基于組態(tài)王與PLC的煤礦空壓機監(jiān)控系統(tǒng)

曹曉光 閆力

摘?要：文章在三菱Q系列的可編程控制器及上位機監(jiān)控軟件的基礎上，根據(jù)空壓機無人值守和遠程監(jiān)控的要求，提出一種用組態(tài)王軟件實時監(jiān)控PLC的方法。

關鍵詞：空壓機;PLC;組態(tài)王;自動控制

Abstract：This paper is based on Mitsubishi q series PLC and upper computer monitoring software，According to the requirements of air compressor unattended and remote monitoring，Project a method of real-time monitoring PLC with Kingview software.

Key words：Air compressor;PLC;Kingview;automatic control

引言

空氣壓縮機（簡稱空壓機）是一種利用電動機將空氣在壓縮腔內進行壓縮并使壓縮氣體具有一定壓力的設備?？諌簷C為煤礦井下風動機械提供動力源，其運行狀況影響著礦井的生產，是煤礦的重要設備之一。全面及時地掌握空壓機的運行情況并根據(jù)運行情況對空壓機進行控制，對保障安全生產，節(jié)約能源，提高生產效率具有重要的現(xiàn)實意義。

PLC以卓越的性能廣泛應用于工業(yè)控制領域，其作為一種工業(yè)控制計算機，具有功能強大，可靠性高，抗干擾能力強，維修方便等特點，能夠滿足噪音、振動、高溫、低溫等惡劣環(huán)境下的機電設備控制要求。而通過組態(tài)軟件實現(xiàn)PC和PLC通信的目的是為了向客戶端提供動態(tài)數(shù)據(jù)畫面顯示、報表顯示、窗口技術等多種功能，為PLC控制提供了良好的人機界面。

1?系統(tǒng)簡介

中煤哈密能源開發(fā)有限責任公司大南湖七號煤礦壓風制氮車間布置了10臺英格索蘭MH350型螺桿式空壓機，其中4臺為制氮機配套使用，另外6臺為井下風動設備及壓風自救系統(tǒng)供風?？刂品绞綖榭諌簷C本機操作或在ACS4000就地控制柜上進行操作，存在運行狀態(tài)無法遠程監(jiān)控，沒有實時及歷史數(shù)據(jù)查看功能，數(shù)據(jù)不能存儲調用分析，故障報警不能上傳至集控調度等缺陷。本設計采用采用三菱PLC作為控制器，上位組態(tài)軟件采用亞控科技的組態(tài)王軟件對6臺空壓機進行集中監(jiān)控。

2?控制系統(tǒng)構成

控制系統(tǒng)是由上位機監(jiān)控系統(tǒng)、下位機控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等組成。

2.1上位機監(jiān)控系統(tǒng)

2.1.1觸摸屏控制系統(tǒng)

現(xiàn)場控制保留原ACS4000控制柜，富士UG330H-VS4型彩色觸摸屏與下位機通訊實現(xiàn)空壓機控制及實時數(shù)據(jù)顯示。

2.1.2遠程計算機控制系統(tǒng)

遠程計算機上裝有組態(tài)王7.5軟件，其提供多種通訊接口，可很好的與下位機PLC進行通訊。系統(tǒng)主要由主控系統(tǒng)、溫度監(jiān)控系統(tǒng)、壓力監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、報表系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫存儲服務器、WEB服務器等組成。

2.2下位機控制系統(tǒng)

下位機主要控制器件有：中央控制單元采用三菱Q06HCPU，Q61P電源模塊為機架上其它模塊提供5VDC和24VDC電源;輸入模塊QX40及輸出模塊QY40P;模數(shù)轉換模塊Q64AD;串行通訊模塊QJ71C24N-R2。

2.3通訊系統(tǒng)

通訊系統(tǒng)信息傳輸方式：空壓機在運行時本機KT-09B-HV控制器采集運行數(shù)據(jù)，以RS485通訊電纜通過MODBUS RTU通訊協(xié)議及CRC校驗形式傳輸至ACS4000控制柜。在控制柜內，數(shù)據(jù)經(jīng)RS-485/RS422光電隔離中繼器、QJ71C24N-R2 PC串行通訊模塊上傳至CPU，上位機通過BCNet-Q通訊模塊讀取CPU信息。

3?控制系統(tǒng)設計

系統(tǒng)主要由主控系統(tǒng)、曲線系統(tǒng)、報表系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、Web發(fā)布系統(tǒng)和移動客戶端系統(tǒng)7個子系統(tǒng)組成

3.1主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)是空壓機的控制界面系統(tǒng)，在該界面下可實時監(jiān)測空壓機啟停狀態(tài)、運行溫度、運行累積時長、管路壓力及故障狀態(tài)信息。同時，在主控界面可以通過面板上的轉換開關切換自動/手動控制模式。在自動控制模式下，由PLC及組態(tài)程序根據(jù)管路壓力自動、循環(huán)投退空壓機，管理人員在輸入賬號口令后可對投退空壓機壓力值進行設定。在手動控制模式下，空壓機不會隨壓力變化自動啟停，控制人員可通過界面控制按鈕啟?？諌簷C，同時系統(tǒng)會記錄操作人員及操作信息，并支持查詢功能。系統(tǒng)具備空壓機故障狀態(tài)識別功能，在空壓機出現(xiàn)故障時自動停機，同時閉鎖故障空壓機啟動程序，使其無法啟動，待故障信息消除后方可啟動。

3.2曲線系統(tǒng)

曲線系統(tǒng)是由曲線形式顯示、記錄空壓機運行時的實時和歷史狀態(tài)，該系統(tǒng)中創(chuàng)建了實時壓力和溫度曲線界面;歷史壓力曲線溫度曲線界面。在實時曲線界面，6臺空壓機的壓力、溫度以不同顏色曲線標識，實時更新。在歷史曲線界面中，可以選擇查詢某一歷史時段內空壓機歷史運行數(shù)據(jù)曲線。

3.3報表系統(tǒng)

3.3.1實時報表

實時報表主要用于顯示設備啟停記錄和設備運行記錄。在啟停記錄中，系統(tǒng)實時記錄空壓機啟、停時間、單次運行時間等信息。在運行記錄中，系統(tǒng)每小時采集一次空壓機運行參數(shù)，并將其填入運行報表中，每日24：00自動將運行報表按照日期名稱格式保存在歷史服務器中。系統(tǒng)支持實時報表的自動或手動打印功能。

3.3.2歷史報表

在歷史報表中可通過下拉式組合框選擇調閱查看自動保存的運行記錄。

3.4報警系統(tǒng)

當空壓機運行過程中發(fā)生壓力、溫度超限等故障信息或零部件保養(yǎng)周期即將到期時，即會觸發(fā)相應的報警程序，在強制彈出報警窗口的同時觸發(fā)報警語音。報警窗口提供報警日期、報警時間、報警設備名稱、報警類型、報警值等數(shù)據(jù)，便于管理人員迅速發(fā)現(xiàn)故障、判斷故障，縮小故障影響范圍，提升故障處理效率。

3.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

系統(tǒng)每小時或發(fā)生報警信息時自動將運行數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)庫服務器中。在數(shù)據(jù)庫服務器，通過Windows XP/win7系統(tǒng)數(shù)據(jù)源開放標準，實現(xiàn)組態(tài)與SQL或Acess數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲與調用。在本設計中，組態(tài)軟件通過ODBC接口與Acess數(shù)據(jù)庫建立通訊，實現(xiàn)空壓機運行數(shù)據(jù)的存儲、查詢、調用等功能。

3.6WEB發(fā)布系統(tǒng)

利用數(shù)據(jù)庫及WEB服務器，可將預先設計好的部分空壓機運行畫面及相關數(shù)據(jù)發(fā)布至局域網(wǎng)或公網(wǎng)。在登錄發(fā)布服務器網(wǎng)址，輸入預設的賬號和密碼后，即可查看與其權限對應的數(shù)據(jù)和畫面信息。

3.7移動客戶端

本設計創(chuàng)建一個移動客戶端工程，并將工程發(fā)布到局域網(wǎng)或公網(wǎng)。用戶在組態(tài)王手機APP登錄賬號、密碼并輸入發(fā)布服務器網(wǎng)址后，即可進入APP選擇查看發(fā)布變量的實時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)曲線和報警信息等。

4?結語

實際使用表明本控制系統(tǒng)編程策略優(yōu)越，軟硬件匹配，動畫效果直觀，功能實用性強，安全可靠性高，確實提高了空壓機控制的自動化程度，實現(xiàn)了無人值守，提高了生產效率，為煤礦創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟和安全效益。

參考文獻

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[3]?組態(tài)王命令語言函數(shù)手冊.北京亞控公司，2001

作者簡介：曹曉光，1973年10月出生，男，漢族，本科學歷，機電工程師職稱，中級。