空气压缩机站的主要设备是高压空气压缩机，传统的空气压缩机控制是通过手工的方式操作控制面板，不仅安全性差、工作效率较低，而且不能使实时历史数据进入企业信息管理系统。因此，为确保空气压缩机安全高效运行，我们开发了具有运行控制功能和报警保护功能的空气压缩机站监控系统。
1压缩空气生产过程大自然的自由空气在大气压力下，经过进气过滤器（有的兼有消声器功能）被吸入空气压缩机气缸内；通过做往复运动的活塞作用，使吸入的空气容积在气缸内缩小，由低压力变为高压力，再通过排气阀门及管道排出，就获得具有一定容积与压力的压缩空气。因为空气经过其容积由大变小、其压力由低变高，就产生一定的热量。为提高机器的效率与降低能耗，压缩空气在生产过程中尚需经过冷却、分离油水和固体杂质，然后送入储气瓶中以利使用。有些场合对压缩空气的品质有更高的要求，这就需要对压缩空气进行后处理。如运用干燥器及过滤器，以获得高品质的压缩空气。压缩空气的基本生产过程如所示。
2空气压缩机站监控系统硬件设计方案某空气压缩机站有8台高压空气压缩机及1套公用干燥、过滤设备。其中空气压缩机为4级气缸高压空气压缩机，监控参数多，要求高。为了简化系统结构，提高可靠性和可维护性，我们采用分级监控的的系统结构，每台空气压缩机构成独立的LonWorks监控网络，采用嵌入式智能区域控制器作为其监控主机， 8台空气压缩机的监控主机通过以太网连接到空气压缩机站监控主机，公共部分设备则直接接入空气压缩机站监控主机。监控系统硬件结构如所示。
在系统中，监控单元选用基于LonW orks技术的893- LM系列智能控制器，该系列产品硬件资源齐全，包括各种数字量模块、模拟量模块、DDC控制器、协议转换模块、网络适配器、区域控制器等，可以满足各种应用领域要求，而且对防水、防潮、防电磁脉冲干扰等进行了特殊设计，并通过了国家权威检测机构的测试认证，特别适用于环境恶劣应用场合。
本监控系统共选用了4类硬件产品；a） LM 1102： 8路通用模拟量输入模块，主要用于温度、压力等模拟量输入信号的采集。
b） LM 1203： 8路开关量输入+ 8路开关量输出模块，主要用于阀门开关等开关量信号的监视与控制。
c） LM - 1201： 8路开关信号输入模块，主要用于干燥器等公共部分设备工作状态的监视。
d） LM - 1502：嵌入式区域控制器，作为各空气压缩机的监控主机，主要采集各模块的实时数据和状态，并完成报警处理、设备控制逻辑和保护等功能，如延时开关阀门等。
3空气压缩机站监控系统软件设计3. 1 iFix软件简介工控机软件是采用iF ix 3. 5开发的。iFix是一个全集成式工业自动化实时监控软件开发平台，在工业自动化软件方面一直处于**地位。它含有大量功能强大的图形化工具，允许用户能够快速直观地建立面向过程的实时窗口。作为一种功能强大的工业自动化控制组态软件，其基本功能有数据采集和数据管理两个。数据采集是指从现场获取数据及其通过I/O设备驱动与现场设备进行交互的能力；数据管理是指iFix处理和操纵数据的能力，包括过程监视（图形显示）、监督控制、报警、报表、数据归档、控制等。同时， iFix具有完善的安全系统，包括基于用户的安全系统和系统安全性应用程序，基于用户的安全系统可保护iFix文件、重要的程序、操作显示画面和配方、数据库模块。
系统安全性应用程序包括安全配置和登陆两种。用户登录时需输入姓名和密码，经过身份确认以后才能执行访问权限允许范围内的操作。
3. 2软件设计实现的主要功能本监控系统的软件设计具有强大的监视、控制和管理功能，不仅能实时显示现场监控设备的各种数据，而且还把数据的变化以动画的方式形象地表示出来，同时完成报警、趋势曲线、成组显示、历史记录、报表打印等功能。通过此监控系统，用户能及时掌握空气压缩机站内的设备运行情况，提高系统的管理水平。
3. 2. 1数据采集为了保证该空气压缩机站安全有效地工作，本系统对以下参数进行实时采集：a）空气压缩机参数：第1级排气压力；第2级排气压力；第3级排气压力、温度；第4级排气压力、温度；冷却水压力、出口温度；润滑油压力、温度；后冷却器排气温度。
b）公共部分参数： 1高压干燥器压力、温度； 2高压干燥器压力、温度； 1高压储气瓶压力； 2高压储气瓶压力；压缩空气露点；冷却水管网压力、温度。
工作人员还需对空气压缩机站设备的运行情况进行监视并控制设备的运行，如机组、排污阀、干燥器的工作状态、空气压缩机是处于手动还是远程控制等。
3. 2. 2报警系统对润滑油压、冷却水压力数据块设置了下限和上限报警值，对各级气缸排气压力及温度等数据块则设置了上限报警值。当系统采集到的数据超过设定的极限时，程序就会启动报警功能提示用户，直到被确认。同时，能将报警时间、报警名称、报警原因等报警信息记录在报警历史数据库中，供用户日后查阅。
本系统还通过改变数据连接对象的前景属性来表示数据的质量，例如，正常运行时，模拟量数据以绿色显示，参数越上限时以红、浅红色闪烁显示，越下限时以黄、浅黄色闪烁显示。另外，报警触发后，可以启动预先设定的操作命令，实现对现场的监控，例如当第4级排气压力发生高报警时，则立即进行停机保护，并通过监控主机诊断出具体故障部位及其解决方法。
3. 2. 3画面显示为了形象、生动、全面地监控整个空气压缩压机站内设备的控制过程，我们设计了总系统图、气路流程图、排污流程图、网络结构图等画面。每个画面都可以通过鼠标或键盘方便地进行相互切换。画面中，我们对表示设备工作状态的运行指示灯设置动态属性，使用户通过观察运行指示灯颜色的变化即可了解到现场设备的运转状况；在静态的画面定义动态数据链接，运行时数据不断得到刷新，显示实时数据，便于用户实时观察并进行分析；利用iFix本身提供的图符集完成了单台机组气路、排污流程图的绘制；利用位置、可视专家对表示气路流程的方向箭头进行设置，实现了气路流程的动态效果；对所有被控对象都设置了动态属性，如阀门开关状态的变化会引起其颜色的变化。另外，画面中还设置了用于切换监控画面和人为控制硬件设备运行状态的控制按钮，用户可以在按钮的事件中编写脚本，实现画面的切换和设备状态的改变等。空气压缩机气路流程如所示。
3. 2. 4控制功能1）单机变频启动控制空气压缩机站内单台空气压缩机采用变频启动方式，现场配置变频器2台，一用一备，互为备用，控制空气压缩机轮流启动，当一台启动时，其他空气压缩机都不能启动，延时一段时间（ 60 s）后，方可启动其他空气压缩机。单机变频启动控制程序如所示。
2）单机故障停机保护单机故障按严重程度可以分为一类故障与二类故障。当机组发生一类故障时，需要立即停止运行机组（急停），而发生二类故障时，正常停机即可起到保护机组的作用。
一类故障包括：油压低、冷却水压力低、第4级排气压力高、电机过负荷。二类故障包括：油压高、油温高、冷却水压力高、第3级排气温度高、第4级排气温度高、第1级排气压力高、第2级排气压力高、第3级排气压力高、干燥器故障、露点仪故障。单机停机与保护控制程序如所示。
本系统可对空气压缩机站内各受控设备进行远程或手动控制，用户只须在监控画面上点击鼠标，就可完成对现场空气压缩机的启动、停机、急停、复位控制。
当空气压缩机因故障停机后必须先按下复位开关才可以启动该机组。机组控制过程中具有各机组变频启动回路互锁、紧急故障停机及单机变频启动回路与工频运转回路互锁等功能，确保了设备的安全运行。
4结束语由于本系统采用的是稳定性好、可靠性高的893 LM系列智能控制器，上位机软件采用的是功能强大、界面友好的iFIX组态软件，并且在实现过程中灵活运用了各种技巧，所以在运行中取得了良好的效果。不仅能够实时监测空气压缩机的生产工艺流程和压力、温度等关键指标，而且还能针对故障进行停机保护，确保设备的安全运行。今后对于故障诊断技术的进一步软件开发，例如发生故障时，可以通过监控主机诊断出具体故障的原因及解决方法，将是一个很有前景的发展方向。
