基于PLC和组态王的煤矿压风机监控系统.pdf

第 2 9卷第 1 1 期 2 0 0 8年 1 1 月 煤矿机械 Co a l Mi n e Ma e h i n e r V0 1 ． 2 9 N0 ． 1 l NO V ． 2 O 08 基于 P L C和组态王的煤矿压风机监控系统 汪芬‘ ，陈永生 ，张寿 明 1 ． 昆明理工大学 信息工程与自动化学院，昆明 6 5 0 0 5 1 ；2 ． 淮南矿业集团 张集矿，安徽 淮南 2 3 2 0 0 0 摘要 淮南矿业集团某煤矿压风机房布置 6台 L 8 ／ 6 07压风机 ， 用同步电机直联拖动 ， 励 磁柜供励磁 电源。通过技改采用西门子 P L C控制器， 对 6台压风机进行集中监测与控制， 通过对现 场 出现 的问题 不断进行 程序 调整 ， 达到 了较 完善 的集 中监 测 与控制 功能 。 关键词压风机 ；P L C ；集中监控 中图分类号T D 7 2 ；T P 3 9 文献标志码A文章编号 1 0 0 3 ． 0 7 9 4 2 0 0 8 l 1 - 0 1 7 6 ． 0 2 M o n i t o r i n g S y s t e m o f Co a l M i n e Ai r Co mpr e s s o r Ba s e d 0 n P L C a n d Co fig u r a t i o n Ki n g W ANG Fe n ，CHEN Yo n gs he ng 。ZHANG S ho umi ng J ． I n f o r m a t i o n E n g i n e e r i n g a n d A u t o m a t i o n C o H e g e ，K u n m i n g U n i v e r s i lT o f S c i e n c e and T e c h n o l o g y ，K a n m i n g 6 5 0 0 5 1 。C h i n a ； 2 ． Z h a n g j i C o a l M i n e o f H u a i n a n M i n e I n d u s t r y G r o u p ，H u a i n a n 2 3 2 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t A c o a l mi n e a i r c o mp r e s s o r r o o m o f Hu a i n a n Mi n i ng I n d u s t r y Gr o u p i S a r r a n g e d s i x L 8 ／ 6 07 a i r c o mp r e s s o r s ．wi } h t h e s y n c h r o n o u s mo t o r d r i v i n g d i r e c t l y ． e x c i t a t i o n c o u n t e r s f o r e x c i t a t i o n p o w e r ．T h rou g h t e c h n o l o g i c a l i mp r o v e me n t ，Si e me n s P L C c o n t r o l l e r s f o r c e n t r a l i z e d mo n i t o ri n g a n d c o n t rol l i n g o n t h e s i x p r e s ． s u r e f a n a r e u s e d ．I t a c h i e v e s b e t t e r f o c u s o n m o n i t o ri n g a n d c o n t r o l l i n g f u n c t i o n s b y c o n t i n u o u s a d j u s t m e n t p r o c e d u r e s o f t h e p r o b l e ms o n t h e s p o t ． Ke y wo r d s a i r c o mp r e s s o r ；P LC；c e n t r a l i z e d mo n i t o rin g 0引言 压风机是大型厂矿企业供气部 门的关键设备之 一 ，其运行特性对整个工厂的正常生产有举足轻重 的影响。全面及时地掌握压风机的运行情况并根据 运行情况对压风机进行适当的控制， 对于节约能源 ， 提高厂矿企业的生产效率 ， 实现安全生产都具有重 要的现实意义。淮南矿业集团某煤矿压风机房布置 了 6台 L 8 ／ 6 0 7压风机， 本设计采用西门子 P L C控 制器， 上位采用亚控科技公司的组态王软件对 6台 压风机进行集中监控与控制 ， 通过对现场 出现的问 题不断进行调整 ， 达到 了较完善 的集中检测与控制 功能。 1 控 制系统 分析 压风机是煤矿风动机械的动力源 ， 是煤矿 的重 要设备之一 ， 其运行状况影响着矿井的生产 ， 也影响 到矿井电网的功率因数指标 ， 作 为二次安全能源用 于主副井提升和铁路运输。 本系统采用以西 门子 s 73 0 0 P L C为控制器 的 控制系统 ， 上位软件采用亚控科技的组态王 6 ． 5 1 版 本。系统设计有主控系统 、 温度监控 系统、 压力监控 系统 、 断水保护系统 、 过 电流保护系统。在充分调研 的基础上 ， 主要控制器件选型如下 中央控制单元采 用西门子 C P U 3 1 5 2 D P ， P S 3 0 7 电源模块 ， 通过背部总 线给机架上其他模块提供 5 V D C和 2 4 V D C电源； 模 拟量输入输 出模 块 S M 3 3 1 ／ S M 3 3 2及数字 量输 入输 出 模块 S M3 2 1 ／ S M 3 2 2 ， 系统采用 H o n e y w e l l 公 司 4 0 P C系 列单硅片压力传感器， 铂电阻温度传感器 H E L 一 7 0 0 ， C S N P 6 6 1 电流传感器构成系统的采集端。 i t- s L 搛 作 面P L C打 印 机 ⋯ 一 ‘ 一 ． 缓 螽 绒 鹱 出 i “ Jx t, ． 定 励 排 排 排 排 水 水 f J 油 油 包 j J f 磁 i 鲁 温 胍 温 乐 温 电 电 霞I 理 鹰 f J 度 J 流 流 图 1 压风机 主控 系统结构 图 控制系统分为手动运行方式 、 自动运行方式 2 种。手动运行方式为各机组独立运行方式 ， 系统控 制柜不对其控制 ， 主要解决压风系统绝大多数机组 检修或故障时相对无 自动运行意义 的运行状态 ， 属 单机人工控制运行模式 。自动运行方式是正常供气 状态下的工作方式 ， 在该方式下 ， 所有机组都将受控 于系统控制柜 ， 系统控制柜根据各机组人为设置状 况 、 运行状况 、 待机状况 、 系统压力状况等加以控制。 自动运行方式的控制原则是“ 先开先停 、 先停先开， 各机组工作机会均等” 。自动运行方式 的宗 旨是在 各机组现场长期无人的状况下保障其正常运行 ， 满 足生产的需要。 压风机控制 、 综合保护装置 、 保护种类设定的原 则是依照 煤矿安全规程 相关条款的规定设定。本 次系统控制的参 数主要有油压 、 出水压力 、 一级压 力 、 二 级 压 力 、 一级 温 度 、 二级 温 度 、 润滑 油 温度 、 风 一 1 76 第 2 9 卷第 l 1 期 基于 P L C和组态王的煤矿压风机监控 统汪芬， 等 V o 1 ． 2 9 N o ． 1 1 包温度 、 出水温度 、 定予电流、 励磁 电流等。而润滑 油压 力在 小 于 0 ． 2 5 MP a停 机 、 润 滑 油 温 度 大 于 6 0℃时报警 、 一级排气压力大于 0 ． 2 4 MP a 报警 、 一 级排气温度大 于 1 6 0 c C 时停机 、 二级排气压力大于 0 ． 7 5 M P a 停机、 二级排气温度大于 1 6 0 o C 停机、 出水 压力大于 0 ． 1 M P a 停 机 、 出水温度大 于 4 0℃时停 机、 风包温度大于 1 2 0 c 【 时停机。 2 P L C程序的设计 1 软件设计及控制功能 根据各压风机控制要求不 同， 由 P L C来完成各 种不同的信号控制、 信号的传送和闭锁功能， 并把数 据送给上位计算机来显示各种所需参数 。系统的构 成是由上位计算机、 P L C 、 各种位置传感器、 功率驱 动电路和信号调理电路组成的。每台压风机采用 9 路开关量 、 7路模拟量 信号输入、 7路开关量输 出。 借助于 P L C强大的逻辑控制功能， 避免了人工操作 可能的失误 ， 保证系统的可靠性。P L C采用模 块化 编程 ， 通 过组织块 O B 、 功 能块 F R 、 F C 、 数 字块 D B 等模块 之间 的调 用 ， 可 以实现 复杂 的控制算 法 ， 而 程 序结 构 简 洁 明 了。在 设 计 软 件 前 ， 需 在 S T E P 软件 中进行硬件组态。将 C P U、 电源和信号 模块等设备安装到相应的机架上 ， 并对 P L C硬件 的 参数进行设置。为了减少扫描时间， 使用 S T E P 7中 硬件组态工具屏蔽 未用 的模拟量输入通道 ， 在硬件 上还需将未用的通 道的输入端短路 ， 这样也就加强 了系统的实时处理能力 。 2 P L C程序流程 本设计选择 L 8 ／ 6 07型两极压缩水冷活塞 式 空气压缩机 6台， 通过对现场的调查 ， 最终设计的系 统控制流程如图 2所示 。 3监 控 系统设 计 本设计采用的组态王对现场画面进行监控 ， 用 户可以方便 地构造适 应 自己需要 的 “ 数据 采集 系 统” ， 在任何需要的时候把生产现场的信息实时地传 送到控制室 ， 保证 信息在全厂范 围内的畅通 。组态 王的网络功 能使企业 的基层和其他部 门建立起联 系 ， 现场操作人员和工厂管理人员都可 以看到各种 数据。管理人员不需要深入生产现场 ， 就可以获得 实时和历史数据， 优化控制现场作业 ， 提高生产率和 产品质 量。组态 王与现场 的 1 ／ O设备 直接进 行通 讯。监控画面的主界面如图 3所示。 4 结语 压风车 间采用 D C S系统后 ， 空压 机房连续 1 a 多的运行， 性能稳定可靠， 主机一直稳定运行 ， 提高 了压风车间的 自动化程度。基本上可以达到无人化 车间， 极大地提高了压风车间的运行效率 ， 为煤矿创 造 了巨大的经济效益。 是 j 堑 堕 l ] 一 l设置 日期时间 ．． ．．．．．．．．． ．，．．．．．．．．．j I ． ．． ． ． ． ． ． ． ． ～ 设置运 行的机号 人 甚机 运 、 、 ～ [ 量 ] 人 一 一 l 提示 该机 启 动1 否 否 是 否 否 二 ] 一 零 返 回 图 2系统控 制流 程 图 3 主监控 画面 参考 文献 [ 1 ] 胡亚非． 矿山压气设备[ M] ． 徐州 中国矿业大学出版社， 1 9 9 5 ． [ 2 ] 汪晓平 ． P L C可编程序控制器系统开发实例导航[ M] ． 北京 人民 邮电出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 3 ] 西 门子 中国 有限公 司 ．s 7 ． 3 0 0可编程序 控制器 系统手册 [ K] ． 上海 西门子 中国 有限公 司 ， 2 0 0 5 ． 作者简介汪芬 1 9 8 2 一 ， 女， 安徽广德人， 昆明理工大学信息 工程与 自动化学 院 2 0 O 6级在校研究生 ， 研究方向 综合 自动化控制 ， 电子信箱 x i h a b a o b e i l O 1 1 s o h u． c o m． 通讯作者 张寿 明． 。 - 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