，根據(jù)相應(yīng)的算法，轉(zhuǎn)換成0-10V直流電壓或4-20mA直流電流輸出，從而 滿足電機(jī)主軸速度調(diào)節(jié)要求，將壓力精度控制在要求范圍內(nèi)。 為便于對(duì)受控機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作，本實(shí)用新型還包括操作面板IO，操作面板10與可編 程控制器1的數(shù)字輸入模塊電連接。 空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括加/卸載閥和排空閥5，加/卸載閥和排空閥5 的控制輸入端與可編程控制器1的數(shù)字輸出模塊電連接。 空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括觸摸屏2，可編程控制器還包括通訊接口 II， 觸摸屏2與通訊接口 II電連接。觸摸屏2作為一種新型的人機(jī)界面因其簡(jiǎn)單易用、強(qiáng)大的 功能及優(yōu)異的穩(wěn)定性，使它非常適合用于工業(yè)環(huán)境。用戶可以自由地組合文字，按鈕，圖形， 數(shù)字等來(lái)處理或監(jiān)控管理隨時(shí)可能變化的信息。通過(guò)使用觸摸屏，可以使機(jī)器配線標(biāo)準(zhǔn)化， 簡(jiǎn)單化，同時(shí)也能減少PLC控制所需的I/O點(diǎn)數(shù)，降低生產(chǎn)成本，也相對(duì)提高了整套設(shè)備的 附加值；操作機(jī)構(gòu)按鈕面板10上設(shè)置有啟停、切換等按鈕，用于直接控制空壓機(jī)組的相關(guān) 操作。 為便于隨時(shí)監(jiān)測(cè)受控空壓機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，可編程控制器1的數(shù)字輸入模塊與受控 空壓機(jī)運(yùn)行及故障反饋信號(hào)輸出端12相連接。 為便于監(jiān)測(cè)受控空壓機(jī)的加卸載和零壓信號(hào)，可編程控制器1的數(shù)字輸入模塊與 受控空壓機(jī)加卸載/零壓檢測(cè)信號(hào)輸出端13相連接。 另外，空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括空壓機(jī)遠(yuǎn)程啟停裝置7，空壓機(jī)遠(yuǎn)程啟停 裝置7的信號(hào)輸入端與可編程控制器1的數(shù)字輸出模塊電連接。通過(guò)該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空 壓機(jī)的遠(yuǎn)程控制，滿足智能化要求。 為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的節(jié)能自動(dòng)切換功能，空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括市電/節(jié)能 自動(dòng)切換裝置8，市電/節(jié)能自動(dòng)切換裝置8的信號(hào)輸入端均與可編程控制器1的數(shù)字輸出 模塊電連接。 為實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行指示及報(bào)警功能，空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括電效系統(tǒng) 運(yùn)行指示裝置9，電效系統(tǒng)運(yùn)行指示裝置9的信號(hào)輸入端與可編程控制器1的數(shù)字輸出模塊 電連接。 為實(shí)現(xiàn)一套空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)對(duì)多臺(tái)空壓機(jī)進(jìn)行控制，本系統(tǒng)還包括了 空壓機(jī)控制切換裝置14，空壓機(jī)控制切換裝置14的信號(hào)輸入端與可編程控制器1的數(shù)字輸 出模塊電連接。 本實(shí)用新型利用可編程控制器、觸摸屏、系統(tǒng)切換等對(duì)空壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制， 即根據(jù)用戶的實(shí)際需要在觸摸屏中任意設(shè)置。在手動(dòng)狀態(tài)下可以在觸摸屏中任意選中空壓 機(jī)進(jìn)行啟停，在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用多種模式運(yùn)行。 圖2為本實(shí)用新型的一種應(yīng)用示意圖，如現(xiàn)有一空壓站共有兩臺(tái)40m3空壓機(jī)，兩 臺(tái)20m3的空壓機(jī)。正常開(kāi)機(jī)狀況為一大一小，此時(shí)可根據(jù)用戶的實(shí)際需求，將兩臺(tái)大空壓機(jī) (40m3)作為主供氣設(shè)備，則可設(shè)定每臺(tái)大空壓機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，自 動(dòng)切換到另一臺(tái)大空壓機(jī)，以此類推；而可以將兩臺(tái)小空壓機(jī)(20m3)作為輔助供氣設(shè)備，用
5以補(bǔ)充管路氣壓，進(jìn)行電效控制，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)切換到另一臺(tái)小空壓機(jī)， 達(dá)到空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間平均化及節(jié)能的目的。 也可以根據(jù)用戶的實(shí)際需要，根據(jù)總管路中的壓力值，來(lái)自動(dòng)切換空壓機(jī)的運(yùn)行， 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供氣，自動(dòng)補(bǔ)償；當(dāng)管路中的壓力在設(shè)定時(shí)間處于高限壓時(shí)，則減少空壓機(jī)的運(yùn)行 臺(tái)數(shù)，電效控制便自動(dòng)切換到相應(yīng)的空壓機(jī)，直至只剩下最后一臺(tái)空壓機(jī)運(yùn)行為止，實(shí)現(xiàn)電 效節(jié)能運(yùn)行；當(dāng)管路壓力在設(shè)定時(shí)間內(nèi)處于低限位時(shí)，系統(tǒng)便自動(dòng)增加一臺(tái)空壓機(jī)，直至所 有空壓機(jī)全部開(kāi)啟為止；運(yùn)行原則上是以大空壓機(jī)作為主供氣設(shè)備，小空壓機(jī)作力輔助供 氣設(shè)備，只有當(dāng)電效系統(tǒng)檢測(cè)到一大一小空壓機(jī)不能滿足用氣需求時(shí)，才將小空壓機(jī)斷開(kāi)， 而增加一臺(tái)大空壓機(jī)運(yùn)行，同時(shí)電效系統(tǒng)自動(dòng)切換到其中的一臺(tái)大機(jī)上。小空壓機(jī)具有優(yōu) 先電效節(jié)能控制權(quán)，只有當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有兩臺(tái)以上的大空壓機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，電效控制才 自動(dòng)切換到其中一臺(tái)大空壓機(jī)；當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到有一大一小空壓機(jī)運(yùn)行時(shí)，則電效控制便自 動(dòng)切換到小空壓機(jī)運(yùn)行，自動(dòng)調(diào)節(jié)管路氣壓，達(dá)到節(jié)能的目的。 為便于集中控制，本實(shí)用新型的可編程控制器1還預(yù)留了與上位機(jī)4進(jìn)行通訊的
通訊端口 ，使用時(shí)，利用RS-485通訊協(xié)議或M0DBUS與上位機(jī)4實(shí)現(xiàn)通信。 最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參
照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本
實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)
涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，包括可編程控制器，所述可編程控制器包括CPU、通訊接口I、通訊接口II、D/A模塊、A/D模塊、數(shù)字輸入模塊和數(shù)字輸出模塊，其特征在于所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括上位機(jī)以及設(shè)置在空壓機(jī)出氣管路中的壓力變送器，所述上位機(jī)與通訊接口I相連，所述壓力變送器的信號(hào)輸出端與A/D模塊電連接；所述可編程控制器的D/A模塊、數(shù)字輸出模塊與受控空壓機(jī)主軸變頻器電連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，其特征在于所述空壓機(jī)組智 能電效控制系統(tǒng)還包括溫度變送器，所述溫度變送器設(shè)置在空壓機(jī)出氣管路內(nèi)，所述溫度 變送器的信號(hào)輸出端與A/D模塊電連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，其特征在于所述空壓機(jī)組智 能電效控制系統(tǒng)還包括操作面板，所述操作面板與可編程控制器的數(shù)字輸入模塊電連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，其特征在于所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括加/卸載閥和排空閥，所述加/卸載閥和排空閥的控制輸入端與可 編程控制器的數(shù)字輸出模塊電連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，其特征在于所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括觸摸屏，所述觸摸屏與通訊接口 II電連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，其特征在于所述可編程控制器的數(shù)字輸入模塊分別與受控空壓機(jī)的遠(yuǎn)程運(yùn)行允許/禁止信號(hào)、運(yùn)行/故障反饋信號(hào)輸 出端、加卸載/零壓檢測(cè)信號(hào)輸出端相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，其特征在于所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括空壓機(jī)遠(yuǎn)程啟停裝置，所述空壓機(jī)遠(yuǎn)程啟停裝置的信號(hào)輸入端與可 編程控制器的數(shù)字輸出模塊電連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，其特征在于所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括市電/節(jié)能自動(dòng)切換裝置，所述市電/節(jié)能自動(dòng)切換裝置的信號(hào)輸 入端與可編程控制器的數(shù)字輸出模塊電連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，其特征在于所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括電效系統(tǒng)運(yùn)行指示裝置，所述系統(tǒng)運(yùn)行指示裝置的信號(hào)輸入端與可 編程控制器的數(shù)字輸出模塊電連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，其特征在于所述空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)還包括空壓機(jī)控制切換裝置，所述空壓機(jī)控制切換裝置信號(hào)輸入端與可編 程控制器的數(shù)字輸出模塊電連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種空壓機(jī)組智能電效控制系統(tǒng)，包括可編程控制器、上位機(jī)以及設(shè)置在空壓機(jī)出氣管路中的壓力變送器，其中，上位機(jī)與可編程控制器的通訊接口I相連，壓力變送器的信號(hào)輸出端與可編程控制器的A/D模塊電連接，可編程控制器的D/A模塊、數(shù)字輸出模塊與受控空壓機(jī)主軸變頻器電連接，本實(shí)用新型通過(guò)壓力變送器采集空壓機(jī)供氣管路中的壓力信號(hào)，由可編程控制器來(lái)控制受控空壓機(jī)組的自動(dòng)切換和運(yùn)行，消除卸載電能做無(wú)用功的情形，其結(jié)構(gòu)合理，自動(dòng)化程度高，節(jié)能效果明顯，通過(guò)改造能夠直接應(yīng)用于現(xiàn)有的空壓機(jī)系統(tǒng)中，經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。
文檔編號(hào)F04B49/06GK201461358SQ20092012855
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月21日
發(fā)明者楊帆, 王磊 申請(qǐng)人:重慶埃泰克能源科技有限公司