礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)應用與技術研究

任軍

摘 要：在礦山生產之中礦井提升機是非常重要的設備，除了擔負井下生產所需設備、材料、礦石的運輸，還擔負著井下作業(yè)人員的上、下運輸。礦井提升機的特征主要表現(xiàn)為結構復雜、運行的環(huán)境非常惡劣，要求很高的穩(wěn)定性。如果在實際運行過程中礦井提升機發(fā)生故障，那么可能會造成非常嚴重的安全事故，因此要加強礦井提升機的監(jiān)控。本文對礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)應用與技術進行了研究，旨在加強礦井提升機監(jiān)控，保證煤礦生產的安全性。

關鍵詞：礦井提升機；監(jiān)控系統(tǒng)；技術

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）04-0050-02

1 礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)硬件結構設計

礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)主要分為三部分結構，分別為：傳感器單元、可編程序控制器（PLC）、輸出單元。其中：傳感器單元由速度傳感器、行程傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、電信號傳感器組成；數(shù)據處理與運算單元由：微處理器、I/O口、電源組成；輸出單元由：信號燈、接觸器、人機界面（HMI-MMI）、監(jiān)控計算機等組成。

傳感器設計選用時，主要考慮傳感器采集的物理量的量程、精度、信號相應速度等能否準確反映提升機的真實運行狀態(tài)。傳感器輸出信號格式符合PLC的輸入口要求。同時要考慮易于安裝、維護。

可編程序控制器（PLC）設計選用時，PLC的運輸速度、內部模塊功能等要能滿足復雜的速度圖、力圖運算。輸入口與傳感器信號格式相匹配。

人機界面（HMI-MMI）、監(jiān)控計算機等設計選用時，要考慮與PLC有高速、匹配的信息傳輸通道，能真實直觀反映運算結果，存儲記錄提升機運行的故障信號，能形象人性化反映提升機運行的狀態(tài)。

2 礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計

礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計的主要目的是采集信號，對礦井提升機提升速度以及礦井提升機故障判斷等信息進行采集。礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計包括主程序以及其他子程序。在軟件設計編程過程中主要應用模塊化編程技術。以下是對礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計主程序以及其他子程序的介紹：

2.1 礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計主程序

礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計主程序實現(xiàn)系統(tǒng)的主要工作流程，在開機之后第一步是進行初始化，主要有：對中斷入口進行設置，對各標志位進行設置等。一般情況下，主程序從X1128讀入設定數(shù)據，并且對數(shù)據進行處理。之后主程序進入主循環(huán)，對外部輸入的信號進行周期性的采集，并且對采集到的信號進行處理，最后將處理后的數(shù)據顯示出來，判斷礦井提升機在運行過程中是否出現(xiàn)故障。

2.2 礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計子程序

在礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計子程序中主要包括顯示子程序和中斷子程序，其中顯示子程序的功能主要是，在礦井提升機運行異常是對故障狀態(tài)與報警狀態(tài)進行指示；在相關參數(shù)的設定時對當前輸入的數(shù)值進行顯示，同時還要對相應的按鍵操作進行提示。通常情況下，LED顯示器會采用靜態(tài)顯示的方式進行顯示。而礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計中斷子程序是單片機的外中斷源，其主要功能是：對速度值進行計算，并且對深度指示器的狀態(tài)進行判定，判斷深度指示器是否失效等。

3 礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)下位機程序設計

礦井提升機系統(tǒng)的設備機構非常復雜，工藝非常嚴謹，適合應用結構化編程與模塊化編程結合的方式完成控制的任務。在礦井提升機下機位程序編寫中，采用STEP7軟件進行辯解。另外，在礦井提升機集中監(jiān)控系統(tǒng)之中關鍵的控制任務有：選擇合適的操作方式、轉換地址以及對控制命令進行處理等。以下是對PLC程序功能的闡述，以選擇合適的操作方式為例：

礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)主要有三種工作方式，分別是：集中控制、手動控制以及檢修。其中集中控制的工作方式主要是基于繼電器以及接觸器的控制方式，相關工作人員在設備現(xiàn)場操作時，集中控制的方式等于完全架空PLC，通常情況下，在新設備調試以及設備故障狀態(tài)下的試運行會選擇集中控制的方式操作。在設備檢修狀態(tài)下要將各設備操作進行封鎖，嚴禁操作，這樣主要是為了保證維修時的安全，具體操作流程如圖1所示。

在礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)掃描的過程中，如果PLC設備運行異常，礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)就發(fā)出聲光報警，同時會輸出相應結果，被動選擇手動控制方式。在PLC故障解除之后，礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)需要進行手動復位并且將聲光報警解除。在下一個掃描周期過程中礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)會對異?，F(xiàn)象進行重新檢測。

4 礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)上位機程序設計

礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)上位機監(jiān)控程序是應用組態(tài)軟件WINCC設計的，組態(tài)軟件WINCC實現(xiàn)了人機信息交互，礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)上位機監(jiān)控軟件需要完成的任務主要有兩個，其中一個任務是與PLC保持通信，并且將PLC采集的現(xiàn)場數(shù)據以及現(xiàn)場信息顯示出來。另外一個任務是接受操作人員的調度命令，從而遠程控制現(xiàn)場設備。礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)上位機軟件能夠實現(xiàn)以下功能：

4.1 監(jiān)控界面顯示功能

礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)的人機交互界面就是監(jiān)控界面，監(jiān)控界面主要包括：故障顯示界面、報警窗口界面以及配電系統(tǒng)等。礦井提升機監(jiān)控界面會對礦井提升機的工作流程、提升速度以及各個傳感器的數(shù)據等重要信號進行顯示，以此實現(xiàn)對礦井提升機的實時監(jiān)控。

4.2 歷史數(shù)據查詢功能

礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)上位機軟件能夠實現(xiàn)歷史數(shù)據查詢功能，這一功能主要包括：礦井提升機運行記錄、操作記錄以及報警記錄等。組態(tài)軟件WINCC的數(shù)據歸檔能力非常強大，在礦井提升機報警記錄的查詢中能夠對報警的原因以及報警的時間等具體情況進行查詢。另外，在礦井提升機歷史運行記錄的查詢中可以具體查詢相關操作人員是如何操作的，還能對礦井提升機什么時候啟動，什么時候停車進行查詢和掌握。能夠查詢完整的記錄能夠十分有效的將礦井提升機系統(tǒng)故障排除，從而提升礦井提升機運行的可靠性。

4.3 系統(tǒng)管理功能

礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)上位機軟件能夠實現(xiàn)系統(tǒng)管理功能，系統(tǒng)管理功能主要包括用戶登錄功能以及系統(tǒng)設置功能。系統(tǒng)管理能夠設定控制系統(tǒng)自動運行時的相關參數(shù)。另外，用戶管理能夠賦予操作人員相應的操作權限，這樣在相關系統(tǒng)參數(shù)設定之后，相應操作人員必須通過用戶登錄才能獲取相關操作權限。

4.4 報表打印功能

在煤礦生產過程中礦井提升系統(tǒng)非常關鍵并且非常復雜，一旦礦井提升系統(tǒng)中出現(xiàn)任何故障都可能引發(fā)十分嚴重的安全事故。礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)能夠對各項數(shù)據進行在線監(jiān)測，但是也要按照一定的周期對礦井提升系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行報表打印，并且根據報表打印進行系統(tǒng)分析，以此保證礦井提升系統(tǒng)運行的安全性。

5 結語

綜上所述，礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用非常重要，直接影響著煤礦生產的安全。本文研究分析了礦井提升機系統(tǒng)應用與設計，通過硬件系統(tǒng)的搭建以及PLC程序以及上位程序完成了礦井提升機的設計，實現(xiàn)了礦井提升機的集中監(jiān)測以及集中控制，并且有效的提高了礦井提升機的生產效率，在保證煤炭安全生產的基礎上，提升礦井提升機的自動化水平。

參考文獻

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