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摘要：为了满足矿山的生产要求和实现空压机的节能降耗，以上位机组态软件为开发平台，采用可编程序控制器PLC为控制核心，设计了一套集远程控制和故障诊断预警于一身的空压机智能控制系统。对空压机的智能联控、故障诊断以及故障报警死区等关键性技术进行了研究和开发设计，实现了对空压机的远程集中控制、故障报警和设备故障诊断功能，提高了矿山生产的安全性和可靠性，降低了能源和成本消耗。
关键词：节能；组态；可编程序控制器；联控；故障诊断；报警死区
【中图分类号】TP18
引言
随着国家自动化水平的提高和世界能源消耗的不断加剧，建设数字化、自动化矿山和节能降耗已成为矿山建设的本质核心，空压机作为矿山生产的重要动力设备之一，其能否安全运行对整个矿山的生产有着至关重要的影响，实现矿山空压机的远程集中控制和故障诊断预警功能是保证空压机高效、安全、稳定运行的重要保障[1]。 矿山空压机耗电量大，为了减少空压机的电量损耗，采用空压机联动控制，在保证满足矿山作业所需的气源压力基础上，既减少了能源的消耗，又最大程度的降低了经济成本。
系统整体结构
空压机智能联动控制及故障诊断预警系统以可编程序控制器PLC为控制核心，采用三层集散式结构框架，上位机采用组态软件创建空压机远程控制动态画面，建立相应的结构变量和故障诊断数据库，实现上位机对空压机的远程智能控制和故障诊断、推理。采用RS-485总线实现上位机组态软件和下位机PLC的通讯，由于上位机与现场控制级设备距离较远，采用光纤实现信号的长距离传输，通过两端的光端机实现信号的处理和转换。现场以PLC为控制核心，将传感器采集到的空压机各项参数通过内部编写的程序进行计算和处理，并通过RS-485总线远传至上位机。
空压机联动控制
空压机联控系统最主要的功能是实现空压机机组包括每台空压机的后处理设备的联锁控制，能根据母管压力和空压机的运行状态智能地进行加卸载和启停控制，以保证管网的供气稳定[2]。实现空压机联动控制可以有效地降低电能消耗，减少经济投入。空压机的联动控制原理如图1所示，以检测到的母管压力为依据，将母管压力与设定值进行比较，如果母管压力未达到限定要求时，空压机依顺序启动；当母管压力达到限定要求时，空压机依启动顺序的反序停机。空压机在联控时，每台空压机依据运行时间的不同，可自动切换主机，避免单台空压机运行时间过长。
3故障诊断及预警功能
3.1 故障诊断专家系统
空压机故障诊断专家系统由知识库、数据库、人机接口、推理机、知识获取机制和解释机制六部分组成。其核心部分为知识库和推理机。故障诊断是在空压机的状态监测与信号分析处理的基础上进行的，通过故障诊断专家系统可实现对空压机故障的性质和程度、产生原因或发生部位进行诊断，并对空压机的性能和故障发展趋势进行预测[3]。
3.2 故障延时预警和报警死区
空压机故障延时预警是指对空压机控制系统产生的报警信息并不立即提供显示和记录，而是先进行延时，延时时间由操作员根据設备实际情况进行设定，在延时时间到时，如果该报警不存在，表明报警可能是一个误报警，不用理会，系统自动清除；如果延时到后，该报警还存在，表明这是一个真实的报警，系统将其添加到报警缓冲区中，进行显示和记录。
上位机组态画面
上位机采用组态软件创建空压机远程集控动态画面，根据空压机的结构进行上位机组态虚拟结构绘图，并创建相应的管道开机流动动画，主界面设置有单控/联控按钮，实现空压机的单机控制和联动控制之间的切换；在空压机的主界面还设计了空压机参数显示模块，可实现对空压机各项参数和状态的远程显示，如空压机的母管压力，单控/联控状态、运行状态、运行时间、温度、压力等。
结语
空压机智能联控及故障诊断预警系统实现了对多台空压机组的远程集中控制和智能联动控制，提高了空压机的工作效率，有效地降低了电能消耗；采用故障树分析方法对空压机故障诊断和分析推理，将仪表传感器的监测与故障诊断相结合，提高故障诊断的精确度；并对空压机延时报警和报警死区等问题进行了解决，提高了空压机故障报警的准确性，为矿山的安全生产和稳定运营提供了有效地保障。
参考文献
1.于芹，翁正新，苏成.基于现场总线与 PLC的空压机远程监控系统[J].控制系统，2008，24（3）：1-3.
2.郑辉，梁彦.MCGS与PLC在空压机联机控制中的应用[J].自动控制，2008，37（11）：76-78.
3.潘全文，艾弘飞，房振旭.专家系统的基本原理和基于 CLIPS的专家系统设计与实现[J].飞机设计，2004，12（4）：78-80.
4.朱大奇，于盛林，刘文波.基于故障树及虚拟仪器的电子部件故障诊断研究[J].仪器仪表学报，2002，16（1）：16-19.
关键词：节能；组态；可编程序控制器；联控；故障诊断；报警死区
【中图分类号】TP18
引言
随着国家自动化水平的提高和世界能源消耗的不断加剧，建设数字化、自动化矿山和节能降耗已成为矿山建设的本质核心，空压机作为矿山生产的重要动力设备之一，其能否安全运行对整个矿山的生产有着至关重要的影响，实现矿山空压机的远程集中控制和故障诊断预警功能是保证空压机高效、安全、稳定运行的重要保障[1]。 矿山空压机耗电量大，为了减少空压机的电量损耗，采用空压机联动控制，在保证满足矿山作业所需的气源压力基础上，既减少了能源的消耗，又最大程度的降低了经济成本。
系统整体结构
空压机智能联动控制及故障诊断预警系统以可编程序控制器PLC为控制核心，采用三层集散式结构框架，上位机采用组态软件创建空压机远程控制动态画面，建立相应的结构变量和故障诊断数据库，实现上位机对空压机的远程智能控制和故障诊断、推理。采用RS-485总线实现上位机组态软件和下位机PLC的通讯，由于上位机与现场控制级设备距离较远，采用光纤实现信号的长距离传输，通过两端的光端机实现信号的处理和转换。现场以PLC为控制核心，将传感器采集到的空压机各项参数通过内部编写的程序进行计算和处理，并通过RS-485总线远传至上位机。
空压机联动控制
空压机联控系统最主要的功能是实现空压机机组包括每台空压机的后处理设备的联锁控制，能根据母管压力和空压机的运行状态智能地进行加卸载和启停控制，以保证管网的供气稳定[2]。实现空压机联动控制可以有效地降低电能消耗，减少经济投入。空压机的联动控制原理如图1所示，以检测到的母管压力为依据，将母管压力与设定值进行比较，如果母管压力未达到限定要求时，空压机依顺序启动；当母管压力达到限定要求时，空压机依启动顺序的反序停机。空压机在联控时，每台空压机依据运行时间的不同，可自动切换主机，避免单台空压机运行时间过长。
3故障诊断及预警功能
3.1 故障诊断专家系统
空压机故障诊断专家系统由知识库、数据库、人机接口、推理机、知识获取机制和解释机制六部分组成。其核心部分为知识库和推理机。故障诊断是在空压机的状态监测与信号分析处理的基础上进行的，通过故障诊断专家系统可实现对空压机故障的性质和程度、产生原因或发生部位进行诊断，并对空压机的性能和故障发展趋势进行预测[3]。
3.2 故障延时预警和报警死区
空压机故障延时预警是指对空压机控制系统产生的报警信息并不立即提供显示和记录，而是先进行延时，延时时间由操作员根据設备实际情况进行设定，在延时时间到时，如果该报警不存在，表明报警可能是一个误报警，不用理会，系统自动清除；如果延时到后，该报警还存在，表明这是一个真实的报警，系统将其添加到报警缓冲区中，进行显示和记录。
上位机组态画面
上位机采用组态软件创建空压机远程集控动态画面，根据空压机的结构进行上位机组态虚拟结构绘图，并创建相应的管道开机流动动画，主界面设置有单控/联控按钮，实现空压机的单机控制和联动控制之间的切换；在空压机的主界面还设计了空压机参数显示模块，可实现对空压机各项参数和状态的远程显示，如空压机的母管压力，单控/联控状态、运行状态、运行时间、温度、压力等。
结语
空压机智能联控及故障诊断预警系统实现了对多台空压机组的远程集中控制和智能联动控制，提高了空压机的工作效率，有效地降低了电能消耗；采用故障树分析方法对空压机故障诊断和分析推理，将仪表传感器的监测与故障诊断相结合，提高故障诊断的精确度；并对空压机延时报警和报警死区等问题进行了解决，提高了空压机故障报警的准确性，为矿山的安全生产和稳定运营提供了有效地保障。
参考文献
1.于芹，翁正新，苏成.基于现场总线与 PLC的空压机远程监控系统[J].控制系统，2008，24（3）：1-3.
2.郑辉，梁彦.MCGS与PLC在空压机联机控制中的应用[J].自动控制，2008，37（11）：76-78.
3.潘全文，艾弘飞，房振旭.专家系统的基本原理和基于 CLIPS的专家系统设计与实现[J].飞机设计，2004，12（4）：78-80.
4.朱大奇，于盛林，刘文波.基于故障树及虚拟仪器的电子部件故障诊断研究[J].仪器仪表学报，2002，16（1）：16-19.