空壓機組智能控制箱的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種空壓機組智能控制箱，包括箱體、箱蓋、供電組件、輸入信號組件、輸出控制組件和PLC。該空壓機組智能控制箱能夠在機組單機出現(xiàn)故障停機時及時自動開啟后備空壓機，保障了供氣的連續(xù)性和穩(wěn)定性。該控制箱還能夠集中顯示現(xiàn)場分散的機組單機運行狀態(tài)，對單機故障停機給以告警顯示和報警輸出。該控制箱達到了讓機組以最節(jié)能工況進行運行，又能保證故障發(fā)生時供氣量的補充和穩(wěn)定，體現(xiàn)了很好的工業(yè)效益。
【專利說明】空壓機組智能控制箱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種空壓機組智能控制箱。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代企業(yè)工作應(yīng)用中，并列空壓機組的使用已較為普遍。即通過空壓機站的集中供氣方式，向現(xiàn)場的各用氣點分散供氣。視各種應(yīng)用環(huán)境，機組數(shù)量從較少的2臺機組，到較多的10多臺機組，通常情況下，都會有存在備用機組以應(yīng)付突發(fā)狀況。
[0003]由于空壓機的工作原理，目前通常不采用以變頻方式來驅(qū)動電機正常運轉(zhuǎn)，常見的是以調(diào)節(jié)空氣吸入口的開度大小以及加載卸載方式或停機開機方式來對應(yīng)耗氣量的大幅波動。這其中，除了全加載運行狀態(tài)外，其他運行工況相對都處于不節(jié)能的工作狀態(tài)。在實際應(yīng)用中，如果有3臺以上機組長時間同時處于不節(jié)能的工況，則意味著大量電能的浪費。一般地，在使用較大容量的緩沖氣罐及氣包時，如果現(xiàn)場用氣在較長周期內(nèi)處于平緩波動的話，一般情況下，只需要計算出耗氣流量，再對應(yīng)開啟出滿足需求的機組數(shù)量即可。例如，某使用環(huán)境的用氣平均耗量約在3500m3/h，空壓機組單機輸出額定值約2200m3/h，則可以投入2臺機組就可以滿足使用要求。但這里存在的一個問題是，假如2臺機組中某臺因故障而停機未被發(fā)現(xiàn)，則其后供氣將滿足不了需求量，最終將會出現(xiàn)因氣量不足導致的不利后果。因此，從生產(chǎn)安全考慮，可以同時投入3臺機組，相當于在線備用I機。但這又同時產(chǎn)生了另一個弊端，即用電能耗的大幅上升。綜合以上兩種情形，設(shè)計出一種節(jié)能運行，后備即時投入的操作模式，成為當務(wù)之急。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中空壓機組只能以高能耗或有風險的低能耗這兩種不同的運行模式，而提供一種更佳的運行模式。通過一種空壓機組智能控制箱，既能使空壓機組運行處于最佳節(jié)能狀態(tài)，又能夠在運行機組出現(xiàn)突發(fā)故障時及時自動啟用后備空壓機，達到生產(chǎn)安全和節(jié)能的雙保障。并通過對現(xiàn)場分散的空壓機組運行狀況進行集中顯示和監(jiān)測，有利于巡檢和維修的方便快捷。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種空壓機組智能控制箱，包括箱體和箱蓋，還包括供電組件、輸入信號組件、輸出控制組件和PLC，所述供電組件與外部電源電連接，所述輸入信號組件、輸出控制組件和PLC均與供電組件電連接，所述輸入信號組件包括試驗按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)和消閃按鈕，所述輸出控制組件包括報警繼電器、報警指示燈和機組運行指示燈，所述輸入信號組件和輸出控制組件均與PLC電連接，所述PLC的信號輸入端與外部空壓機組電連接，所述PLC的信號輸出端分別與外部聲光報警器和后備機組電連接。
[0006]為了方便觀察機組運行狀態(tài)和報警信息以及對電器元件進行操作，所述報警指示燈、機組運行指示燈、試驗按鈕、轉(zhuǎn)換開關(guān)和消閃按鈕均設(shè)置在箱蓋上，所述供電組件、PLC和報警繼電器設(shè)置在箱體內(nèi)。
[0007]為了更好地對元器件供電，所述供電組件包括進線斷路器、PLC電源斷路器、PLC輸出回路斷路器和出線供給斷路器，所述進線斷路器的進線端與外部電源電連接，所述進線斷路器的出線端分別與相互并聯(lián)的PLC電源斷路器、PLC輸出回路斷路器和出線供給斷路器的進線端電連接，所述PLC電源斷路器的出線端與PLC電連接，所述PLC輸出回路斷路器的出線端與輸出控制組件電連接，所述出線供給斷路器的出線端與外部聲光報警器電連接。
[0008]為了便于接線和檢修，所述外部空壓機組運行信號、外部電源、外部后備機啟動信號和聲光報警器等均通過接線組件分別與供電組件和PLC以及報警繼電器電連接，所述接線組件包括電源端子排、進線端子排和出線端子排，所述外部電源通過電源端子排與供電組件電連接，所述外部空壓機組運行信號通過進線端子排與PLC的信號輸入端電連接，所述外部后備機啟動信號、聲光報警器均通過出線端子排與報警繼電器輸出端電連接。
[0009]為了保護接線組件內(nèi)的各元器件，所述接線組件設(shè)置在箱體內(nèi)。
[0010]為了擴展報警信號的輸出多樣性，通過繼電器進行隔離擴展。所述報警繼電器的線圈與PLC的信號輸出端電連接，報警繼電器的第一組輸出觸點與外部聲光報警器電連接，第二組輸出觸點與外部后備機組電連接。
[0011]本實用新型的原理是，通過監(jiān)控全部空壓機組的運行數(shù)量，與PLC內(nèi)預設(shè)值進行比較。預設(shè)值即要滿足生產(chǎn)需求的最低運行機組數(shù)。當運行中的某機組因故障停機時，運行數(shù)量值減小，觸發(fā)報警條件，輸出聲光報警的同時，自動啟動后備空壓機，并且在箱蓋的控制面板上指示出故障機組的信息。
[0012]本實用新型的有益效果是，所述空壓機組智能控制箱可以讓整個空壓機組以最小的機組數(shù)進行運行，達到節(jié)能目的；在運行機組中出現(xiàn)單機故障停運時能自動啟用后備空壓機，補氣穩(wěn)壓，保障生產(chǎn)安全。并且該控制箱可以集中顯示現(xiàn)場分散的機組運行狀態(tài)，對單機由啟到停的工況作出單點告警顯示，對突發(fā)停機除了自動啟動后備空壓機外，還能發(fā)出報警信號，及時提醒人工干預。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0014]圖1是本實用新型空壓機組智能控制箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本實用新型空壓機組智能控制箱的電路連接示意圖；
[0016]圖中:1.箱體，2.供電組件，3.輸入信號組件，4.輸出控制組件，5.PLC，6.接線組件，7.箱蓋，21.進線斷路器，22.PLC電源斷路器，23.PLC輸出回路斷路器，24.出線供給斷路器，31.試驗按鈕，32.轉(zhuǎn)換開關(guān)，33.消閃按鈕，41.報警指示燈，42.機組運行指示燈，43.報警繼電器，61.電源端子排，62.進線端子排，63.出線端子排。

【具體實施方式】
[0017]現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0018]如圖1和圖2所示，一種空壓機組智能控制箱，包括箱體I和箱蓋7，還包括供電組件2、輸入信號組件3、輸出控制組件4，和PLC 5，所述供電組件2與外部電源電連接，所述輸入信號組件3、輸出控制組件4和PLC 5均與供電組件2電連接，所述輸入信號組件3包括試驗按鈕31、轉(zhuǎn)換開關(guān)32、消閃按鈕33，所述輸出控制組件4包括報警繼電器43、報警指示燈41和機組運行指示燈42，所述輸入信號組件3和輸出控制組件4均與PLC 5電連接。
[0019]具體地，所述報警指示燈41、機組運行指示燈42、試驗按鈕31、轉(zhuǎn)換開關(guān)32和消閃按鈕33均設(shè)置在箱蓋7上，所述供電組件2、PLC 5、報警繼電器43設(shè)置在箱體I內(nèi)。
[0020]具體地，所述供電組件2包括進線斷路器21、PLC電源斷路器22、PLC輸出回路斷路器23和出線供給斷路器24，所述進線斷路器21的進線端與外部電源電連接，所述進線斷路器21的出線端分別與相互并聯(lián)的PLC電源斷路器22、PLC輸出回路斷路器23和出線供給斷路器24的進線端電連接，所述PLC電源斷路器22的出線端與PLC 5電連接，所述PLC輸出回路斷路器23的出線端與輸出控制組件4電連接，所述出線供給斷路器24的出線端與外部聲光報警器電連接。
[0021]為了擴展報警信號的輸出多樣性，通過繼電器進行隔離擴展。所述報警繼電器43的線圈與PLC 5的信號輸出端電連接，報警繼電器43的第一組輸出觸點I與外部聲光報警器電連接，第二組輸出觸點2與外部后備機組電連接，事實上，報警繼電器43第二輸出觸點2的作用是作為后備空壓機組的開機啟動信號。
[0022]具體地，所述外部空壓機組運行信號、外部電源、外部后備機啟動信號和聲光報警器均通過接線組件6分別與供電組件2和PLC 5以及報警繼電器43電連接，所述接線組件6包括電源端子排61、進線端子排62和出線端子排63，所述外部電源通過電源端子排61與供電組件2電連接，所述外部空壓機組運行信號通過進線端子排62與PLC 5的信號輸入端電連接，所述外部后備機啟動信號和聲光報警器均通過出線端子排63與報警繼電器43輸出端電連接。
[0023]具體地，所述接線組件6設(shè)置在箱體I內(nèi)。
[0024]具體地，所述報警繼電器43的線圈與PLC 5的信號輸出端電連接，報警繼電器43的第一組輸出觸點I與外部聲光報警器電連接，第二組輸出觸點2與外部后備機啟動信號電連接。
[0025]具體地，報警指示燈41為紅色，機組運行指示燈42為綠色，試驗按鈕31為紅色，消閃按鈕33為綠色。機組運行指示燈42的只數(shù)與機組數(shù)量對應(yīng)，如圖1示意為8只，4只實線4只虛線，實際應(yīng)用時按機組數(shù)量具體確定。
[0026]具體地，對于PLC 5的選型，根據(jù)以下幾點確定:一是外部電源等級，在本控制箱中，從節(jié)省成本考慮，選擇交流電源為220V作為工作電源，能夠省去直流供電的降壓整流環(huán)節(jié)的成本投入；其二是PLC 5的輸出類型，這里選用繼電器輸出方式，方便了供電源的統(tǒng)一；其三，PLC 5的輸入輸出總點數(shù)，其主要由空壓機組的總數(shù)量確定。如設(shè)機組數(shù)量為N，則輸入點數(shù)為N+3，輸出點數(shù)為N+2，以如上指標作為經(jīng)濟實用的小型PLC選型參考，減少成本投入。一般地，我們可以將PLC 5輸入點的第一點接入機組I的運行信號，對應(yīng)的輸出點第一點接機組運行指示燈42中的第一只燈，以此類推；其后，N點后的輸入點分別接入轉(zhuǎn)換開關(guān)32、試驗按鈕31、消閃按鈕33，N點后的輸出點分別接入報警指示燈41、報警繼電器43。
[0027]具體地，PLC 5的控制邏輯，主要分為兩部分，一是顯示邏輯，如空壓機組I運行，則對應(yīng)的機組運行指示燈42的第一只燈點亮，如機組I由啟到停，不論是故障停機還是人為停機，該燈將以閃爍態(tài)顯示，并保持30分鐘或其他預設(shè)值。當人工點按消閃按鈕33，該燈則轉(zhuǎn)為熄滅狀態(tài)，直至下次開啟機組I后再次點亮。其他機組的顯示邏輯類同機組I。
[0028]顯示邏輯的實現(xiàn):運行信號由O變?yōu)?，通過一個二輸入端的或塊后輸出變?yōu)?，點亮運行指示燈；運行信號由I變?yōu)?，其下降沿觸發(fā)一個延時保持塊，再經(jīng)脈沖塊，到達或塊第二輸入端，或塊輸出脈沖信號，燈表現(xiàn)為閃爍態(tài)；當消閃按鈕按下，有I的信號時，則延時保持塊復位，輸出停止，燈滅。
[0029]具體地，第二個控制邏輯是報警邏輯。當計算好平均用氣量，確定了最節(jié)能時需要開啟的機組數(shù)量后，通過編程，當實際開啟機組數(shù)小于預設(shè)值，則有報警輸出。其中，報警回路串入投入切出用的轉(zhuǎn)換開關(guān)32，并入試驗按鈕31 ;即，當開啟機組數(shù)小于預設(shè)值時，如轉(zhuǎn)換開關(guān)32打到切出位置，則實際報警輸出點仍無輸出信號；轉(zhuǎn)換開關(guān)32在投入位，無報警信號時，如按下試驗按鈕31，則模擬報警信號，實際輸出點將有輸出信號；實際輸出分為兩路，其中一 PLC 5輸出點接入報警指示燈41，加一個始終的閃爍態(tài)，另一 PLC 5輸出點接入報警繼電器43，使報警繼電器43始終吸合。
[0030]報警邏輯的實現(xiàn):第一步，對PLC 5的輸入端的空壓機運行信號I至信號N進行位轉(zhuǎn)模，再累加，將得到一個與實際運行機組數(shù)相同的模擬量值，設(shè)為變量I ;第二步，將需要運行的最低機組數(shù)賦值存儲，設(shè)為變量2 ;第三步，讓上述兩變量進入一個模擬量比較模土夾，當變量I小于變量2時，則比較塊輸出為1，即實際報警產(chǎn)生；第四步，比較塊輸出與轉(zhuǎn)換開關(guān)32信號一起進入一個二輸入端的與塊，則可以通過轉(zhuǎn)換開關(guān)32隨時解除實際發(fā)生的報警信號；第五步，與塊輸出與試驗按鈕31信號一起進入一個二輸入端的或塊，則可以在無報警信號時模擬報警信號，驗證系統(tǒng)電路的工作正常；第六步，或塊輸出端分為兩路，一路直接到PLC 5的輸出點，連接報警繼電器43，有報警信號時使其吸合，另一路經(jīng)脈沖塊接到PLC 5的另一輸出點，連接報警指示燈41，有報警信號時燈始終閃爍。
[0031]具體地，當有報警信號時，箱蓋上報警指示燈41閃爍，同時，報警繼電器43使外接的聲光報警器發(fā)出聲光信號，提醒人工，現(xiàn)場設(shè)備存在故障；同時，報警繼電器43輸出信號使外部備用機自動啟動，補氣穩(wěn)壓，保障了生產(chǎn)的正常運行。
[0032]具體地，外部現(xiàn)場空壓機組的每臺單機的運行信號通過其斷路器或接觸器的輔助觸點提供，也可以通過電流檢測裝置的單獨繼電輸出來提供。機組運行信號通過電纜及箱內(nèi)的接線組件，接入到PLC 5的信號輸入端。另外轉(zhuǎn)換開關(guān)32、試驗按鈕31、消閃按鈕33也分別引入一付觸點接到PLC 5的信號輸入端。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，該空壓機組智能控制箱實現(xiàn)了對各自獨立運行的空壓機組的集中控制，并通過技術(shù)手段，消除了故障停機造成的不利后果。同時，集中顯示現(xiàn)場分散機組的運行狀態(tài)和故障信息，提高了巡檢和故障處理的效率。并且，在可控范圍內(nèi)，可以使機組運行發(fā)揮最大效益，節(jié)省電能消耗，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
[0034]以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種空壓機組智能控制箱，包括箱體(I)和箱蓋(7)，其特征在于，還包括供電組件(2)、輸入信號組件(3)、輸出控制組件(4)和PLC(5)，所述供電組件⑵與外部電源電連接，所述輸入信號組件(3)、輸出控制組件(4)和PLC(5)均與供電組件(2)電連接，所述輸入信號組件(3)包括試驗按鈕(31)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(32)和消閃按鈕(33);所述輸出控制組件(4)包括報警繼電器(43)、報警指示燈(41)和機組運行指示燈(42)，所述輸入信號組件(3)和輸出控制組件(4)均與PLC(5)電連接，所述PLC (5)的信號輸入端與外部空壓機組電連接，所述PLC(5)的信號輸出端分別與外部聲光報警器和后備機組電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的空壓機組智能控制箱，其特征在于，所述報警指示燈(41)、機組運行指示燈(42)、試驗按鈕(31)、轉(zhuǎn)換開關(guān)(32)和消閃按鈕(33)均設(shè)置在箱蓋(7)上，所述供電組件(2)、PLC (5)和報警繼電器(43)設(shè)置在箱體內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的空壓機組智能控制箱，其特征在于，所述供電組件(2)包括進線斷路器(21)、PLC電源斷路器(22)、PLC輸出回路斷路器(23)和出線供給斷路器(24)，所述進線斷路器(21)的進線端與外部電源電連接，所述進線斷路器(21)的出線端分別與相互并聯(lián)的PLC電源斷路器(22)、PLC輸出回路斷路器(23)和出線供給斷路器(24)的進線端電連接，所述PLC電源斷路器(22)的出線端與PLC(5)電連接，所述PLC輸出回路斷路器(23)的出線端與輸出控制組件(4)電連接，所述出線供給斷路器(24)的出線端與外部聲光報警器電連接。
4.如權(quán)利要求1所述的空壓機組智能控制箱，其特征在于，所述外部空壓機組運行信號、外部電源、外部后備機啟動信號和聲光報警器均通過接線組件(6)分別與供電組件(2)和PLC(5)以及報警繼電器(43)電連接，所述接線組件(6)包括電源端子排(61)、進線端子排(62)和出線端子排(63)，所述外部電源通過電源端子排￠1)與供電組件(2)電連接，所述外部空壓機組運行信號通過進線端子排￠2)與PLC(5)的信號輸入端連接，所述外部后備機啟動信號和聲光報警器均通過出線端子排￠3)與報警繼電器(43)輸出觸點電連接。
5.如權(quán)利要求4所述的空壓機組智能控制箱，其特征在于，所述接線組件(6)設(shè)置在箱體⑴內(nèi)。
6.如權(quán)利要求4所述的空壓機組智能控制箱，其特征在于，所述報警繼電器(43)的線圈與PLC(5)的信號輸出端電連接，報警繼電器(43)的第一組輸出觸點(I)與外部聲光報警器電連接，第二組輸出觸點(2)與外部后備機組電連接。
【文檔編號】G05B19/05GK204143215SQ201420600923
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】吳躍華, 張興, 陳小忠, 薛鳴飛, 周偕, 宋電話, 楊建紅, 蔣洪慶 申請人:中天鋼鐵集團有限公司