基于WINCC和PLC的通风机在线测控.pdf

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基于 Wl N C C和 P L C的通风机在线测控 谢 国文 临沂 矿业集团田 庄煤 矿 摘要 阐述 了矿 井主要通风机在 S 7 3 0 0 P L C可编程控 制的基 础 上 ,利用 W I N C C监控软 件和工业 以太 网 p r o f i b u s d p现场总线 设计了一套 主通 风机 的监控系统。 介绍 了整套系统的结构与软 、 硬件 实 现 方法 ,着 重论 述 了主 通风 机 监测 系统 组 成 ,实现 的 功 能和 W I N C C WC C 与 S 7 3 0 0 P L C 之间 的通信 以及 对整 个系统 实时 监控的软件设计 。 关键词 主通风机工业以太网 实时监控WI N C C 由于煤矿在开采过程 中释放 出大量的瓦斯、 C O及煤 尘等 , 积聚后都会引起火灾和爆炸 , 给人 的生命财产安全 带来极大的威胁 , 通风显得尤为重要 , 因此煤矿通风机 系 统在矿山生产中被称为“ 矿井肺脏” 。主扇风机的运转直接 影响到井下操作人身安全和生产效益, 所 以有必要对主扇 风机 进行 状态 监 测。 传统意义上 的设备仅仅局 限于简单数据 的采集和监 测 ,单纯从传感器 或其他数据采集方式获取设备运行数 据 , 如温度、 电参数、 压力、 振动等信号 , 进行集中显示。这 种方式只能对设备运行时的状态进行了解。虽然起到 了重 要的作用 , 但 由于大部分运行人员对设备的运行状况不能 深入 了解 , 并不能; 隹确及时判断风机将要 出现故障或将处 于不稳定等情况运行。 随着计 算机智能技术、 网络技术、 传感器及 电子技术 的发展 , 设备监测系统也不断进一步完善起来 , 逐步走向 智能监测 、 远程监测、 智能分析和故障诊断相结合 的现代 综 合监 控 系统 。 矿 井 主通 风基 于 西 门 子 S 7 3 0 0 P L C可 编程 控 制 技 术和 WI N C C技术对通风机工作状态进行在线监测监控。 监测参数包括风机 的入 口静压、 风量 ; 有功功率、 无功 功率、 电流 、 电压、 功率因素 风机轴承温度、 电机绕组温度 P T 1 0 0温度传感器用户预埋 ; 风机振动、 风机开停信号 及风门开 闭状态信号等 并能远程控制风机启停。 1 系统组成 监测系统只要有风量、 风压变送系统 , 监控系统控制 柜和监测软件组成。 1 . 1 风量 、 风压 变送 系统 该 系统 的主要构成为压 差 变送器和 风量 、风压 引压 装置。其 中 ,压差 变送器 为 Y T K J D W 型, 引压 装置的作用则在于感 受、 传送风量和 风压信号。变送器将微压或压差信号转变为 电流信号 , 并 输送到监测转换系统及微机终端。在计算机软件 的帮助 下 , 计算出风机的风量和风压 , 从而在线监测风机性能。 1 . 2 监控 系统控制柜 在通风机监测系统中 , 作 为一 种 中间设备 , 控制柜连接着各种传感变送器、 变送器、 继 电 器 , 它的作用就在于对信号进行隔离、 转换、 采集、 处理。 1 . 3 信号采集 由 4块 E D A9 0 3 3 A职能 电参 数数据 采集模块和 9块 R 8 0 0 0系列模块组成,主要用于对各种 计算机信号进行采集。 1 . 4 系统供 电直流工作 电源 D C 2 4 V采用线性集成 一 体 化 电源模 块 。 1 . 5 监控软件 系统采用 WI N C 6 6 . 0监测软件。操作 系统起动后 , 自动起动 WI N C C 6 . 0监测软件。 上接第 2 2 4页 地 累 廛 岩 采 峨 真 厚 羼 计 心 取 一 一 嫁 台 蒹 深 长 景 层 岩 石 名 称 殛 岩 性 描 述 柱 状 耽 度 取 度 盔 角 庳 难 l 5 ∞ 1 - m n % 度 。 l I 墓 未捌 睡蝴红 色 疆 。晡 舯 可 塑 性 差 f 爵 茁 可 越 性 强 2 . . 0 j j 蛐耻豪羹色斑 舟茗 ; l 垂. 理 燕 喜程鏖差 .舟j 盘 牵母. 黏士 盘 量电 ■ 难 .埘 越虫 t 莩 嚣蓉 兰 麓遗笺‰ . 照新标 准 制作 的填 充 文件 , 可 以从 网上 下载 。 4 . 2脚本中的双 引号、 逗号 、 空格等均为半角。 4 . 3 可以自行修 改脚本 中参数“ b i l i ” 即为柱状 图比例 , 可以按照要求设定参数值 1 . 2 5或 0 . 5做 出相应 1 2 0 0或 1 5 0 0的图 , 打 印输出时按照 4 1的比例 出图即可。 4 . 4 岩性描述 文字中如存在较多的数字 , 可能会造成 柱状 图中的描述文字的每行长度不一 , 可通过调 整 Au t o 一 2 2 5 C AD中的文字特性解决。 4 . 5如有连续有数十分层的层厚较薄 , 而文字描述又 较 多, 可能会造 成缓冲线比较的密集, 影响到图件的美观 , 但这种情况比较少见。 4 . 6 脚 本 中填充 图案部 分 适用于 A u t o C A D 2 0 0 4版 , 其他 版 本上会 稍 有变动 。 5结语 熟练掌握 Au t o C A D的基本命令和常用技巧 ,并借 助 e x c e l 程序脚本定制命令组 , 可以缩短绘图时间 , 减 少重复 劳动 , 达到事半功倍 的效果。此技巧不仅可以用在地质柱 状 图 的绘 制 , 还 可 以运 用在 抽水 曲线 图等 图件 的绘制 。 笔 者 通过 以上 方法 , 方便 地完 成 日常地 质钻 孔柱 状 图 的绘 制 工作 。 参考文献 【 1 】 魏莲 , 卞州罡 , 卢建杰等. 给予 MAP G I S的柱状 图设计与 实现 【 J 】 . 地球科学一 中国地质大学学报 , 2 0 0 6 , 3 1 5 7 7 4 . 【 2 】 胡可 , 杨 文军. 建 筑 C AD绘图技术 第 2版 , 北京 电子 工业 出版社 , 2 0 1 1 . 【 3 】 周庆麟 . E x c e l 应用大全. 北京 人 民邮 电出版社 , 2 0 0 8 。 作者 简介 刘柱 1 9 8 8 一 , 男, 安徽宿州人, 江西省东华理工大学水文与水 资源专业, 学士, 水文地质助理工程师, 现就职于山东省煤田地质局 第一勘探队。 1 .5 . 1系统的软件设计。 在软件的选择上, 为了借助数 据联动与共享实现矿 井一体化管理 , 该系统采用 了田庄煤 矿西 门子 W I NN C软件 , 这种软件的应用有助于消 除信息 孤 岛。W l NN C 的应 用环境 为 W I N D OWS X P和 WY N DOWS 2 0 0 0 0 T, 且可以同其他 的 自动化系统共 同工作 , 如 S MA T C产品家族的 自动化系统。 1 . 5 . 2 工业 以太网。 作 为一种开放式的通信网络 , 工业 以太网使得大范围内的大数据量的交换变得更加容易。 其 组态过程简单 、 速度快、 可靠性较高且具有一定 的开放性。 在 实际应 用 中 ,工业 以太 网被 田庄 煤矿 用来 作 为联 系 Wi n C C与 自动化系统 AS 之间的媒介 , 利用 T CP / I P协议 通信模式, 使得在 系统设计 方面得到了大大简化。 1 . 5 . 3 Wi n C C的网络通信。W i n C C的信息交换采取 变量和 过程 值 的形 式进行 。在 获 取过 程值 的过 程 中 , W I N NC通信驱动程序将任务信息发送 给 自动化系统 , 自 动化系统在接收后回复信息, 将包含有所请求的过程值发 送给 Wi n C C 。 在上述过程 中, 通信程序发挥了重要作用。作 为一个 软件组件 , 通信程序为 W I N C C变量提供过程值。由于通 信驱动程序不同, 其连接 的自动化系统也不相 同, 因此, 针 对现场采用 S 7 3 0 0的情况, 在通信驱动程序上应该选择 S MA TC S 7 P ROT OCOL S UI TE 。 对于不同的通信网络 , 通信驱动程序也有相应 的通道 单元与之对应。如果 Wi n C C和 自动化系统建立了正确 的 物理连接 , Wi n C C的通信驱 动程序和相 关的通道单 元就 需要与 自动化系统建 立连接 , 来实现系统数据交换。 t . 5 . 4 Wi n C C监控系统。Wi n C C的图形用户界面提 供了可视化的过程, 操作员通过屏幕就可以直观掌握过程 中所发生 的任何变化 , 并进行相应 的控制。运用 Wi n C C, 实现 了对过程值的电子归档 处理 , 降低 了过程的文档 编制 难度 , 方便了对历史数据的查阅。 1 . 5 . 5 系统组态方式。 Wi n C C具有提供多用户系统 的 功能 , 这对于进行煤矿控制来说 非常重要。因为煤矿控制 系统组成复杂 , 包括 了主通风系统 、 供 电系统、 排水 系统、 选煤系统等。 为 了满足不同系统信息同步显示以及不同系 统进行 同步操作 的要求, 就需要应用多用户系统的组态方 式。 这种 多用户系统的主要组成部分为一个服务器和 多个 客户机。通过‘ L A N或 I S D N, 在客户机和服务器 之间建立 起连接 , 并通过 T CP / I P协议实现通信。 Wi n C C在 对数据 进行 归档 处理 方面 具有特 别 的优 势 ,通过报警记录和变量记录可以尽早发现险情和故障 , 并且实现维护周期的优化、 促进生产效率的提高。 其中, 报 警消息在报警记录中组态, 变量记录的作用则在于对过程 值进行 归档。对于来 自工业设备的数据 , 过程值 归档在庞 大 的数据 中,依据相关重要指标的要求实现对数据 的过 滤 , 以获取与设备状态相关的过程数据。过程值在运行状 态下 , 要 由归档 系统通过存入运行数据库和写入归档数据 库两个步骤来实现归档处理。 利用归档数据库的硬盘对过 程值和报警消息进行保存 , 还可以通过归档数据库转出的 方式为过程值做备份。 2 系统主要监测功能 2 . 1 通 过 三维 动 画对 风机 的运 行 、 风 门 的开 闭进 行模 拟 现场 实时监测数据 的各种动态图形及数字显示 文字 显示、 棒 图显示、 模拟表盘显示功 能, 这些显示也可以实现 颜色预警。 2 . 2 以数据报表 的形式对各种监测数据进行汇总 , 以 便于存储和查询 如通过将风压 、 风量、 电机功率等数据存 储在硬盘 中, 方便对数据 的查 看、 分析 。在数据保存期 限 上 , 每天的数据存储记录了一天 的数据平均值 , 这些数据 保存时间为一年。 2 . 3 生成监测参数的实时曲线和历史趋势曲线 , 如 电 机和轴承温度动态曲线、 电机 电流动态曲线等。通过对曲 线变化 的分析 , 可以保证系统故障尽早发现。除此之外 , 还 可以生成主要性能参数的历史趋势 曲线。 2 . 4 用户管理机制 通过划分用户组 , 授予相 应的权 限, 以此来规范操作 , 防止越权操作等误操作的出现。 2 。 5 系统安全机制 在监测参数报警系统 中 , 警报通 过声音和颜色两种方式发出, 用户可以对报警信息 的历史 记录进行查看, 也可以对其进行存储和打印。 2 . 6 完善的在线帮助系统 操作人 员可随时查询帮助 文件 , 解决操作 中的疑难问题。通过计算机可实现风门开 关、 风机起停、 风机倒机等功能。操作人员通过计算机发出 指令后 ,可编程控制器相 应的开关量输入驱动 中间继 电 器,中间继 电器将各种信号出入到相关 的控制 电路 中, 实 现各类控制动作。 2 . 7 数字滤波 由于工业监控环境 比较恶劣 , 干扰源 比较多 , 如环境温度 、 电场及磁场、 振动等 , 因此为 了减 少 对采样值的干扰 , 提高系统性能 , 在进行数据处理之前 , 先 对采样 的数字进行滤波 , 即通过一定的计算程序对采样信 号进行平 滑加工 , 增强有用信号 , 消除或减少各种干扰和 噪音 , 以保证计算机系统的可靠性。 2 . 8通风机监控 系统向上级监控 系统提供接 口, 可以 通过标准 OP C协议提供监控信号 ,实现集控室对通风机 的远程控制 也可以频率信号方式经安全监测分站送入 瓦 斯安全监测系统。 3 结束语 系统很好的实现了对矿井主通风机 的实时监控 , 能够 及时掌握风机运行 的各个工矿 以及矿井通风 系统 的各种 参数 , 为风机经济运行和矿井通风量及时调整提供准确可 靠的数据。实际运行的结果表明, 该系统设计合理, 工作稳 定可靠 , 可以长 时间运行 , 软件操作简单 , 便于升级 , 为矿 井主通风机安全可靠运行打下了坚实基础。 参考文献 ⋯胡恩芹. P L C在煤矿通风机自动控制系统中的应用【 J 】 . 中小企 业管理与科技 上旬刊 , 2 0 1 0 0 3 . 【 2 】 郝希鹏, 韩利. 新河矿井通风机润滑系统改造与轴承温度检测 系统优化[ J 】 . 中小企业管理与科技 上旬刊 , 2 0 1 1 1 2 . 【 3 】 李力, 罗秋芳, 薛江清. P L C和 Wi n C C在空调温湿度自控系统 中的应用[ J 】 . 机电工程技术, 2 O 0 9 0 6 . 22 6
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