關鍵詞：力控,煤礦,通風,PLC,監(jiān)控組態(tài),ForceControl
一、系統(tǒng)概述
主通風機負責礦井通風，保障礦井的安全生產。主通風機的運行情況對整個礦井的安全生產起至關重要的作用，對其進行實時監(jiān)測可以盡早發(fā)現(xiàn)故障，及時處理，有效保障礦井的安全生產。因此，建設一套具有完備監(jiān)測功能的風機在線監(jiān)控系統(tǒng)是非常有必要的。
二、系統(tǒng)設計
礦井主通風在線監(jiān)控系統(tǒng)的設計，主要從以下幾點考慮：
1、風機實時的運行狀態(tài)
系統(tǒng)通過對風機參數(shù)的監(jiān)測，實時準確了解風機運行狀態(tài)、涌出量等，以及風機用電情況、軸承溫度、振動等情況。
2、可靠的報警功能
系統(tǒng)可具體設置參數(shù)闕值，對軸承溫度、風機振動等參數(shù)超過這一值時，及時給出聲光報警信號，便于及時處理。
3、提高設備管理水平
系統(tǒng)及時了解風機運行等情況，為有效避免設備故障提供可靠的技術保障。及時統(tǒng)計用電情況，為生產部門及成本核算部門擬定計劃提供第一手可靠的信息。
2.1 系統(tǒng)架構設計
主通風機在線監(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、上位機等組成。
圖1 礦井通風機在線監(jiān)測系統(tǒng)框架圖
2.2 PLC硬件設計
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關狀態(tài)、電動機接觸器及熱繼電器狀態(tài)、變頻器運行及故障狀態(tài)、風門接觸器狀態(tài)及臺風開到位、關到位狀態(tài)，并控制低壓柜開關的分合閘、電動機的正轉/反轉和變頻/工頻啟動，以及風門的打開和關閉。
（2）模擬量輸入輸出模塊主要對風機負壓及流量、電動機溫度和振動、變頻器輸出轉速和電流、低壓柜的電力參數(shù)等進行AD轉換。
（3）通信模塊負責與各低壓柜內的電參數(shù)采集模塊、上位機進行通信。
2.3 上位機監(jiān)控軟件設計
通風機參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)配備RJ45以太網(wǎng)接口，軟件接口OPC協(xié)議，通過礦井地面光纖主干環(huán)網(wǎng)向礦井信息與自動化系統(tǒng)上傳信息，實現(xiàn)遠方對風機設備實行監(jiān)測、監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享等功能。
上位機監(jiān)控系統(tǒng)功能如下：
1）監(jiān)測主風機、電機的運行狀態(tài)（運行、備用、檢修、故障），監(jiān)測電機的軸承溫度、電機定子溫度。監(jiān)測風道氣流的靜壓、全壓、風量、風速、溫度。監(jiān)測電機的電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電度、無功電度。
2）對電機前后軸承溫度、電機定子溫度、電機電壓、電機電流、靜壓、全壓、振動、風流中瓦斯?jié)舛鹊葏?shù)提供歷史信息的查詢打印，重要參數(shù)超限時實時報警，可由用戶設置報警上下限。
3）可實時記錄風機開關傳感器狀態(tài)，以及每個主電機實施開停動作的具體時刻，并且可根據(jù)要求生成報表。
4）監(jiān)測高壓柜電壓、電流、有功功率等參數(shù)，監(jiān)測斷路器、接觸器、操作狀態(tài)轉換開關、保護動作信號等參數(shù)。模擬量傳感器檢測參數(shù)、主電機電壓、電流等動態(tài)參數(shù)按合理的時間密度記錄（風道環(huán)境參數(shù)由安全監(jiān)測系統(tǒng)采集），并生成趨勢曲線圖。
5）監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠按不同的條件查詢，并且便于打印輸出，授權的網(wǎng)絡終端用戶能夠遠程查看監(jiān)測數(shù)據(jù)。
6）提供程序及數(shù)據(jù)安全管理功能，不同的用戶可設置不同的權限，防止未授權用戶修改監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)。
7）風機在線監(jiān)控子系統(tǒng)就近接入環(huán)網(wǎng)交換機，通過工業(yè)以太網(wǎng)快速接入全礦綜合自動化平臺，提供OPC接口與自動化平臺無縫連接，實現(xiàn)風機的監(jiān)控和數(shù)據(jù)共享。
8）可實現(xiàn)風機的遙控自動啟停、自動倒換和遙控“反風”運行功能。可實現(xiàn)多種控制方式：本地手動、本地自動、遠程手動、遠程自動。
圖2 礦井通風機在線監(jiān)測主畫面
三、總結
本套系統(tǒng)已得到成功應用，現(xiàn)場運行情況良好，實現(xiàn)了現(xiàn)場數(shù)據(jù)遠傳和設備遙控的目的，使得管理人員在遠離監(jiān)測現(xiàn)場的情況就可以得知風機的運行情況并進行遙控。同時具有一定組態(tài)軟件知識的人員也可以進行系統(tǒng)的二次開發(fā)。使用力控組態(tài)軟件作為OPC 的服務器也為網(wǎng)絡通訊和數(shù)據(jù)的遠傳提供了一種可行性的方案。
