EDA9033A在分布式风机性能测试系统中的应用.pdf

第 1 2期 2 0 1 0年 1 2月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a n d M i n e Au t oma t i on NO ． 1 2 De c ． 2 O1 0 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 0 1 2 0 0 9 3 0 3 E D A 9 0 3 3 A 在分布式风机性能测试系统中的应用 迟 洪有 。 ， 蒋曙光 ， 吴征 艳 ， 邵 昊 ， 王 凯 1 ． 中 国矿 业大 学安 全工 程学 院 ，江苏 徐州 2 2 1 1 1 6 ； 2 ． 中国矿业 大学煤 炭 资源与安 全 开采 国家重 点实 验室 ，江苏 徐 州 2 2 1 O 0 8 摘 要 针 对 以单片机 为核 心的风机 性 能测试 系统 存在稳 定性 差 、 抗 干扰 能力 差 、 精度 低等 问题 ， 开发 了以 P L C为核 心 、 采 用互 感式采 集模 块 E D A9 0 3 3 A 采 集风机 电参 数 的分 布 式风机 性 能 测试 系统 ， 给 出 了该 风机 性能测 试 系统 的 结构 ， 详 细介 绍 了 E DA9 0 3 3 A 的硬件 及 软件 设 计 。 实际应 用表 明 ， E D A9 0 3 3 A 采 集 的风机 电参数 结果稳 定 、 快速 、 准确 。 关键 词 风 机 ；性 能测试 ；电参数 ； 分 布 式 ； E D A9 0 3 3 A；P L C 中图分类 号 T D6 3 5 文献标 识码 B App l i c a t i o n o f EDA9 0 3 3 A i n Di s t r i bu t e d M e a s u r i n g Sy s t e m f o r Ve nt i l a t o r Pe r f o r ma n c e CHI Ho n g y o u 一， J I ANG S h u g u a n g 一， W U Z h e n g y a n 。 ， S HAO Ha o 一， W ANG Ka i ， 。 1． Sc h o ol o f S a f e t y En gi ne e r i ng o f CUM T ． ，Xu z ho u 22 1 1 1 6，Chi na． 2． St a t e Ke y La bo r a t o r y o f Coa l Re s o u r c e a nd M i n e S a f e t y o f CUM T． ，Xu z ho u 2 21 00 8，Ch i na Ab s t r a c t I n v i e w o f pr ob l e ms o f ba d s t a bi l i t y a n d a nt i i n t e r f e r e n c e a b i l i t y a nd l ow p r e c i s i o n e x i s t e d i n me a s ur i n g s ys t e m o f v e n t i l a t or pe r f o r m a nc e t a ki ng s i n gl e c h i p mi c r oc o m p ut e r a s c o r e ， a d i s t r i b ut e d me a s ur i n g s y s t e m f o r v e nt i l a t o r p e r f or ma nc e wa s d e v e l o pe d whi c h t a ke s PLC a s c o r e a nd u s e s m u t u a l i n duc t a nc e c o l l e c t i n g mo du l e EDA9 03 3 A t o c ol l e c t e l e c t r i c a l p a r a m e t e r s of v e nt i l a t o r ． St r u c t u r e o f t he d i s t r i bu t e d me a s u r i ng s y s t e m o f v e nt i l a t o r p e r f o r ma nc e wa s ga v e，a nd de s i g n o f ha r d wa r e a n d s of t wa r e o f EDA9 0 33 A wa s i nt r o du c e d i n d e t a i l s ． The a c t u a l a p pl i c a t i on s ho we d t h a t c o l l e c t i n g r e s u l t o f EDA9 0 3 3 A f or e l e c t r i c a l pa r a m e t e r s o f v e nt i l a t o r i s s t a bl e ，f a s t a nd a c c ur a t e． Ke y wo r ds v e n t i l a t or ，p e r f or ma nc e me a s ur i n g，e l e c t r i c a l p a r a me t e r ，d i s t r i b ut i o n，EDA9 03 3 A ，PLC 0引言 1分布式 风机 性能测 试 系统结构 由于 煤矿 井 下环 境 恶 劣 ， 以单 片 机 为核 心 的风 机性能 测试 系统存 在稳 定性差 、 抗 干扰能 力差 、 速度 慢 、 精 度低等 问题 l 】 ] 。因此 ， 笔者 对该 风机 性能 测试 系统进 行 了升级 ， 采 用 S 7 2 0 0系 列 的 P L C、 交 互 式 E DA9 0 3 3 A 三相 电参 数 采集 模 块 开 发 了分 布 式 风机性 能 测试 系统 。本 文 主要 介 绍 E D A9 0 3 3 A 在 以 P L C为 核 心 的 分 布 式 风 机 性 能 测 试 系 统 中 的 应 用。 收 稿 日期 2 0 1 0 0 8 2 1 作者简介 迟洪有 1 9 8 5 一 ， 男 ， 黑 龙江虎 林人 ， 中 国矿 业大 学 安全工程学院在读硕士研 究生 ， 主要 研究方 向为安 全技术 及工 程。 E ma i l 3 1 2 6 0 7 6 2 3 q q ． c o rn 分布式 风机性 能 测试 系统结构 如 图 1所示 。上 位机 、 P L C与 检测设 备组 成 的系统 的 功能 尽 可能 分 散 ， 将 风机参 数 、 电气 参 数 、 环 境参 数 的测试 设 计 成 监 测模 块 的形式 ， 管理 相对集 中 ， 这 种分散 化 的控 制 方 式 能改善 控制 的可 靠 性 ， 不 会 由 于计 算机 故 障 而 使整个系统失去控制。当管理级发生故障时 ， 过程 控制 级 控 制 回路 仍 具 有 独 立控 制 能力 ， 个 别 控 制 回路 发生故 障时 也不致 影 响全 局l 2 。 ] 。 2 ED A9 0 3 3 A的性能 特点 E DA9 0 3 3 A 是一 智 能 型 三 相 电参 数 数 据综 合 采集模 块 ， 可测量 三 相 三线 制 或 三相 四线制 交 流 电 路 中的三相 电流 、 电压 的真有 效值 、 功率 、 功率 因数 、 9 4 工矿 自动 化 2 0 1 0年 1 2月 通信总线 S I ME NCE S 7 2 0 0 1 E M2 3 l 1 J⋯⋯ J E M2 3 1 5 S I MEN CE S 7 2 0 0 2 E M2 3 l 6 II 转速J I N c I Nc 电度数 。其输 入为 三相 电压 O ～5 0 0 V 、 三相 电流 O ～2 0 A ， 输 出为 R S 4 8 5或 R S 2 3 2接 口的数 字信 号 ， 有 三相 电压值 、 三 相 电流 值 、 有 功 功率 、 无 功功 率 、 功 率 因数 、 累计 电量及 各相有功 功率等 。 E D A9 0 3 3 A广 泛 应 用 于 各种 工 业 控 制 与 测 量 系统 及 各 种 集 散 式 ／ 分 布 式 电 力 监 控 系 统 。 其 Nu D AM 、 A D AM 等模 块 的 AS C I I 码指令 集 可 与其 它厂家 的控制模块挂 在 同一 R S 4 8 5总线 上 ， 且便 于 计 算机编程 ， 轻松地 构建 自己的测 控 系统 ； 采用 电磁 隔离和充 电 隔 离技 术 ， 电压 输 入 、 电流 输 入 及 输 出 三方完全 隔离 。 同以单 片机 为核 心 的风 机 性能 测定 系统相 比 ， 以 P L C为核心 的分 布式风机 性能 测试 系 统 的稳定性 和精确度 更高 ， 维护也 较容易 。 3 EDA 9 0 3 3 A的硬件 连接 将 2 2 0 V 交 流 电 转 换 成 5 V 的 直 流 电 接 到 E DA9 0 3 3 A 的 G ND和 5 V接线 端 ； UA 、 UB 、 Uc 、 J A 、 J 、 J 分 别接负载 ， 测量 三相 电 源 的电流 和 电压值 ， DAT A 、 D AT A一通过 R 4 8 5与 P L C的输入端相 连 ， 将采集 到 的数 据 存 储到 P L C 的 R AM 中； 其 它 引脚为空 。互 感器 有正 负 2个 方 向之 分 ， 电源 线应 该从 正端穿入 ， 从负 端 穿 出 ， 如 果穿 错方 向 ， 会使 测 得 的电流值 出错 。该分 布式风机性 能测试 系统需要 2个 E D A9 0 3 3 A 采 集 电 参 数 ， 既 可 以 测 试 单 电 动 机 ， 又可 以测试 双电动机 。当只有 一个 电动 机时 ， 其 中一个 E D A9 0 3 3 A 闲置 。E D A9 0 3 3 A 的 硬件 连 接 如 图 2所 示 。 4 E DA9 O 3 3 A的软件设计l 4 ] E D A9 0 3 3 A 的通信协议 一 般 采用 双协 议 ， 即 同 时具 有 十 六 进 制 格 式 和 AS C I I码 格 式 双 协 议 。 E D A9 0 3 3 A 在 进 行 参 数 测 试 之 前 ，P I C 要 对 E D A9 0 3 3 A 的 地 址 和 波 特 率 进 行 初 始 化 ， 将 三 相 交流 电 图 2 E D A 9 0 3 3 A的硬件连接 E D A9 0 3 3 A 的波特率 与 P L C的通 信波特 率设为 一 致 ， 地址无 冲突 与 网络 已有模块 的地址不 重叠 。 配置 E D A9 0 3 3 A 应 有 E D A4 8 5转 换 器 、 带 R S 2 3 2 通信 口的 计 算 机 和 E D A9 0 3 3 A 应 用 软 件 。通 过 E D A9 O 3 3 A应 用软件 可容易 地进 行 配置 ， 也 可根 据 指令采进行 配置 。 当 E DA9 0 3 3 A 初始化结束后 ， 上位 机 发读数 据 命 令 ， E D A9 0 3 3 A将 采集 到 的寄存 在 寄存 器 中的数 据发 送到 P L C的 R AM 中 ， P L C与 上位 机 通信 ， 将 采集的数据上传到上位机， 上位机再通过软件平台 对数 据进行整 理并显示 在可视 界 面上 。E D A9 0 3 3 A 中的数 据每 2 5 0 0 ms 更 新 1 次 数据为 2 5 0 0 ms内 的真有效 值 ， 上 电 时 电流从 原始 值 开始 累加 ， 电量 底数 为 E D A9 0 3 3 A 收到 电量 底数 设 定 指令后 重 新 设 定 的 电 量 底 数 。E DA 9 0 3 3 A 的工 作 流 程 如 图 3 所 示 。 E D A9 O 3 3 A 命 令 所 代 表 的 功 能 读 数 据 Ad d r A； 各相 功率 Ad d r P ； 读 累计 电量 Ad d r W ； 地 址 Ad d r O 0～ F F 2位 AS CI I码 表 示 的 十六进 制数 。 图 2中， 0 1 A 为 读 取 地 址 0 1 中的数 据 ， 0 1 P ％ C R 为 读 取地 址 O 1中 的各 相 功 率 ， 0 1 w 为读取地址 O 1中的电量值 。 第 1 2期 2 0 1 0年 l 2月 工矿 自 动化 I n d u s t r y a n d Mi n e Au t o ma t i o n NO ． 1 2 De c ． 2 01 0 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 0 1 2 0 0 9 5 0 5 矿井主通风机自动监控系统的设计 王 利 华 ， 王 小松 ， 魏 广金 1 ． 中国矿业 大学 信 电学 院 ， 江 苏 徐 州 2 2 1 0 0 8 ； 2 ． 煤 炭科 学研究 总 院常州 自动化研 究 院 ，江苏 常州 2 1 3 0 1 5 摘 要 为 了保 障主 通风机 安全 、 可靠 、 经济 地 运行 ， 提 出 了一种 基 于 S 7 3 0 0 P L C 的矿 井主 通 风机 自动 监控 系统 的设计 方案 ； 给 出 了该 系统 的 结构 ， 详 细介 绍 了该 系统 中 P L C的硬 件及 软件 结构 、 模 拟量 的检 测 实 现及 采用智 能型 P I D调 节器 X MA5 0 0 0对风 机 负压和 流量 进行 自动 调 节 的方 法 。实 际应 用表 明 ， 该 系统 能 够 实现 通风机 的就 地 、 集 中、 远 方 3种控 制方 式， 提 高 了主 通风机 的 自动化程 度和 运行 可靠性 。 关 键词 矿 井主通风 机 ；自动监 控 ；S 7 3 0 0 PLC；XMA5 0 0 0 中图分 类号 T D6 3 5 文献标 识码 B De s i g n o f Au t o ma t i c M o n i t o r i n g a n d Co n t r ol Sy s t e m o f M i ne M a i n Ve n t i l a t o r W ANG Li h u a ， W ANG Xi a o s o n g 。 ， W EI Gu a n g j i n 1． Sc ho o l o f I n f o r m a t i o n El e c t r i c a l a nd En gi ne e r i ng o f CUM T． ，Xuz ho u 2 21 00 8，Ch i n a． 2． Ch a ng z h ou A u t o ma t i on Re s e a r c h I ns t i t u t e o f CCRI ． ，Cha n gz ho u 2 1 3 01 5，Chi na Ab s t r a c t I n o r de r t o e ns ur e ma i n ve nt i l a t o r r u n s a f e l y，r e l i a bl y a nd e c o no m i c a l l y，t h e p a pe r pr o p os e d a de s i gn s c he m e o f a ut o ma t i c mo ni t or i n g a nd c o n t r ol s y s t e m of mi ne ma i n ve nt i l a t o r ba s e d o n S7 3 0 0 PLC．I t 收 稿 日期 2 0 1 0 0 8 2 5 作者简介 王利华 1 9 8 5 一 ， 男， 山东济宁人 ， 中国矿业大学信 电 学院在读硕士研究生 ， 研究方 向为矿井综 合 自动化 。E ma i l g P d j s ks q c 1 6 3． C OIT I 开始 名 E DA9 0 3 3 A -- ． J ● Y 置 E DA 9 0 3 3 A模块地址为 0 1 H 置 E DA 9 0 3 3 A波特率为 0 6 H 9 6 0 0 b iff s 发送 “ 0 1 A ”到 E DA 9 0 3 3 A 读取 E DA9 0 3 3 A中的数据 电压、电流、功率、功率因数 5 结语 发送 “ O l P ”到 E DA9 0 3 3 A 读取 E DA9 0 3 3 A中的各项功率 发 送 “ 0 l W”到 E DA9 0 3 3 A 读取 E D A9 0 3 3 A中的累计电量值 计算并转换 二[ 输出数据 _r一 图 3 E D A9 0 3 3 A的工作流程 将 E D A9 0 3 3 A应 用于 以 P L C 为核 心 的分 布式 风 机性能测 试 系统 中 ， 主要 实现 了以下 几个功 能 1 对风 机 的电参数 进行采 集 ； 2 将 采 集 的 电 参数 通 过 P L C 上 传 到 上 位 机 ， 上位 机通 过软件 平 台读 取 、 显示 ； 3 风机 性 能测 试 系 统 的性 能更 加 稳 定 ， 同时 也提 高 了系 统 的 集 成 度 ， 简 化 了 电压 、 电流 测 量 电 路 ， 降低 了系统成 本 。 应用该 系统 对兖矿 集 团东滩煤 矿 的通 风 系统进 行 了检测 ， 结果表 明 ， 该 系统 采 集 的数 据 十分 准 确 ， 完全 反映 了东滩 煤矿 的实 际情 况 ， 提高 了工作效 率 。 参 考 文 献 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] 1- 4 ] 王 勇 ， 宋 爱 山 ， 蒋 曙光 ， 等 ． EDA9 O 3 3 A在 风 机 性 能 在 线 监测系统中的应用f J ] ． 工矿 自动化 ， 2 0 0 4 1 2 6 2 8 ． 陈勇 ， 赵勇飞 ， 徐莉． 工控机与 P L C分布式测 控系统 的 设计[ J ] ． 拖拉机与农 用运输 车， 1 9 9 9 6 4 1 4 3 ． 张钦哉． P L C分 布式 控制 系统设 计 方 略及 P L C产 品 简介[ J ] ． 电气 自动化 ， 1 9 9 3 4 5 0 5 2 ． 何新建 ， 蒋曙光 ， 吴征艳 ， 等． 矿井主要通风机性能分布 式测试系统的研究I- J ] ． 煤矿安全， 2 0 0 8 1 1 5 1 7 ．