基于PLC的矿井风机远程监控系统的设计研究.pdf

总第 1 2 1 期 2 0 1 6年第l 3期 现代工业经 济和 信息化 Mo d e m I n d u s t r i a l Ec o n o my a n d I n f o r m T o t a l o f 1 2 1 No ． 1 3．2 01 6 D OI 1 0 ． 1 6 5 2 5 ／ j ． c n k i ． 1 4 - 1 3 6 2 ／ n ． 2 0 1 6 ． 1 3 ． 4 6 基于 P L C的矿井风机远程监控系统的设计研究 剥、 佳 ，z 1 ． 中北大学， 山西太原0 3 0 0 5 1 ； 2 ． 北京首宝核力设备技术有限公司， 河北唐山0 6 3 2 0 0 摘要 参考 国内外远程监控 系统的发展现状 ， 根据矿井风机 实际分布状况， 设计 出以可编程逻辑控制器 P L C为核心的调度控制主站。通过数据模拟对程序进行测试 ， 使界面能正常显示实时模拟参数数据 如风 机的风量、 风压、 轴温、 电流、 电压等 。通过 实验调试的方法检验风机 变频调速及启动、 停止、 正反转等控 制 功能 。 关键词 P L C； 组 态软件 ； 监控 系统 ； 通风机 中图分类号 T P 2 7 7 文献标识码 A 文章编号 2 0 9 5 0 7 4 8 2 0 1 6 1 3 0 1 1 5 0 2 引言 随着各类矿业生产规模不断扩大 ，产能释放趋 于稳步增长 ，生产安全成为 国内外企业最关心的问 题 。 而在矿井生产过程 中， 通风系统 的安全是造成各 类事故 的首要杀手 ，风机则成为 了通风系统 中的重 点研究对象。 对于矿井安全生产而言 ，风机是至关重要的重 点设备， 通风机为矿井提供新鲜空气、 稀释井下有害 有毒及爆炸性气体， 保证工人在井下安全作业。 风机 的运转情况是否正常与井下风量是否充足有着直接 的关系， 国内的风机普遍能耗较高， 风机老化或风阻 加大会造成不良的通风效果 ， 因此， 对煤矿风机工作 状态的远程实时监控十分必要 ，这样可以预防发现 并及 时处理故障， 实现生产过程中的集 中监控 。 本次 研究为矿井及工业开发等工程项 目中的监控系统提 供 了非常实用的参考价值【 ” 。 1 研究及设计 内容 主要通过监测风机的各种传感器输出信号到 P L C的监控系统，完成数字信号和模拟信号的相互 转换， 继而控制风机的工作效率， P L C的输出信号通 过 WI N C C软件创建界面显示在可视显示屏上 ， 通过 局域网实现共享 ，建立成为可以实时监控的报警系 统 ， 图 1 为总体设计图。 收稿 日期 2 0 1 6 0 5 2 1 作者简介 孙佳 1 9 8 8 一 ， 女， 山西阳泉人 ， 中北大学在读工程 硕士， 现就职于北京首宝核力设备技术有限公司， 研究方向 电子信 息与通信 工程 。 仪 1 仪 2 图 1系统总体 设计 2 系统控制方案 本系统 由 P L C控制两 台变频器 、 风机的变频切 换 以及声光报警器的运行 。 风机运行时， 传感器也同 时开始进行工作 ，采集空气 中瓦斯浓度数据并进行 监测和分析；同样传感器可以采集周边环境中的风 压、 风机运行温度等数据分析并进行处理， 不同的传 感器采集不 同种类的数据进行分析 。由传感器获取 的信号经过 P L C将模拟量转化为数字量， 并且与先 前设置 的参数 进行对 比分析后 ，然后信号 又经过 P L C将数字量转化为模 拟量 ，最后转换成所需 电压 值通过变频器来对风机转速进行调节[23 。 系统控制图 如下页图 2 所示。 3 系统监控程序设计 为了能够更好地对主风机系统进行监控 ，需要 使用 WI N C C在上位机编辑开发程序 ， 用于监测和控 现代 工业经济和信 息化 x d g y j j x x h x 1 6 3 ． e o m 第 6 卷 制。 编辑开发的主监控系统 ， 要能将风机运行过程 中 的各种重要参数和信号都反映出来 ， 同时， 还可以实 现操作人员与机器的交流， 保障系统功能的完全实 现。它在上位机软件中居于核心地位， 是重要的核 心部分[ 3 ] 。 图 2 系统控 制图 通过 S T E P 7 O S的网站编译 ， 设备需要主监控程 序直观显示在 wi n C C变量站。 这些变量需要控制输 入输出条件和监控模拟显示能力 ，根据具体设计的 主要监控程序图，这些变量都有 自己对应的输出区 域 ，动态组态的输出区域和可变的动作都会导致不 同的结果配置 ，变量 的输出受到来 自各个 区域不同 动作的影响，达到了直接操作变量和动态显示的效 果[4 1 。主监控程序人机交互界面 ， 主要反映主通风机 系统运行状态的相关信息和控制功能。 一般来说， 有 数据监测 区、 设备监控区两部分组织 。 温度 、 振动 、 电 流电压、 负压等值 的模拟量 ， 可 以通过数据监测 区进 行动态监测和分析。 与风机启动关联的进线柜 、 工作 风门、 油站、 软启动柜等设备信息可以在设备监控区 内进行监控 。 4 结语 本文对矿井通机 自动监控系统进行深入研究 ， 并对主要设计内容及过程进行 了描述说明 ，该系统 不仅能够实时远程监控矿井风机各项参数进行分析 对 比， 极大程度地排除 了井下空气安全隐患 ， 而且变 频控制通风机更加经济节能 ，大大减少 了煤矿企业 的经济负担。 参考文献 [ 1 】 张风 珊． 可 编程序 控制器 及 电气 控制 [ M】 ． 北京 中国轻工业 出版 社， 2 0 0 3 ． [ 2 】 黄文慧． 矿井风机监控系统研究[ D 】 _ 武汉 武汉工程大学， 2 0 1 2 ． 1 3 ]3 闫鑫， 戴鹏， 万紫嫣． 矿井主扇风机监控系统的研究应用【 J J ． 工矿 自 动化， 2 0 1 3 4 2 3 7 2 3 9 ． 【 4 】 吴奇， 叶俊峰． 基于 P L C的矿井通风机远程监控系统【 J 】 ． 煤矿机 械，2 0 1 5 1 2 5 9 - 2 6 1 ． 编辑 贾娟 Th e De s i g n o f t h e M i n e Ve n t i l a t o r Re mo t e M o n i t o r i n g S y s t e m Ba s e d o n PLC S u n J i a 1 1 ． No r t h Un i v e r s i t y o f Ch i n a ， Ta i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 5 1 ；2 ． S h o u b a o Nu c l e a r Eq u i p me n t T e c h n o l o g y Co ． ， L t d ． ， T a n g s h a n He b e i 0 6 2 3 0 0 Ab s t r a c t Re ar t o t h e c u r r e n t d e v e l o p me n t o f r e mo t e mo n i t o ri n g s y s t e m a t h o me a n d a b r o a d a n d a e t u a l d i s t r i b u t i o n o f t h e mi n e f a n ， t h i s p a p e r d e s i g n e d wi t h p rog r a mmab l e l o g i c c o n t r o l l e r P L C a s the c o r e o f s c h e d u l i n g c o n t r o l l i n g c e n t e r ． T h r o u g h d a t a s i mu l a t i o n t e s t i n g p r o g r a m ， t h e i n t e r f a c e e a u d i s p l a y t h e r e a l - t i me s i m u l a t i o n o f n o r m a l p a r a m e t e r d a t a s u c h a s fa n a i r v o l u m e ， a i r p r e s s u r e ， t e mp e r a t u r e ， c u r r e n t ，v o l t a g e ，e t c ． ． T h r o u g h the me t h o d o f e x p e r i me n t a l d e b u g g i n g t e s t f a n e q u e n c y c o n t rol o f mo t o r s p e e d a n d s t a r t ，s t o p ，a n d r e v e r s i n g c o n t r o l f u n c t i o n s ． Ke y wo r d s P L C ； c o n fi g u r a t i o n s o f t w a r e ； mo n i t o ri n g s y s t e m； fan