基于PLC和組態(tài)軟件的煤礦風機監(jiān)控系統(tǒng)的設計

張樂樂 李強

【摘 要】 本文主要對煤礦內使用的風機監(jiān)控系統(tǒng)在PLC技術下的應用進行了介紹，在該系統(tǒng)中主要對傳感器以及變頻器進行了有效應用，可以實時對風機在運行時的狀態(tài)和發(fā)生的故障進行監(jiān)控，使風機在遠程監(jiān)控的過程中獲得綜合保護，礦井的安全生產也得到了非常有效地提高。

【關鍵詞】 煤礦 ?PLC技術 ?風機監(jiān)控系統(tǒng)

煤礦在井下生產的需要有非?？煽康陌踩浴Ｒ罁^往的統(tǒng)計事故，井下出現(xiàn)安全隱患有很大一部分因素是因為通風不順暢、風機設備發(fā)生故障。所以，在礦井下必須保證風機在正常條件下運行，實時保持空氣暢通、及時排除毒害氣體。在實際的工作需求中，一般通過計算機控制、傳感器、網絡以及變頻技術調節(jié)和控制風量的大小，有效的診斷風機出現(xiàn)的故障，依照實際需求對風機進行自動控制，實時在線監(jiān)控風機在運行時的狀態(tài)對礦井生產安全性的提高有著極其重要的意義。

1 風機在線監(jiān)控系統(tǒng)的功能特點

1.1 功能

風機的在線監(jiān)控能夠實現(xiàn)自動化控制風機的起、停以及正反轉的過程，在風機的運行過程實時監(jiān)測和存儲數(shù)據且可以及時共享在網絡中。運行時如果發(fā)生異?？梢约皶r發(fā)出警報，可以有效避免人工觀察數(shù)據時存在的紕漏。系統(tǒng)能夠封鎖PLC信號，從而變自動控制為手動控制。

1.2 特點

（1）系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性。系統(tǒng)使用集成電路，對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)對煤礦生產的惡劣環(huán)境可以有更加良好的適應。

（2）有較高的自動化集成度。系統(tǒng)能夠實現(xiàn)自動控制風機，自動收集風機的運行參數(shù)，在發(fā)生故障時也可以發(fā)出報警。而且該系統(tǒng)也留有可以擴展的空間，能夠實現(xiàn)風機的在線故障診斷。

（3）操作安全性提高。對應操作系統(tǒng)的不同，該系統(tǒng)對應的密碼保護級別也不同。在平時的操作中風機的起、停都需要級別比較高密碼保護，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機在安全穩(wěn)定的條件下運行。

2 風機監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計

風機監(jiān)控系統(tǒng)主要分為自動調整風量與自動監(jiān)控風機運行狀態(tài)，系統(tǒng)硬件主要以PLC技術為核心，其余組成部分還包括傳感器、變送器、溫度巡檢儀、報警器以及上位機等，通過組態(tài)軟件進行監(jiān)控。在設備的控制層，采集輸出數(shù)據信號主要使用控制柜來完成數(shù)據信號。再通過變頻器來調節(jié)送風量，在保證礦井中的空氣質量符合規(guī)定標準的同時也可以對風機高效使用，從而節(jié)約資源。

使用PLC技術組成模塊主要分為：電源、CPU、模擬量輸入以及通訊模塊等。需要對數(shù)據進行實時采集，以及采集風門的狀態(tài)和溫度報警的狀態(tài)，也擔負著風門開關驅動、風機的起動、停止以及正反轉的任務。而精確地采集運行參數(shù)是對系統(tǒng)自身穩(wěn)定運行的重要保證，風機監(jiān)控系統(tǒng)主要使用具有變送器且標準輸出電流范圍在4～20mA之間的傳感器，有效地使傳輸信號放大，從而保證系統(tǒng)遠端可以準確穩(wěn)定地接收對信號。

判斷風機在工作過程中的狀況與發(fā)生故障的信息的依據是對其振動參數(shù)進行判斷，通過傳感器進行風機軸承的振動檢測，與之前預先設置的振動峰值等信息相比較，來對風機在當前運行的狀況進行判斷，PLC技術主要用來獲得在軸承位置傳感器產生的振動信息，比較之后能夠獲得風機潛在的故障影響，為以后的檢修維護提供主要的依據。

3 風機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計

風機監(jiān)控的軟件系統(tǒng)設計主要分為監(jiān)控上位機的設計以及總控中心PLC技術部分的設計。這兩部分的軟件在通信實現(xiàn)后可以共同控制整個系統(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)、收集采樣測試參數(shù)、模擬量輸入、模擬量輸出以及診斷故障報警等。在初始化系統(tǒng)的部分既包括初始化各種預先設置的參數(shù)值，還具有檢測硬件系統(tǒng)和電源等，在確認程序正確無誤之后，完成該系統(tǒng)的啟動控制。PLC程序主要依據風機操作規(guī)定的標準流程進行設計，所以該程序必須按照操作風機標準規(guī)定執(zhí)行流程，設定前，必須是在之前規(guī)定的一個步驟已經完成以后，才可以執(zhí)行下一個步驟的程序，以此來保證該系統(tǒng)可以在穩(wěn)定和可靠的條件下運行。比如說，CPU在沒有監(jiān)測出風門應該具有的開到位以及關到位發(fā)出的信號的時候，控制風機啟動以及停止控制的設計程序就絕對不可以被執(zhí)行。

上位機的組態(tài)軟件設計主要通過組態(tài)王6.5進行，此軟件具有比較方便高效的構建工程，能夠較快地完成上位機監(jiān)控軟件的界面，從而為能夠滿足在控制風機的過程中需要的各類設計報表提供出報表系統(tǒng)和非常豐富的內部函數(shù)。在獲得風機運行過程中的各種參數(shù)以后，上位機進行實時畫面模擬，在對實時數(shù)據進行顯示、提供報表查詢以及提前預警故障等幾項措施完成對風機的監(jiān)控。

4 結語

確保煤礦風機可以穩(wěn)定的運行是提高礦井生產的安全性的重要依據，本系統(tǒng)的設計是使用變頻器對風機進行調速，節(jié)約能效，增大效率，增加風機可以使用的壽命，對于平時的維護提供出了大量的數(shù)據，再應用PC機和PLC技術進行通信，實現(xiàn)長距離對風機進行自動控，從而極大地提高了企業(yè)在生產過程中的自動化水平，有效地縮減了人力消耗，實現(xiàn)風機設備的無人值守。