基于PLC的煤矿通风机在线监控系统研究.pdf

基于PLC的煤矿通风机在线监控系统研究 乔江波 （山西煤炭运销集团沁水峪煌煤业有限公司， 山西晋城048000） 摘要为实现在线监控通风机及时全面的了解通风机运行情况，以PLC技术为基础设计了一种煤矿通风机在线监控系统，介绍了该监控系 统的整体结构，并对该系统的硬件部分与软件部分进行了详细设计，通过应用该系统可很好地实现煤矿通风机的远程在线监控，能及时发 现通风机运行问题，更好地保障矿井安全生产。 关键词PLC技术；通风机；监控系统；设计 中图分类号TP277文献标识码A文章编号1009－9492 2019 06－0174－02 Research on Online Monitoring System of Coal Mine Ventilator Based on PLC QIAO Jiang-bo （Shanxi Coal Transportation and Marketing Group Lishui Yuhuang Coal Industry Co.，Ltd.，Jincheng 048000，China） AbstractIn order to realize the on-line monitoring in time and comprehensively understand the operation of the fan， a coal mine fan online monitoring system based on PLC technology is designed，the overall structure of the monitoring system is introduced，the hardware part and the software part of the system are designed ，through the application of the system，it can be a good remote monitoring of coal mine ventilation，and can find the operation problem of the fan in time，better guarantee mine safety production. Key wordsPLC technology；ventilator；monitoring system；design 收稿日期2018－12－25 DOI 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2019. 06. 059 0引言 煤矿井下的生产过程会造成较多的有害物质及粉末， 应当配置通风设施以确保空气流动，清除有毒气体和粉 尘。通风系统最关键的组件是通风机，若通风机产生问 题，煤矿的安全生产就会受到威胁。我国大部分煤矿依旧 采取传统方法来管理通风系统，即按时检查和维修，采取 这种办法不能有效地找出潜藏的隐患。鉴于此，基于PLC 技术提出了一种煤矿通风机在线监控系统[1]。 1 PLC技术的介绍 PLC有着十分突出的特点，一是编程简易，运用便 捷，其中所运用的编程语言较为简单，系统的研发周期不 长，现场极易进行调整，可以对其进行在线调整；二是较 高的性价比，该技术具有强大的功能，与相同种类的电器 相比，可以完成繁琐控制，与通信网相结合，完成分散控 制和集中管理；三是较强的适应力，通过长时间的发展， 该类型产品已经达到了标准化、系列化和模块化，相应的 设施较为完善，可以依据具体需求来合理有效的选择与配 置，创建规模、功能各不相同的系统，而且它具有较强的 带负载能力，可以将交流接触器和电磁阀进行驱动；四是 较高的可靠性，传统的系统所采用的继电器主要分为两 种，即时间或中间，若触点未接触完善，则极易产生故 障，但是该技术利用软件程序代替了继电器，仅仅保留一 部分与输入输出有关的硬件就可以，具有极高的可靠性和 较强的抗干扰能力，即使处于电磁干扰较强的工业区也可 以直接使用[2]。 2系统设计 沁水峪煌煤业基于安全生产的视角，安排专人来管理 各个类型的煤矿设施，采用定期巡视的形式来监测通风系 统，但实际运行中发现，该管理形式存在一定的不足，无 法进行及时的监测，进而导致通风机系统产生故障，停止 运行。而基于PLC所建立的系统，能够进行远程的监控及 实时监督[3]。 2.1系统整体设计 与沁水峪煌煤业的根本状况相结合，借助于相应的传 输平台，创建起3个层次的监控体系，分别为现场监控、 中间传输及后台处理，详见图1。 2.2 PLC的集控设计 2.2.1硬件的设计 沁水峪煌煤业拥有2台通风机，其中为了确保生产顺 利进行，一台作为备用。 图1通风机PLC监控系统架构 机电工程技术2019年第48卷第06期自动化与智能化 174 系统的关键在于S7-300，对于信息的采集及控制设 置有专业的模块，分别为 6ES7315CPU 模块、32 路的 DISM321采集和DOSM322控制的模块、以及AI SM331采 集模块和CP340通信模块等。 运用DI模块，系统可以收集各个开关量的信息；利 用DO模块，系统能够对操作台的状态指示、风门的启动 及停止、电机的启动及停止进行控制；通过AI模块，系 统能够收集各个类型的模拟传感器信息，运用相应范围内 的标准信号；利用CP340，系统能够提供相应的标准化接 口，通过通信的形式来采集现场相关设备的信息[4]。 2.2.2软件的设计 在设计PLC控制器软件流程的过程中，应当对其稳定 性能、拓展性能及调试性加以考虑，运用模块化设计，其 中涵盖了多种程序，如电力通信程序、模拟数据程序等。 初始化系统，再根据先后次序来扫描模块，收集相关 信息，并将信息交由专家处理，利用温度来找出其中可能 存在的问题，如轴承受损等，运用供电参数来鉴别其中的 问题，如电缆老化等。 最终的鉴别结果将在操作页面显示，在出现异常的情 况下能够进行自我保护，防止产生事故及损失。将预留程 序的接口中断，能够实施迅速反风操作，以确保井下的送 风顺利[5]。其相应的流程图见图2。 2.2.3通信系统设计 该系统主要所包含的程度主要有两类，分别为采集供 配电开关参数子程序和外界温度巡检仪子程序，运用相应 的标准化通信协议，将其波特率设定为4 800 bit/s。对于 收集到的数据[6]，可以将其进行填充及分块处理，运用配 置完善的通信收发程序块来进行数据传输。同时，在设计 该系统的过程中，可以将cp343以太网通讯模块添加进 去，与RI45相结合，从而与中心站相互连接，实现各个 系统的集中控制[7]。 2.3中心站软件的设计 该软件的设计主要运用组态王实现，操作的页面十分 清晰，其图标功能较为强大，为二次开发提供了方便。工 作人员可以通过该软件来实时观察及检测通风系统的运行 状况，从而对各个实时参数、电机的相关参数、温度及各 类气体的浓度进行检测[8]。 3结束语 通过实践证明，以PLC技术为依托的在线监控系统不 仅具备强大的功能、灵活的配置，而且具有较强的扩展 性，极易维护，可以对通风机进行连续监测，及时发现存 在的问题及安全隐患，与一键启动及停止功能及迅速倒机 反风相结合，从而使通风机的安全性能得以提升，使生产 安全得以保障，使因通风机问题导致的安全事故率降低。 参考文献 ［1］ 魏守仁. 矿井主要通风机在线监控系统的优化设计 ［J］. 机械管理开发，2018（11） 47-49. ［2］吴文臻. 矿井主要通风机在线监控技术［J］. 煤矿安 全，2016（07） 88-90. ［3］李心秋. 主要通风机在线监控系统数值波动探索与研 究［J］. 山东煤炭科技，2014（07） 91-93. ［4］赵燕育，陈永胜. 矿用通风机在线监控与故障诊断预 警系统［J］. 山西煤炭，2011（10） 74-76. ［5］邢印，丁延松. 煤矿井下用防爆对旋轴流辅助通风机 及 在 线 监 控 系 统 的 研 制 ［J］. 电 气 防 爆 ， 2010 （03） 66-68. ［6］李园园. 基于变频调速通风机在线监控系统研究［J］. 西部探矿工程，2018（09） 71-73. ［7］赵春生，张红卫. 基于PLC和组态的矿井通风机在线 监控系统［J］. 智慧工厂，2017（11） 50-52. ［8］郭红丹. 主通风机远程在线监控系统改造［J］. 轻工 科技，2017（10） 88-90. 作者简介乔江波，男，1988年生，山西晋城人，大学本 科，助理工程师。研究领域矿井通风。 编辑 麦丽菊 图2软件控制流程 乔江波基于PLC的煤矿通风机在线监控系统研究自动化与智能化 175