礦井提升機(jī)上位機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘 要：在礦井提升機(jī)工作現(xiàn)場(chǎng)，為了進(jìn)一步提高電控系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)要求同步運(yùn)行。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊，上位機(jī)將提升機(jī)各部分的實(shí)時(shí)狀態(tài)和工作情況在人機(jī)界面上以文字、圖形和動(dòng)畫的形式傳遞給提升機(jī)操作人員。同時(shí)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還有數(shù)據(jù)記錄功能，將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄到PC中，方便了提升機(jī)的維護(hù)。

關(guān)鍵詞：上位機(jī)；提升機(jī)；監(jiān)控

引言

礦井提升機(jī)是煤礦安全生產(chǎn)的重要設(shè)備，對(duì)煤礦的生產(chǎn)、運(yùn)輸起著重要作用，因此，安全、可靠、靈活的提升機(jī)控制系統(tǒng)顯得至關(guān)重要。為了更直觀的反映提升機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過程狀態(tài)變化，以及報(bào)警故障更直接的顯示、反映問題，提升機(jī)控制系統(tǒng)引入了上位機(jī)系統(tǒng)做監(jiān)控使用，保障安全生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)顯示。

1 上位機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能

上位機(jī)系統(tǒng)的由工控機(jī)、UPS電源及通訊模塊等硬件部分和組態(tài)軟件等軟件部分共同組成。提升機(jī)電控系統(tǒng)的上位機(jī)除了直觀的顯示提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和故障記錄功能以外，還要有常用的參數(shù)設(shè)定功能。

操作人員通過和上位機(jī)給出的提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行曲線的配合來完成提升和下放的任務(wù)；當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，故障畫面可以顯示詳細(xì)的故障信息并且實(shí)時(shí)報(bào)警；故障記錄畫面可以按時(shí)間順序自動(dòng)記錄下各種故障代碼，便于操作人員完成提升機(jī)的維護(hù)工作。

2 組態(tài)軟件的選擇

組態(tài)軟件是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和過程控制的專用軟件，它是為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)的軟件工具[1]。Siemens公司的組態(tài)軟件WinCC是Windows Control Center的簡(jiǎn)稱。WinCC集成了Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫，含有多種標(biāo)準(zhǔn)接口可以與自動(dòng)化系統(tǒng)無縫集成，同時(shí)編程系統(tǒng)非常完善[2]。WinCC依靠其集成的ODBC/SQL數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)處理，通過HMI和各種腳本程序來實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控，并集成了多種通訊協(xié)議來保障監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

3 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)作為人機(jī)界面（HMI），要求能夠以動(dòng)態(tài)的、可視化的界面來反映自動(dòng)控制任務(wù)的工作過程[3]。在提升機(jī)的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，其軟件設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。為了完成提升機(jī)的監(jiān)控任務(wù)，上位機(jī)的設(shè)計(jì)思路從系統(tǒng)狀態(tài)、系統(tǒng)故障和重要參數(shù)三個(gè)大方面分別設(shè)計(jì)。系統(tǒng)狀態(tài)是從整體上反映提升機(jī)運(yùn)行狀況的各種參數(shù)，上位機(jī)需要實(shí)時(shí)的將提升機(jī)的系統(tǒng)狀態(tài)顯示出來。系統(tǒng)故障是指在上位機(jī)中添加提升機(jī)的安全回路監(jiān)視以及報(bào)警記錄功能。上位機(jī)還需要實(shí)時(shí)連續(xù)記錄一些重要參數(shù)，如變頻器電流、運(yùn)行速度和生產(chǎn)報(bào)表等。

監(jiān)控系統(tǒng)主畫面如圖2所示。上位機(jī)監(jiān)控的參數(shù)包括提升行程、提升信號(hào)、速度反饋、速度給定、電機(jī)軸溫度、電樞電流等。通過對(duì)提升行程和速度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來反映提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)監(jiān)控電樞電流來間接監(jiān)控提升力矩，防止提升過載。如果任意一個(gè)監(jiān)控參數(shù)不在正常范圍內(nèi)，則報(bào)警模塊立即啟動(dòng)并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并配合安全回路實(shí)施安全制動(dòng)，確保系統(tǒng)和人員的安全。

安全回路畫面如圖3所示。上位機(jī)通過傳感器監(jiān)測(cè)安全回路的實(shí)時(shí)狀態(tài)，通過安全回路畫面，操作人員可以了解整個(gè)安全回路的狀態(tài)，當(dāng)有安全回路斷開時(shí)，可以在上位機(jī)畫面中找到故障的原因和位置。

運(yùn)行曲線畫面如圖4所示，此畫面里添加了速度曲線、電流曲線、形成曲線控件。通過此畫面，可以直觀的看到提升機(jī)的運(yùn)行趨勢(shì)。

上位機(jī)故障記錄畫面如圖5所示。此畫面通過主控PLC自動(dòng)判斷提升機(jī)故障的故障類型，并且以時(shí)間為標(biāo)簽記錄故障發(fā)生時(shí)的重要參數(shù)。

4 結(jié)束語

上位機(jī)由工控機(jī)等硬件部分和組態(tài)軟件等軟件部分組成，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)的在線監(jiān)控。WinCC作為監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組態(tài)軟件，完成了提升機(jī)上位機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。上位機(jī)通過MPI通訊方式與PLC之間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，更直觀的展現(xiàn)出了提升機(jī)系統(tǒng)提升過程中的數(shù)據(jù)變化。與以往指示燈相比，更容易判斷運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障，使整個(gè)提升過程可視化，將現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄到PC中，方便了提升機(jī)的維護(hù)[4]。

參考文獻(xiàn)

[1]馬國華.監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

[2]西門子公司.深入淺出西門子WinCC v6.0[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[3]樊曉虹，何鳳有，馬志勛.交-交變頻提升機(jī)上位機(jī)監(jiān)控與診斷系統(tǒng)研究[J].煤炭工程，2007（7）：96-98.

[4]劉志明，許軍，林濤.基于PLC和觸摸屏的全數(shù)字礦井提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)[A].第十六屆全國煤礦自動(dòng)化學(xué)術(shù)年會(huì)暨中國煤炭學(xué)會(huì)自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].2006.