基于在线监控的煤矿主扇风机的信息化改造.doc

基于在线监控的煤矿主扇风机的信息化改造 【摘 要】用一种在线监控系统实现了对煤矿主扇风机的信息化改造，从功能、运行方式、软件编制的设计、自动控制的实现等几个方面对该系统进行了介绍。 【关键词】主扇风机；改造；在线监控 前言 矿井主扇风机是向井下送风的唯一设备，担负着向矿井井下输送新鲜空气、排出有害气体、保障矿井安全生产的重任；同时，由于主扇风机处于污浊的气流中，工作电压较高， 电流较大， 出现故障的概率也较大。因此，设计一套功能完善、安全可靠、操作方便的矿井主扇风机在线监控系统， 控制主扇风机的运行， 并对各项参数和运行特性进行及时、准确地监测，对保障矿井安全和提高经济效益有着重要的意义。本文所要介绍的正是这样的监控系统，它采用“手动、自动PLC 网络控制上位机网络监控”的控制模式，实现风机运行工况的实时就地、远程监控。 1 监测系统的功能 （1）本系统利用八支均速管流量计来监测流量，结合高精度的差压、负压传感器， 依靠PLC 高速的数据处理能力， 实现风量的准确计算； （2）具备就地手动/远方手动/自动等运行方式，控制方便、灵活； （3）实现风机的无人值守控制及运行参数（风量、负压、电流、电压、振动、温度等）的远程在线监测； （4）实现风机运行的分级控制， 解决风机系统远程控制与就地控制的冲突问题； （5）实现风机运行状态下的风门远程调节功能； （6）实现风机运行过程中的风门开启、关闭与风机运行的逻辑闭锁功能，防止各种误操作的发生； （7）具备开放的以太网通讯接口，可方便实现矿上其它系统的接入； （8）采用高可靠性的上位机组态软件和抗干扰性强的工控机系统及不间断电源系统，实现风机的远程故障诊断功能； （9）实现风机运行中的数据记录、故障报警及报表打印功能。 2 系统运行方式 2.1 自动方式 在此种方式下，不需要人的参与，完全由现场的PLC 进行智能检测控制；若运行时出现问题，风机即能自动的调节风量切换到另一台风机；并提示相关的工作人员进行现场维护。 2.2 远程控制方式 即在中央集控室的上位机上进行控制，此时，自动方式失效，只能由集控室的工作人员进行相应的控制；此种方式时，工作人员必须按照正确的操作规程进行控制， 在上位机软件上进行了相关的控制闭锁，若操作出错时，会进行相应的警告或提示。 2.3 手动方式 在此种运行方式下， 所有控制均在现场的触摸屏上进行控制，控制的优先级最高，但是在此种方式下进行操作时，因为触摸屏是直接改写PLC 的内部寄存器， 所以强烈建议操作人员要严格执照操作规程来进行操作。 3 软件编制的设计 在风机无人值守自动化系统中，软件分三部分，即PLC 软件、上位机软件和触摸屏软件。 3.1 PLC 程序设计 考虑到矿井主风机运行工况的特殊性（是不间断运行系统），程序的设计按控制方式的不同分三个部分自动，手动，远控。此处还有自诊断技术等。 3.1.1 自动方式 在此种方式下，不需要人的参与，完全由现场的PLC 进行智能检测控制；若运行时出现问题，风机即能自动的调节风量切换到另一台风机；并提示相关的工作人员进行现场维护。 3.1.2 远控方式 即在中央集控室的上位机上进行控制，此时，自动方式失效，只能由集控室的工作人员进行相应的控制；此种方式时，工作人员必须按照正确的操作规程进行控制， 在上位机软件上进行了相关的控制闭锁，若操作出错时，会进行相应的警告或提示。 3.1.3 手动方式 在此种运行方式下， 所有控制均在现场的触摸屏上进行控制，控制的优先级最高，但是在此种方式下进行操作时，因为触摸屏是直接改写PLC 的内部寄存器， 所以强烈建议操作人员要严格执照操作规程来进行操作。 3.1.4 自诊断技术 在程序中进行了设备的自诊断，在起动设备前，依靠高可靠的检测装置，可以在程序中对设备运行条件进行检测，若某一运行条件不满足，就给出相应的运行警告，提示工作人员迅速检查设备，并进行相应的操作，沿路进行工况的需求。 3.2 上位机软件编制 上位机软件采用世界先进的INTOUCH 组态软件进行界面组态，界面的可读性强，性能稳定，功能强大，有很大的后备扩展空间。上位机软件还进行了权限设置，只有相应的工作人员才有权限进行操作。当越限操作时，软件会进行相应的提示，但所有的设备并不接受其操作指令，保护了设备的安全可靠运行。在上位机软件组态中，建立了故障数据库，并集成报表打印功能，实时的记录运行过程的各种开关动作信号和报警信息。 3.3 触摸屏软件的编制 触摸屏作为现场最高优先级的控制工具， 在对其软件的组态时，充分考虑了其相关的安全问题， 考虑到现场工作人员的方便操作，组态界面对现场设备进行了很好的模拟，使得工作人员可以一目了然的看懂其操作，同时，为了防止越限操作的发生，对各个操作按钮进行了权限处理，只有相应的工作人员才有权限进行相应级别的操作。同时触摸屏还集成了故障报警功能，实时显示系统运行中出现的各类报警信息。 3.4 紧急状态的处理 此处所指的紧急状态是指可能影响到风机正常运转、并有可能导致风机停机的状态，至于普通的警告信息，在风机的运行规范中会进行详细的说明，在此不再赘述。 在自动方式时，若程序检测到风机停止运行，或电压电流等出现过大的波动，则自动切换到另一台风机并发出紧急报警信号，提示维护人员进行紧急维护，同时，在上位机和触摸屏的组态界面上会给出相应的故障信息。 手动或远控方式时，风机不能自动停机或切换风机，只给出相应的紧急报警信息，提示维护人员进行紧急维护。 此外，若风机的三种操作方式同时失效的情况下，还有一种预备方案，那就是进行现场高压柜的手动控制。此情况只是一种预设，出现的几率几乎为零，但是考虑风机运行时的特殊工况要求，仍然给出此种情况下的处理方案作为可靠性的保证。此种情况一般只是进行现场设备调试时的一种应紧措施。进行现场高压柜的手动控制时，要严格按照操作规程来进行操作，此时没有任何的安全闭锁存在，要求操作人员要具有较高的素质，对系统要有较完善的了解。 正常运行时若在自动方式状态，除了象停电这样的非常规故障外，风机的自动控制系统能够满足各种故障情况下的不间断通风运行。从而达到自动控制的目的。 4 自动控制的实现 风机系统的自动控制是与风门的自动控制结合在一起的，控制轴流风机的运行规程及不间断运行的特性，当监测系统检测到一组风机的运行参数出现故障时，风机故障系统进行相应的报警提示，并自动切换到热备用的另一台风机，同时完成风门的自动调节过程，并保证风机的切换过程在10 分钟以内完成。 系统采用德国SIEMENS 的可编程控制器（带触摸屏）作为风机主控制器，地面控制中心采用研华工业控制计算机作上位机，系统具有现场可编程、输入/输出点数可扩展、显示操作简便等特点，除能完成风机就地控制外， 还可通过以太网接口与全矿综合自动化网络连接，由集中控制中心监控所有被控设备。 参考文献 [1]周乃荣.矿山固定机械设备手册.北京煤炭工业出版社，1996. [2]周明天，汪文勇.TCP IP 网络原理与技术.北京清华大学出版社，1996. [3]西门子公司.S7-300.可编程序控制器编程手册，2001（12）.