新型煤矿空压机控制系统概述【摘要】本文主要对目前煤矿中所采用的空压机控制技术进行了分析，在指出目前控制系统不足的基础上，进行了煤矿空压机控制系统的升级与改造的设计。文中主要分析了控制系统的升级改造总体设计方案、系统的软硬件设计以及调试的方法步骤。对于目前煤矿空压机的控制系统进行升级改造后，系统工作的效率、自动化水平以及工作性能都得到了较大的提升。【关键词】空压机；控制系统；煤矿；升级改造；传感器0.引言空气压缩机在工业应用系统中一般简称为空压机，在机械制造以及矿山能源系统等方面具有非常重要的作用。空压机工作状态的控制对于生产具有重要的影响，目前国内绝大部分的空压机都采用了继电器的控制方式，但是这样的控制系统对于系统的监控以及保护水平较差，对于温度以及压力等常见变量都是采用接点温度计以及接点压力计等传统仪器仪表作为检测器件，系统工作的故障率较高，技术人员对于系统的维护工作量较大，系统的工作性能以及工作稳定性也不能满足工业化生产的要求。提升煤矿空压机控制系统的工作性能，对目前的控制系统进行升级改造是空压机工业应用中亟待解决的问题。1.新型煤矿空压机控制系统的主要功能以及系统特点对于目前传统的空压机控制系统进行升级改造后，系统要能够具备以下几个方面的功能需求，首先控制系统要能够满足对煤矿中空压机的群组进行实时集中控制；同时系统要能够具备温度检测以及自动停机保护的功能，在空压机的工作过程中，温度对于产品的工作性能具有重要的影响，控制系统要能够实时检测空压机在运行过程中一级以及二级排气温度，风包的温度以及可以实现光电报警以及停机保护的功能；空压机控制系统同时也要能够对于空压机运转过程中的压力进行实时的检测以及保护，要能对一级、二级排气压力、润滑油压力等实现不断的检测以及报警与延时停机方面的保护；在空压机工作过程中，如果出现停水的情况，监控系统要能够迅速检测并报警。煤矿空压机控制升级系统主要具备以下的技术特点，系统的硬件电路主要由压力传感器、温度传感器以及对应的流量传感器等能量变化器件与下位机控制的单片机、上位机控制的工控机组成，整个系统中同时采用了保护装置，保证控制系统正常工作。系统最终能够实现实时在线检测温度、压力等相关参数，同时能够实现报警、卸荷以及延时停机等控制功能。在系统的上位机中能够显示目前的工作状态。图1为工控机中控制系统的工作界面。2.新型煤矿空压机控制系统的升级改造的总体设计方案在进行煤矿空压机控制系统的升级改造中，确定了以下的总体设计方案。整体控制系统由传感器进行各种非电关键物理量的采集以及能量形式的变化，本控制系统中的所采用的传感器能够将测试信号转换为4-20ma的电流信号，通过电流与电压转换电路转变为具有线性关系的输出电压，通过同轴电缆等低噪声传输线将信号进行预处理，主要包含对信号进行滤波、整形以及adc变换，在完成信号的预处理后，将信号传送到单片机（控制系统的下位机）进行处理，工控机（系统中所采用的上位机）通过rs485总线与下位机进行通信，通信过程中，下位机将采集的参量传输给上位机进行逻辑关系的判断，上位机将控制信息传输给下位机做出控制动作。在工业化生产实际中，一般控制对象都是由5台及以上的空压机组成的空压机组，为了保证系统中各个空压机的工作相互之间没有干扰，在系统的设计中采用了独立传感器、独立单片机的控制方式。系统的总体设计框图如图2所示。3.新型煤矿空压机控制系统的硬件电路设计3.1信号采集前端的设计整体控制系统设计中要求能完成以下几个方面的保护功能，以此保证控制系统的正常工作。在系统中要求能够实现对温度、压力、润滑油缺失以及水缺失等四个方面的自动检测以及保护。温度保护中采用的是温度传感器进行检测空压机工作的实时温度，并与系统设定的温度的阈值进行对比，当超过设置温度的时候，系统自动报警并停机保护；润滑油缺失检测采用的是压力传感器，实时检测系统中的油压，而水缺失传感器则采用的是流量传感器进行实时测量，当检测到冷却水的流量低于系统设置的下限值的时候，空压机停止工作。3.2单片机对于传感器信号的处理在单片机进行信号处理之前，首先是需要将信号进行处理，在系统中采用了电流—电压转换电路、滤波电路以及模数转换电路对于信号进行预处理。由于系统中所采用的传感器输出为电流形式，因此电路中需要采用一个高精度的电阻将电流信号转换为一定区间的电压信号。同时由于工业生产现场环境中存在大量的干扰以及传感器的原因，在输入到单片机的信号中存在大量的谐波干扰，因此系统中设计了常用的有源滤波电路对信号中的杂波成分进行有效的滤除，同时由于单片机是典型的数字电子产品，只能够对数字信号进行处理计算，所以必须采用adc电路将传感器的信号进行模数转换以适应单片机的工作需要。3.3工控机的设计分