仪器仪学报面向86付的高压空压机智能控制器研究杨启亮邢建春王平解放军理工人工程兵工程学院，南京210007机8沈1的内部结构模型，逑立了空压机86加的通讯语言体系，使哑的岛压空压机成为具有自主管理与控制1+诊断通讯交流等能力的智能主体，有效克服了传统人工和集中监控方式的不足。
i引言高也空压机是在工业生产及军事领域应用较为广泛的类大型设备，其以空气为介质来生产压缩空气，为气动机械气动工具或其它设备提供高压动力源。樵前，高压空压机最高排气压力可达几十兆帕，其在运行过程中是高度危险的，传统人工机械设备突然解体等原因造成人员伤事故;而且高压空压机在工作时噪音极大，技术人员很难在现场仪时间监控设备的运行状况，从而很难及时发现设备运行过程中出现的故障征兆，旦空压设备发生故障或损坏，无论是在经济上还是在军事上都会造成严重的损失。
针对上述问，出现了空压机组远程集中监控方案12这种方案将空压机组作为荇通的被控设备，以计算机及，以为工具对多台机组实现集监控，在很大程度上解决了不能远程长时间对机组运行情况进行监视控制及操作人员的安全性问。
但这种方案的缺点也是明显的①多台机组的控制逻辑集在台监控计算机上，导致危险集，造成申点失败，机组间的连锁通过监控机实现，缺乏直接联动的机制;当机组台数较多时，将使机监控程序的实现变得异常复杂。
能化，将其从传统的哑设备改造成为智能设备。
在设备本体上嵌入人印控制器，每台空压设备都成为智能主体，具有自主管理与控制自主诊断通讯交流等能力。这种实现方案将控制逻辑分散到独立的设备体内执行，单体设备能脱离上位监控主机独立运行，同时智能的空压机设备体之间能白。接相互交流，大大降低了多台机组监控时的实现复杂性。
2六6的基本概念及基于6的控制原理能力和预动能力的软硬件系统m.Minsky在1986年出版的心智社会Society，首次提出6加，认为社会中的菜些个休经过协商可求得问的解，这个个体即是6故14.6付的基木思想是使软件能模拟人类的社会行为和认知，即人类社会的组织形式协作关系进化机制，以及认知思维和解决问的方式。和传统的对象概念相比，6付概念具备更多的知识性动性和协作性，具有更强的问求解能力和自治能力。
基于如1的分布式系统观使人们跳了客户服务器系统的局限，适应了分布式应用盂求的发展。从发展的角度看，6时的概念在分布计算中根据六1内部数据结构的机制和动作决策锌法的差异，可以将现有的六8印实现体系结构分为以下种反应式体系结构也6他如伽比器组对相关事件作出反应的过程，利1个依据感知器激活某过程执行的控制系统，8邮的活动是由于受到内外部菜种刺激而发生的。
审慎式体系结构，6出636如却滤器有的兼有消声器功能被吸入空气压缩机气缸6通过做往复运动的活塞作用，使吸入的空气容枳在气缸内缩小。由低压力变为高压力，再通过排气阀门及管道排出，就获得了具有定容枳与压力的况缩空气。因为空气的容积由人变小压力由低变高，就产生了定的热诘。为提高机器的效率与降低能耗，压缩空气在生产过程中需耍经过冷却分离油水和固体杂质，然后送入储气瓶中以利使闽。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，就能获得高品质的乐缩空气。为了获得所需要的压力，高扯空机通常有4级气缸，对空气进行分级压缩，其工艺流枵2.
4高压空压机纟6付设计型，8印1的决策足通过基丁模板匹配和符号操作的逻辑或准逻辑推埋作出的，如4人们通过深思熟虑后作出决定样，闪此波称为帘慎式的体系结构。
泥合式体系结构吻64此6常这两个+系统是分层次的者违立在后者的丛础之上。
基于六印1的拧制足智能拧制个新的研究领域5，意了基于6付的控制原。，六层6付通过传感器和执行器与环境交互，其与传统控制及其它控制样，具有反馈作用机理。
罔基6时的抟制原理3高压空压机的工艺原理大自然的1山空气在大气太力下，经过进气过4.1高压空压机明咕智能控制器的硬件平台根据高压空扭机的工艺流秤，确定其主要监控参数为吸气压力4级排气比力排气量冷却水流量冷却后，压空气出口温度冷却水温度机组入口冷却水压力排污阀控制及状态压缩机运行状态报警状态等，同时还有手动排污自动排沁止常起停控制紧急停个控制等运行控制逻辑。
高m空压机AgentJ能控制器硬件平台由2部分组成0051仙咖655分布式处理单元10模块和局部总线组成。3.
VUUIliUjrf.;阀设饬的逗行状悉达柃制，报为铨出负，门黾儿采用嵌入式技术研制的嵌入式高叫靠控制计算机实现，采用识10646廿嵌入式操作系统，提供液品触摸屏人机交互接口，同时提供以太网接口同上位机进行通讯。，单元采集各模块的实时数据和状态，并完成报替处理控制逻辑和保护等功能的实现，如延时，关排污阀门等。模拟虽采集模块，主要用十各气缸温度压力等模拟量输入佶号的采集。开关状态采集模块，卞要用干阀门等设备的运行状态的监视。开关跫控制模块，主要用于运行控制报警输出等。局部总线采州也现场总线。
4.2高压空压机486的的模型结构根据高压空压机组的运行特点，高压空压机定的箅法对当前机组的运行健康情况进行推理与诊断，实现故障诊断与自动保护，也能按照定的协商策略与其它机组六86付进行协作，实现机组间通过感知器感知现实环境，并将输出通过效应器反作用于环境，达到对机组设备的实时控制目的。
内核调度在这种混合式体系结构控制下，空压机组行调度，因为各个构件的，发执行必须需要个同步机制，使整个6付在统的时间标准下运行，保持整个系统的时序致性。
感知器与实时数据库感知器构件实现对机组设备运行参数的采集，并将采集来的数据结构化地存储到实时数据库中。
实时数据库以内存的形式动态存储着设备的运行参数。人8印1能自动实现对实时数据库的维护，包拈实时库的创建实时库规模的动态增加或减小实时数据记录的实时更新与访问等。
命令队列与效应器效应器也称执行器，通过效应器将控制命令发送到机组控制设备实现对机组的控制。为提，对指令的执行效率和安全性，设计了个命令队列，实现对批量指令的缓存和管理，同时能有效防止控制命令的丢失等问。
通信器与人机接口通信器是六8印1其与其它8印1通讯交流的接口，这甩采用50，丁技术来实现，保证通信的实时和可靠性。
人机接口。提供010阳161他汁3，形象的设备运行工艺流程故障报警信息控制按钮等画而，实现机组管理维护人的就地监控。
人机接口也，理解为特殊的通信器。
知识库知识包含8，内部相对固定而又需全局共卓域知识厍包括空压机组相关的知识，如机组的各级排气压力的报警上下限等;控制知识库包括与控制逻辑执行相关的基本知识，如传感器的量程参数控制相关的时间参数等。知识库可山内核调度根据新的下况变化在线更新。
控制逻辑高匝空压机组的控制逻辑主要包括亍自动排污控制逻辑手6动启停空压机控制逻辑紧急停机控制逻辑进水阀控制逻辑压缩机转速和冷却水流最6动控制逻辑等。控制逻辑的算法执行，故障诊断与保护高也空压机组六8印1提供了两种级别的故障诊断初级的越限判断与报赘高级的基于智能算法故障诊断。
初级的越限判断与报警，按照知识库中设定的数据限范围，根据实时库中采集来的设备运行参数，实时判断设备运行参数越限与否，并以小同的报警级别为其他六印1或设备操作管理人员显异常倍息，在严重情况下能发出控制指令，强制停止运打中的故障设备成自动采取其它保护措施。
根据高压空扭机组的运行特性，印1提供了机组的快速保护策略，主要包括冷却水缺水报瞥及保护润滑油压力过低报窖及保护1到4级排气温度过高报警及保护1到4级排气压力过高报警及保护电机短路或过载报警及保护等。
协商策略高压空压机组在应用时般采用多台机组联合运行的方式，因此，机组之间需要采用相应的协商策略实现协作运行。对于空压机站而言，主要难点在于如何控制机组的启停数量来保证供气母管压力能稳定在某给定的值。为此，针对不同情况制订了如下两种机组印1协商策略单个8印1编号策略和6加分组编号策略。
单个印1编号策略适用于空压站机组数枉较少时的情况，其主要思想是对每个机群的每个启停。如3台组成的用备机群，则协商策略为对每个6付分配个号，分别为16付261和36时，31六86，的空压机首先运行，而压缩空气母管压力仍低，则186付与26付进行协商，通知286付启动空压机;若2启动失败，则1邛386付协商治动相应空压机。
仍低，则2六86故竹先与1六6付协商启动其空压机芯186泔启动失败，则与386付协商启动相应空压机。③`l13Agent的空压机首先运打，而压缩空气母管压力仍低，则起动3叫1首先与186时协商启动其空压机;若1;付启动空压机失败，则与26付协商以动其空压机。3个扎机在运行跳闸，则谁就尤条件通知另个备用的86时立即起动。
多的情况，其1要思想是对机群进分组，每组分况个，号，好祖选杼个职1代本组行使协商权利，每组的六86故具有相同的行为同时启动，同时停止。依照组的编号实现每组的空压机轮流启动。组启动策略单个六8沈1编号策略相，不再论。
5高压空压机组4，的通信语言在多六6付系统，通;=是实现六86扣间协作是要交换某些信息，此需要相应的语古对这些消总进行和描述。六印1通信语言足种农达息的格式即语法和内涵即语义，支持参与交互的六8印1对这些消息进行理解和分析间。目前和民等。这些语占以言语行为理论或阶谓词理论为基础，有着较为严格的语法构成。虽然上述几种语言体系较为完整，但实现时较为繁琐，不利子实时通讯场景。
为了实现高压空乐机组六6付间的实时可靠机组8印通信体系。其基本的语句为控制命令语句0010156命令执丁返回语句，01301尺65口0仍610数据请求语句，813民69此5，数据返回语句，339，聊参数修改语高压空玉机组印1通讯语的物邱连接链路采用点到点的直接通倍方式，即采用7协议，在通信双方直接建立连接。通信连接的丈现是基于0化5系列操作系统上的叫络通位应用栉序标准WinSk.套接字Sockets成支持TCPlP协议的网络通信的基本操作申元，以将色接字看作不同七机间的进程进行双向通信的端点。在文现时，采用了而向连接的丁，绞剑，浼且恢挚煽康娜这里以基木的控制命令语命令执行返，语句0数据请求语句10数据返问语句为例进行说明。
控制命令语句卞。要用于六，时问相互发送控制命令。其语言格式5.
18，1记6付迅6是语句的头标识符，本语句中采消息处理模块实时数据库消，队列高压空压机8沈1采用0++作为开发工具进行实现。9为高压空压机6的软件实现结构阁。其综合了1向对象技术多线程及其同步技术队列技术等多种先进的计算机软件开发方法。为实现的众6故的交互界而。
5，如接口本语句的格式和各部分含义战本同上条语句相同。这里的出336油采用;0，6是指乙，也接口，执行控制命令后的返回值要有0命令执行成功，1通讯卡无响应，2节点响应等;丁3吨仍为。
⑶数据请求语句数据请求语句用于某8印1向另外个取相关运行数据。其语言格式7.
用作为标识，服务器端首先判断头标识符，以确定语句的类型，然后执行相应的处理代码。，也控制命令的00如，模块的地址编号如2，3等，用以指定控制命令发往哪个控制模块;03，0，16潘发往10模块具体的命令内容，如DOlON;等。CRC即循环冗余检验Cycic尺6仙300，用于校验数据传输的正确性和完整性，本系统采用了，甙16校验算法丁3138即尾标志，当服务器端接收到该标志后，认为整个命令串己经接受完毕，准备下步的处理，木语句采用作为结束标忐。
⑵命令执行返回语句命令执行返回语句用于返回由接收六8，1向发送86付控制命令的执行成功与否的情况。其语1格式6.
仪学报据库中取数据。，投∝，页8同前两个语句相同。
⑷数据响应语句数据响应语句用于被请求六印1向请求方返，响应数据请求并返回数据。语言格式8.
该语句格式和各部分基本同上条语句，唯6高压空压机48即1的软件实现端61判断客户端6付的发送来的语句含有符号时，就做好从实时数据库中取数据的准备。
Agent需要请求的数据在服务器端Agent实时库中测点编号，服务器端6付根据这些编号从实时数，空压机6扣的人机界面±压机故婷保护校块空压机控制逻辑校块高压空压机组86付通讯语亩只，物，61接链路采用协议，实现点到点的点接通信方式，在通信双方直接建立连接。通信连接的实现采用基于斯105系列操作系统。的咧络通倍应用程序标准，套接字。套接字8，也是支持71协议的网络通佶的祛本操作电元，其主要分为丁，和叩，两种方式。扣语言在实现时，采用了而向连接的全双工的方式，保证了通讯的可靠性。
7面向66咕的高压空压机智能控制器的应用某空压机站有6610型高压空压机8台，最高艺流程监视设备控制等部分，所有显的数据都是其通过接口六6付与空压机六86付通讯的结果。
排t压力达24.5MPa，形成了复杂的空压机群。
为空压机站的实际组成含有叫台1.213的低压空压机，采用872001且接拧制。8台空压机通过母符将高土气体传输到品压瓶，通过高压气瓶向用广供气。
针对该空机站的特点，采相集监控5分布群基丁山小6时的计算机控制系统结构12.中山集中监控六86付和8个高压空压机整个空1机站土耍的人机交互，面，丌发工具采用T.业控制组态软件iFix，其运行平台为WindowsXP操作系统。每台机组装配文研制的基于六8印1的，压空压机朽能控制器间502，高压空压机六，6时各独立地文现复杂的柠制逻辑执行故障诊断与保护等功能。高压空正机六81叫的通讯语言采用文提出的六8印1通讯沿古只，似湮锵中，槲，丁仰，通过该语言按照文中提出的协商策略实现相互间的协商与协作。因为集监控86付采通用组态软件，本身不支持化1语言体系。为了实现高压纪压机6时1〃集监控六6付的通讯，专门开发了接6付，该6加女持冗通信语吉，几能将呢1通信协议转为已0六协议1提洪的种数据访问办议，实现与间的高速数据交换。
因此，这种控制结构是集中监视与分散控制相结合的浞合控制形式，有，于以往的申。的集中监路监控画而，而包括参数监视参数报警工集中监控，6付接口人6泔高扭空咀机高压空压机岛压空也机，压空瓜机丁保压曲线，从14中可以否出，压力曲线变化平稳，基木保持在24.5MPa左右。因此，基于这种面向86付实现的高压空压机智能控制器而构建的空压机群混合讣算机控制系统收到了以好的控制效果。
8结论采用面向86故的方法对高压空压机组实现了智能化设计，研制出了适合高压空压机组运行特点为具有自治自诊断自保护通信交流等能力的智能设备，有效解决了在传统的人工集中监控方组及操作人员的安全。
研制的基于六8印1的高压空压机组智能控制器，己在多个高压空压机站获得成功应用，具有良好的控制效果，有效改进了高压空压机站的操作和管理维护手段。
