基于PLC和组态软件的煤矿风机监控系统的设计(1).pdf

信息技术推广 孟秋强 中国科技信息 2 0 1 4 年第 1 8期 C HI N A S C I E N C EA N DT E C H N OL OG YI N F O R MA T I O N S e p ． 2 0 1 4 孟秋强 河南神火集 团葛店煤矿 孟秋强 1 9 8 7 一研究方向为煤矿通风机 自动化技术 ，本科 ，助理工程 师。 D O I 1 0 ． 3 9 6 9 ／j ． i s s n ． 1 0 0 1 8 9 7 2 ． 2 0 1 4 ． 1 8 ． 0 2 8 基于 P L C和组态软件的煤矿风机监控系统的设计 煤矿在井下生产需要有非常可靠的安全性。依据过往 的事故统计 ，井下出现安全隐患有很大一部分因素是因为 通风不顺畅 、风机设备发生故障。所以，在矿井下必须保 证风机在正常条件下运行 ，实时保持空气畅通、及时排除 毒害气体 。在实际的工作需求中，一般通过计算机控制、 传感器、网络以及变频技术调节和控制风量的大小 ，有效 地诊断风机出现的故障，依照实际需求对风机进行 自动控 制 ，实时在线监控风机在运行时的状态对矿井生产安全性 的提高有着极其重要的意义 。 风机在线监控系统的功能特点 功 能 风机的在线监控能够实现 自动化控制风机的起、停以 及正反转的过程 ，在风机的运行过程实时监测和存储数据 且可以及时共享在网络中。运行时如果发生异常可以及时 发出警报 ，可以有效避免人工观察数据时存在的纰漏。系 统能够封锁 P L C信号，从而变 自动控制为手动控制 。 特 点 1 系统具有较高的稳定性 系统使用集成 电路，对所需要的元器件的使用寿命基 本没有影响 ，而且 P L C控制 系统对煤矿生产的恶劣环境 可以有更加 良好的适应。 2 有较高的 自动化集成度 系统能够实现 自动控制风机 ，自动收集风机的运行参 数 ，在发生故障时也可以发 出报警 。而且该系统也 留有可 以扩展的空间，能够实现风机的在线故障诊断。 3 操作安全性提高 对应操作系统的不同，该系统对应的密码保护级别也 不同。在平时的操作中风机的起、停都需要级别比较高密 码保护 ，有效防止非专业人员的误操作，从而可以最大限 度地保证风机在安全稳定的条件下运行 。 风机监控 系统硬件设计 风机监控系统主要分为 自动调整风量与 自动监控风机 运 行状态，系统硬件主要 以 P L C技 术为核心 ，其 余组成 部分还包括传感器、变送器、温度巡检仪 、报警器以及上 位机等 ，通过组态软件进行监控。在设备的控制层，采集 输 出数据信号主要使用控制柜来完成数据信号 。再通过变 频器来调节送风量 ，在保证矿井中的空气质量符合规定标 准的同时也可以对风机高效使用 ，从而节约资源 。 使用 P L C技 术组 成模块 主要分 为电源 、C PU、模 拟量输入以及通讯模块等 。需要对数据进行实时采集，以 及采集风门的状态和温度报警的状态 ，也担负着风门开关 驱动、风机的启动、停止以及正反转的任务。而精确地采 集运行参数是对系统 自身稳定运行的重要保证 ，风机监控 系统 主要使 用具 有变送器且标 准输出电流范围在 4～2 0 mA之间的传感器，有效地使传输信号放大，从而保证系 一 8 4一 统 远 端 可 以准 确 稳 定 地 接 收 对信号。 判 断 风 机 在 工 作 过 程 中 的 状 况 与 发 生 故 障 的 信 息 的 依 据 是 对 其振 图 1 硬件系统的流程 图 动参数进行判断 ，通过传感器进行风机轴承的振动检测 ， 与之前预先设置的振动峰值等信息相 比较 ，来对风机在 当 前运行的状况进行判断 ，P L C技术主要用来获得在轴承位 置传感器产生 的振动信息，比较之后能够获得风机潜在的 故障影响 ，为以后的检修维护提供主要的依据 。该硬件系 统的流程图如图 1 所示。 风机监控系统软件设计 风机监控的软件系统设计主要分为监控上位机的设计 以及总控 中心 P L C技术部分的设计。这两部分的软件在 通信实现后可以共同控制整个系统。 P L C程序部分主要使用的开发工具是 S T I 1 P 7 ， 该工具主 要功能包括主控程序、初始化系统、收集采样测试参数、模 拟量输入、模拟量输 出以及诊断故障报警等。在初始化系统 的部分既包括初始化各种预先设置的参数值 ， 还具有检测硬 件系统和电源等 ，在确认程序正确无误之后 ， 完成该系统的 启动控制。P L C程序主要依据风机操作规定的标准流程进行 设计 ，所以该程序必须按照操作风机标准规定执行流程，设 定前 ，必须是在之前规定的一个步骤 已经完成以后 ，才可以 执行下一个步骤的程序 ，以此来保证该系统可以在稳定和可 靠的条件下运行。比如说，C P U在没有监测出风门应该具有 的开到位以及关到位发出的信号的时候，控制风机启动以及 停止控制的设计程序就绝对不可以被执行。 上位机的组态软件设计主要通过组态王 6 ． 5 进行 ，此 软件具有比较方便高效的构建工程 ，能够较快地完成上位 机监控软件的界面 ，从而为能够满足在控制风机的过程中 需要的各类设计报表提供 出报表 系统和非常丰富的内部函 数。在获得风机运行过程 中的各种参数以后，上位机进行 实时画面模拟 ，在对实时数据进行显示 、提供报表查询以 及提前预警故障等几项措施完成对风机的监控。 结语 确保煤矿风机可 以稳定的运行是提高矿井生产安全性 的重要依据 ， 本系统的设计是使用变频器对风机进行调速 ， 节约能效 ，增大效率 ，增加风机的使用寿命 ，对于平时的 维护提供了大量的数据 ，再应用 P C机和 P L C技术进行通 信 ，实现长距离对风机进行 自动控制，从而极大地提高了 企业在生产过程中的 自动化水平， 有效地缩减 了人力消耗 ， 实现风机设备的无人值守 。