6M25往复式压缩机状态监测系统研究 - 图文 (6)

中南大学硕士学位论文第二章压缩机监测系统功能与结构设计５、高温压力传感变送器高温压力传感变送器安装在压缩机的管路上，用于测量压缩机三级、六级排气压力。由于排气温度通常在１５０度左右，且气体有腐蚀性，为此选用某公司ＣＹＢｌ５系列高温压力传感变送器。该传感器经过特定的信号提取及剥离等专利技术进行温度及线性化补偿，产品具有压力范围宽、温度范围广、精确度高、耐磨损、抗冲击、防腐蚀等显著特点，能够长期稳定工作在高湿严寒地区，不受环境温度影响，最大压力可达２００Ｍｐａ，介质温度可达２００℃。广泛用于航天、航空、石油、化工、冶金、等领域对高温气体、液体、流体、胶体的测量和控制，是测量高温介质的理想产品。传感器和交送器集成一体，直接将压力信号转化为两线制输出的０－２０ｍＡ电流信号，信号可直接输入ＰＬＣ模拟量输入模块进行数据采集。ＣⅥ≥１５系列高温压力传感变送器性能指标和技术参数如表２－６。表２－６量程压力形式输出信号精度０．１ＫｐａＣＹＢｌ５性能指标和技术参数。Ｏ～４、１００……１００００～２、２０……２００Ｍｐａ表压、绝压４～２０ｍＡ（１～５Ｖ）二线制０～１０ｍＡ（Ｏ～５ｖ）三线制Ｏ．２０．３零点漂移（％ＦＳ／４ｈ）长期稳定性（％ＦＳ／年）工作电压（Ｖ）介质温度（℃）≤０．１≤０．１≤０．２≤０．２≤Ｏ．３≤０．３＋１２～＋３６（标定值为＋２４）－６０～＋２００测量介质防爆等级高温气体、液体、腐蚀性和非腐蚀性介质ＥｘｉｂｌｌＣＴ６６、温度传感器温度传感器安装在压缩机机体和系统的管路上，用来检测ｌ－６级气缸进出口气体温度、１－６段冷却水出口温度、１．鲥主轴承温度，考虑到工业现场的防爆要求、选用防爆热电阻ｐｔｌ００，可将电阻信号直接接入ＰＬＣ模拟量输入模块。监测系统的传感器清单见表２－－７。表２—７传感器清单１７中南大学硕士学位论文第二章压缩机监测系统功能与结构设计２．４软件系统设计２．４．１上位机软件方案设计上位机软件主要功能是实现压缩机状态参量和工艺过程参数的实时监测、系统设置、参数设定、传感器标定、故障预报警、趋势分析、故障诊断、文档管理以及上位机和下位机通信等功能，软件采用Ｄｅｌｐｈｉ７．０版高级程序设计语言。监测软件总体方案结构如图２．４。图２－４监测软件总体方案图２．４．２组态软件ＳＴＥＰ７与ＰＬＣ硬件组态１、组态软件ＳＴＥＰ７Ｓｎ！Ｐ７是西门子ＳＩＭＡＴＩＣ工业软件中的一员，它是专门为Ｓ７系列ＰＬＣ（Ｓ７－２００／３００／４００）进行编程与组态的。用于Ｓ７．３００和￥７－４００的编程语言梯形逻辑图、语句表和功能块图都集成在一个标准软件包中。梯形图（ＬＡＤ）是ＳＴＥＰ７编程语言的图形表达方式，它是基于电路图表示法的基础之上，在程序段中电路图中的元素如常开触点和常闭触点组合而成，一个逻辑块的程序部会由一段或多段程序组成。语句表（ＳＴＬ）是ＳＴＥＰ７编程语言的文本表达方式，与机器码相似，每条语句对应ＣＰＵ处理程序中的一步。功能块图（ＦＢＤ）使用类似于布尔代数的图形逻辑符号来表达控制逻辑，一些复杂的功能如数学功能可用逻辑框相连直接表达［２６１。ＳＴＥＰ７为用户提供了丰富的指令集，可以对非常复杂的功能的进行编程。ＳＴＥＰ７支持自动任务创建过程的各个阶段：建立和管理项目，对硬件和通讯作组态和参数赋值，管理符号，创建程序，下载程序到可编程控制器，测试自动化系统，诊断设备故障等。安装在ＰＣ或ＰＧ上的ＳＴＥＰ７通过编程电缆与ＰＬＣ的ＣＰＵ模块相连，用户在ＳＴＥＰ７中编制程序和对硬件进行组态，并将用户程序和中南大学硕士学位论文第二章压缩机监测系统功能与结构设计硬件组态信息下载到ＰＬＣ的ＣＰＵ，或者从ＣＰＵ上载到ＰＣ或ＰＧ。当程序下载，调试完成以后，ＰＬＣ系统就可以执行各种自动任务了。通过ＳＴＥＰ７的硬件诊断功能，可以在线或离线取得模板信息和工作方式。ＳＴＥＰ７提供了几种不同的版本以适应不同的应用和需求，ＳＴＥＰ７ＭｉｃｒｏＷ＇ｍ用于对￥７－２００系列ＰＬＣ进行编程与组态，ＳＴＥＰ７Ｖ５．３是ＳＴＥＰ７Ｂａｓｉｓ的最新版本，适用于Ｓ７．３００／￥７－４００、Ｍ７．３００／Ｍ７－４００和ｃ７系列ＰＬＣ的编程、组态，本系统采用ＳＴＥＰ７Ｖ５．３对下位机进行编程和组态。２、ＰＬＣ硬件组态硬件组态是ＳＴＥＰ７软件的一项重要功能。ＳＥＴＰ７软件中的“硬件组态”，就是模拟真实的ＰＬＣ硬件系统，将ＣＰＵ、电源、信号模块等设备安装到相应的机架上，并对ＰＬＣ硬件模块的参数进行设置和修改的过程。当用户需要修改模块的参数或地址，需要设置网络通讯，或者需要将分布式外设连接到主站的时候，都要做硬件组态。ＰＬＣ硬件组态步骤［２７１：（１）使用向导创建项目６Ｍ２５１）２）选择ＣＰＵ３１４Ｃ－２ＰｔＰ。添加主循环执行程序块ＯＢＩ、诊断中断块ＯＢ８２、ＣＰＵ硬件故障块输入项目名称６Ｍ２５ＯＢ８４、启动初始化块ＯＢｌ００。３１（２）配置主机架１）２１３１１号槽放置电源ＰＳ３０５５Ａ，为ＰＬＣ提供电源。ｌ号槽放置ＣＰＵ３１４Ｃ－２ＰｔＰ。由于没有扩展机架，３号槽为空。４）４．１０号槽放置模拟量输入模块６ＥＳ７３３１．７ＫＦ０２．０ＡＢ０。５）１１号槽放置模拟量输入模块６ＥＳ７３３１一ＩＫＦ０１－０ＡＢ０。（３）ＣＰＵ参数配置１）２）设定ＭＰＩ通讯速率为１８７．５ｋｂｐｓ设置中断ＯＢ８２、ＯＢ８４的Ｐｄｏｄｔｙ为２６。设定依照模拟量Ｉ／Ｏ模块每个通道采集信号的不同，设定每个信号通为每个信号通道添加符号。（４）Ｉ，０模块参数配置１）信的电压、电流、电阻范围。２）（５）硬件更新硬件总是在不断发展的，如果做硬件组态时，无法在硬件目录里找到相关的硬件，需要从Ｉｎｔｅｍｅｔ上更新硬件伫８】。１９中南大学硕士学位论文第二章压缩机监测系统功能与结构设计完成硬件组态通过编程电缆下载到ＰＬＣ中，经过软硬件的调试才能完成ＰＬＣ的组态［２９１。本系统的硬件组态程序界面如图２．５。图２－５硬件组态程序界面２．４本章小结本章主要介绍了６Ｍ２５往复压缩机的基本结构，工艺流程和工艺指标；常见故障和监测量，硬件系统总体设计方案和硬件选型；上位机软件设计方案，下位机组态软件ＳＴＥＰ７以及如何对下位机ＰＬＣ进行硬件组态。中南大学硕士学位论文第三章监测系统的通讯实现第三章监测系统的通讯实现监测系统采用工业控制计算机（ＩＰｃ）与可编程控制器（ＰＬｃ）的两级控制结构，采用西门子Ｓ７系列ＰＬＣ进行数据采集和现场控制，用ＩＰＣ进行数据处理和分析。ＰＬＣ将输入的信号和状态都传送至ＩＰＣ，ＩＰＣ根据送来的输入信号和状态情况进行数据分析和故障诊断，判断得出整个系统当前状态，根据系统状态发出相应的控制指令和输出，并发送至ＰＬＣ。ＰＬＣ依传来的控制指令和输出信号履行自己的控制功能，并执行控制指令，实现输出。作为控制系统的一部分，高性能的通讯系统对监测系统具有重要意义，通讯网络的性能直接决定了整个控制系统的性能。ＰＬＣ采集的所有信号尤其是故障和报警信号都必须能够实时快速的传送至ＩＰＣ，ＩＰＣ也要能及时地将控制指令发送到ＰＬＣ的输出点执行输出。若信号不能及时传送，将不能实时监测压缩机的状态；更为严重的是，若不能及时快速地对故障和报警作出处理，将会导致压缩机设备本体的损坏，造成重大损失。本章介绍着重阐述了在Ｄｅｌｐｈｉ开发环境中，如何调用ＰＲＯＤＡＶＥｓ７动态链接库（ＤＬＬ），采用ＭＰＩ方式如何实现监测系统的工控机与ｓ７—３００系列ＰＬＣ之间的通信。３．１ｓＩＭＡＴＩＣ通信网络简介及选择随着工艺水平和控制要求的不断提高，控制系统的性能已经不仅取决于ＰＬＣ的ＣＰＵ，还受ＰＬＣ所处网络环境的影响，作为监测系统的一部分，这意味着高性能的通讯系统，在此形式下，世界各ＰＬＣ生产厂家纷纷研制开发出自己的ＰＬＣ网络系统【３０１。西门予Ｓ７系列通讯网络包括ＭＰＩ网、ＰＲＯＦＩＢＵＳ网和工业以太网。３．１．１．ＭＰＩ网ＭＰＩ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＰｏｉｎｔＩｎｔｅｒｆａｃｅ）是一种用于小范围、少数站点问的多点通讯网络，在网络结构中属于单元级和现场级。适用于ＳＩＭＡＴＩＣ￥７／Ｍ７和Ｃ７系统，多用于对其编程，连接上位机和少量ＰＬＣ之间近距离通讯。通过ＰＲＯＦＩＢＵＳ电缆和接头，将ＣＰＵ的ＭＰＩ编程口相互连接以及与上位机网卡的编程Ｎ（ＭＰＩ／ＤＰ）连接即可实现１３ｌ】。ｌ、拓扑结构ＭＰＩ网络是一种总线型网络，可以用来连接多个编程设备、操作面板和ＳＩＭＡＴＩＣＰＬＣ（如：Ｓ７．２００／３００／４００系列）。ＭＰＩ网络拓扑结构如图３－１。２ｌ

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