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一、系統(tǒng)概述
主通風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)礦井通風(fēng)，保障礦井的安全生產(chǎn)。主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況對(duì)整個(gè)礦井的安全生產(chǎn)起至關(guān)重要的作用，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)可以盡早發(fā)現(xiàn)故障，及時(shí)處理，有效保障礦井的安全生產(chǎn)。因此，建設(shè)一套具有完備監(jiān)測(cè)功能的風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)是非常有必要的。
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
礦井主通風(fēng)在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要從以下幾點(diǎn)考慮：
1、風(fēng)機(jī)實(shí)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)
系統(tǒng)通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確了解風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、涌出量等，以及風(fēng)機(jī)用電情況、軸承溫度、振動(dòng)等情況。
2、可靠的報(bào)警功能
系統(tǒng)可具體設(shè)置參數(shù)闕值，對(duì)軸承溫度、風(fēng)機(jī)振動(dòng)等參數(shù)超過(guò)這一值時(shí)，及時(shí)給出聲光報(bào)警信號(hào)，便于及時(shí)處理。
3、提高設(shè)備管理水平
系統(tǒng)及時(shí)了解風(fēng)機(jī)運(yùn)行等情況，為有效避免設(shè)備故障提供可靠的技術(shù)保障。及時(shí)統(tǒng)計(jì)用電情況，為生產(chǎn)部門及成本核算部門擬定計(jì)劃提供第一手可靠的信息。
2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)以S7-300PLC為核心，主要由傳感器、電力參數(shù)采集模塊、PLC、上位機(jī)等組成。
圖1 礦井通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架圖
2.2 PLC硬件設(shè)計(jì)
S7-300PLC的硬件主要由電源模塊、CPU、數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、通信模塊組成。
�。�1）數(shù)字量輸入輸出模塊主要用于低壓柜控制方式及開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電動(dòng)機(jī)接觸器及熱繼電器狀態(tài)、變頻器運(yùn)行及故障狀態(tài)、風(fēng)門接觸器狀態(tài)及臺(tái)風(fēng)開(kāi)到位、關(guān)到位狀態(tài)，并控制低壓柜開(kāi)關(guān)的分合閘、電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)和變頻/工頻啟動(dòng)，以及風(fēng)門的打開(kāi)和關(guān)閉。
�。�2）模擬量輸入輸出模塊主要對(duì)風(fēng)機(jī)負(fù)壓及流量、電動(dòng)機(jī)溫度和振動(dòng)、變頻器輸出轉(zhuǎn)速和電流、低壓柜的電力參數(shù)等進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。
（3）通信模塊負(fù)責(zé)與各低壓柜內(nèi)的電參數(shù)采集模塊、上位機(jī)進(jìn)行通信。
2.3 上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
通風(fēng)機(jī)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配備RJ45以太網(wǎng)接口，軟件接口OPC協(xié)議，通過(guò)礦井地面光纖主干環(huán)網(wǎng)向礦井信息與自動(dòng)化系統(tǒng)上傳信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備實(shí)行監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享等功能。
上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功能如下：
1）監(jiān)測(cè)主風(fēng)機(jī)、電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行、備用、檢修、故障），監(jiān)測(cè)電機(jī)的軸承溫度、電機(jī)定子溫度。監(jiān)測(cè)風(fēng)道氣流的靜壓、全壓、風(fēng)量、風(fēng)速、溫度。監(jiān)測(cè)電機(jī)的電壓、電流、頻率、有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、有功電度、無(wú)功電度。
2）對(duì)電機(jī)前后軸承溫度、電機(jī)定子溫度、電機(jī)電壓、電機(jī)電流、靜壓、全壓、振動(dòng)、風(fēng)流中瓦斯?jié)舛鹊葏?shù)提供歷史信息的查詢打印，重要參數(shù)超限時(shí)實(shí)時(shí)報(bào)警，可由用戶設(shè)置報(bào)警上下限。
3）可實(shí)時(shí)記錄風(fēng)機(jī)開(kāi)關(guān)傳感器狀態(tài)，以及每個(gè)主電機(jī)實(shí)施開(kāi)停動(dòng)作的具體時(shí)刻，并且可根據(jù)要求生成報(bào)表。
4）監(jiān)測(cè)高壓柜電壓、電流、有功功率等參數(shù)，監(jiān)測(cè)斷路器、接觸器、操作狀態(tài)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、保護(hù)動(dòng)作信號(hào)等參數(shù)。模擬量傳感器檢測(cè)參數(shù)、主電機(jī)電壓、電流等動(dòng)態(tài)參數(shù)按合理的時(shí)間密度記錄（風(fēng)道環(huán)境參數(shù)由安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集），并生成趨勢(shì)曲線圖。
5）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠按不同的條件查詢，并且便于打印輸出，授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)終端用戶能夠遠(yuǎn)程查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。
6）提供程序及數(shù)據(jù)安全管理功能，不同的用戶可設(shè)置不同的權(quán)限，防止未授權(quán)用戶修改監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)。
7）風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控子系統(tǒng)就近接入環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)快速接入全礦綜合自動(dòng)化平臺(tái)，提供OPC接口與自動(dòng)化平臺(tái)無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)共享。
8）可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的遙控自動(dòng)啟停、自動(dòng)倒換和遙控“反風(fēng)”運(yùn)行功能�？蓪�(shí)現(xiàn)多種控制方式：本地手動(dòng)、本地自動(dòng)、遠(yuǎn)程手動(dòng)、遠(yuǎn)程自動(dòng)。
圖2 礦井通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)主畫(huà)面
三、總結(jié)
本套系統(tǒng)已得到成功應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況良好，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和設(shè)備遙控的目的，使得管理人員在遠(yuǎn)離監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的情況就可以得知風(fēng)機(jī)的運(yùn)行情況并進(jìn)行遙控。同時(shí)具有一定組態(tài)軟件知識(shí)的人員也可以進(jìn)行系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)。使用力控組態(tài)軟件作為OPC 的服務(wù)器也為網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳提供了一種可行性的方案。
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