基于PLC和組態(tài)軟件的煤礦風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張樂樂 李強(qiáng)

(中安聯(lián)合煤化有限責(zé)任公司朱集西煤礦,安徽淮南 232000)

基于PLC和組態(tài)軟件的煤礦風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張樂樂 李強(qiáng)

(中安聯(lián)合煤化有限責(zé)任公司朱集西煤礦,安徽淮南 232000)

本文主要對(duì)煤礦內(nèi)使用的風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在PLC技術(shù)下的應(yīng)用進(jìn)行了介紹,在該系統(tǒng)中主要對(duì)傳感器以及變頻器進(jìn)行了有效應(yīng)用,可以實(shí)時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)和發(fā)生的故障進(jìn)行監(jiān)控,使風(fēng)機(jī)在遠(yuǎn)程監(jiān)控的過程中獲得綜合保護(hù),礦井的安全生產(chǎn)也得到了非常有效地提高。

煤礦 PLC技術(shù) 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

煤礦在井下生產(chǎn)的需要有非?？煽康陌踩?。依據(jù)過往的統(tǒng)計(jì)事故,井下出現(xiàn)安全隱患有很大一部分因素是因?yàn)橥L(fēng)不順暢、風(fēng)機(jī)設(shè)備發(fā)生故障。所以,在礦井下必須保證風(fēng)機(jī)在正常條件下運(yùn)行,實(shí)時(shí)保持空氣暢通、及時(shí)排除毒害氣體。在實(shí)際的工作需求中,一般通過計(jì)算機(jī)控制、傳感器、網(wǎng)絡(luò)以及變頻技術(shù)調(diào)節(jié)和控制風(fēng)量的大小,有效的診斷風(fēng)機(jī)出現(xiàn)的故障,依照實(shí)際需求對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制,實(shí)時(shí)在線監(jiān)控風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)對(duì)礦井生產(chǎn)安全性的提高有著極其重要的意義。

1 風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)的功能特點(diǎn)

1.1 功能

風(fēng)機(jī)的在線監(jiān)控能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制風(fēng)機(jī)的起、停以及正反轉(zhuǎn)的過程,在風(fēng)機(jī)的運(yùn)行過程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)且可以及時(shí)共享在網(wǎng)絡(luò)中。運(yùn)行時(shí)如果發(fā)生異?？梢约皶r(shí)發(fā)出警報(bào),可以有效避免人工觀察數(shù)據(jù)時(shí)存在的紕漏。系統(tǒng)能夠封鎖PLC信號(hào),從而變自動(dòng)控制為手動(dòng)控制。

1.2 特點(diǎn)

(1)系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性。系統(tǒng)使用集成電路,對(duì)所需要的元器件的使用壽命基本沒有影響,而且PLC控制系統(tǒng)對(duì)煤礦生產(chǎn)的惡劣環(huán)境可以有更加良好的適應(yīng)。

(2)有較高的自動(dòng)化集成度。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制風(fēng)機(jī),自動(dòng)收集風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù),在發(fā)生故障時(shí)也可以發(fā)出報(bào)警。而且該系統(tǒng)也留有可以擴(kuò)展的空間,能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)機(jī)的在線故障診斷。

(3)操作安全性提高。對(duì)應(yīng)操作系統(tǒng)的不同,該系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的密碼保護(hù)級(jí)別也不同。在平時(shí)的操作中風(fēng)機(jī)的起、停都需要級(jí)別比較高密碼保護(hù),有效防止非專業(yè)人員的誤操作,從而可以最大限度地保證風(fēng)機(jī)在安全穩(wěn)定的條件下運(yùn)行。

2 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要分為自動(dòng)調(diào)整風(fēng)量與自動(dòng)監(jiān)控風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài),系統(tǒng)硬件主要以PLC技術(shù)為核心,其余組成部分還包括傳感器、變送器、溫度巡檢儀、報(bào)警器以及上位機(jī)等,通過組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控。在設(shè)備的控制層,采集輸出數(shù)據(jù)信號(hào)主要使用控制柜來完成數(shù)據(jù)信號(hào)。再通過變頻器來調(diào)節(jié)送風(fēng)量,在保證礦井中的空氣質(zhì)量符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)也可以對(duì)風(fēng)機(jī)高效使用,從而節(jié)約資源。

使用PLC技術(shù)組成模塊主要分為:電源、CPU、模擬量輸入以及通訊模塊等。需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,以及采集風(fēng)門的狀態(tài)和溫度報(bào)警的狀態(tài),也擔(dān)負(fù)著風(fēng)門開關(guān)驅(qū)動(dòng)、風(fēng)機(jī)的起動(dòng)、停止以及正反轉(zhuǎn)的任務(wù)。而精確地采集運(yùn)行參數(shù)是對(duì)系統(tǒng)自身穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證,風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要使用具有變送器且標(biāo)準(zhǔn)輸出電流范圍在4～20mA之間的傳感器,有效地使傳輸信號(hào)放大,從而保證系統(tǒng)遠(yuǎn)端可以準(zhǔn)確穩(wěn)定地接收對(duì)信號(hào)。

判斷風(fēng)機(jī)在工作過程中的狀況與發(fā)生故障的信息的依據(jù)是對(duì)其振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行判斷,通過傳感器進(jìn)行風(fēng)機(jī)軸承的振動(dòng)檢測(cè),與之前預(yù)先設(shè)置的振動(dòng)峰值等信息相比較,來對(duì)風(fēng)機(jī)在當(dāng)前運(yùn)行的狀況進(jìn)行判斷,PLC技術(shù)主要用來獲得在軸承位置傳感器產(chǎn)生的振動(dòng)信息,比較之后能夠獲得風(fēng)機(jī)潛在的故障影響,為以后的檢修維護(hù)提供主要的依據(jù)。

3 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

風(fēng)機(jī)監(jiān)控的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要分為監(jiān)控上位機(jī)的設(shè)計(jì)以及總控中心PLC技術(shù)部分的設(shè)計(jì)。這兩部分的軟件在通信實(shí)現(xiàn)后可以共同控制整個(gè)系統(tǒng)。

PLC程序部分主要使用的開發(fā)工具是STEP7,該工具主要功能包括主控程序、初始化系統(tǒng)、收集采樣測(cè)試參數(shù)、模擬量輸入、模擬量輸出以及診斷故障報(bào)警等。在初始化系統(tǒng)的部分既包括初始化各種預(yù)先設(shè)置的參數(shù)值,還具有檢測(cè)硬件系統(tǒng)和電源等,在確認(rèn)程序正確無誤之后,完成該系統(tǒng)的啟動(dòng)控制。PLC程序主要依據(jù)風(fēng)機(jī)操作規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行設(shè)計(jì),所以該程序必須按照操作風(fēng)機(jī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行流程,設(shè)定前,必須是在之前規(guī)定的一個(gè)步驟已經(jīng)完成以后,才可以執(zhí)行下一個(gè)步驟的程序,以此來保證該系統(tǒng)可以在穩(wěn)定和可靠的條件下運(yùn)行。比如說,CPU在沒有監(jiān)測(cè)出風(fēng)門應(yīng)該具有的開到位以及關(guān)到位發(fā)出的信號(hào)的時(shí)候,控制風(fēng)機(jī)啟動(dòng)以及停止控制的設(shè)計(jì)程序就絕對(duì)不可以被執(zhí)行。

上位機(jī)的組態(tài)軟件設(shè)計(jì)主要通過組態(tài)王6.5進(jìn)行,此軟件具有比較方便高效的構(gòu)建工程,能夠較快地完成上位機(jī)監(jiān)控軟件的界面,從而為能夠滿足在控制風(fēng)機(jī)的過程中需要的各類設(shè)計(jì)報(bào)表提供出報(bào)表系統(tǒng)和非常豐富的內(nèi)部函數(shù)。在獲得風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中的各種參數(shù)以后,上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)畫面模擬,在對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、提供報(bào)表查詢以及提前預(yù)警故障等幾項(xiàng)措施完成對(duì)風(fēng)機(jī)的監(jiān)控。

4 結(jié)語

確保煤礦風(fēng)機(jī)可以穩(wěn)定的運(yùn)行是提高礦井生產(chǎn)的安全性的重要依據(jù),本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是使用變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速,節(jié)約能效,增大效率,增加風(fēng)機(jī)可以使用的壽命,對(duì)于平時(shí)的維護(hù)提供出了大量的數(shù)據(jù),再應(yīng)用PC機(jī)和PLC技術(shù)進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控,從而極大地提高了企業(yè)在生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化水平,有效地縮減了人力消耗,實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)設(shè)備的無人值守。