基于PLC和組態軟件的煤礦風機監控系統的設計

張樂樂 李強

【摘 要】 本文主要對煤礦內使用的風機監控系統在PLC技術下的應用進行了介紹，在該系統中主要對傳感器以及變頻器進行了有效應用，可以實時對風機在運行時的狀態和發生的故障進行監控，使風機在遠程監控的過程中獲得綜合保護，礦井的安全生產也得到了非常有效地提高。

【關鍵詞】 煤礦 ?PLC技術 ?風機監控系統

煤礦在井下生產的需要有非?？煽康陌踩?。依據過往的統計事故，井下出現安全隱患有很大一部分因素是因為通風不順暢、風機設備發生故障。所以，在礦井下必須保證風機在正常條件下運行，實時保持空氣暢通、及時排除毒害氣體。在實際的工作需求中，一般通過計算機控制、傳感器、網絡以及變頻技術調節和控制風量的大小，有效的診斷風機出現的故障，依照實際需求對風機進行自動控制，實時在線監控風機在運行時的狀態對礦井生產安全性的提高有著極其重要的意義。

1 風機在線監控系統的功能特點

1.1 功能

風機的在線監控能夠實現自動化控制風機的起、停以及正反轉的過程，在風機的運行過程實時監測和存儲數據且可以及時共享在網絡中。運行時如果發生異常可以及時發出警報，可以有效避免人工觀察數據時存在的紕漏。系統能夠封鎖PLC信號，從而變自動控制為手動控制。

1.2 特點

（1）系統具有較高的穩定性。系統使用集成電路，對所需要的元器件的使用壽命基本沒有影響，而且PLC控制系統對煤礦生產的惡劣環境可以有更加良好的適應。

（2）有較高的自動化集成度。系統能夠實現自動控制風機，自動收集風機的運行參數，在發生故障時也可以發出報警。而且該系統也留有可以擴展的空間，能夠實現風機的在線故障診斷。

（3）操作安全性提高。對應操作系統的不同，該系統對應的密碼保護級別也不同。在平時的操作中風機的起、停都需要級別比較高密碼保護，有效防止非專業人員的誤操作，從而可以最大限度地保證風機在安全穩定的條件下運行。

2 風機監控系統硬件設計

風機監控系統主要分為自動調整風量與自動監控風機運行狀態，系統硬件主要以PLC技術為核心，其余組成部分還包括傳感器、變送器、溫度巡檢儀、報警器以及上位機等，通過組態軟件進行監控。在設備的控制層，采集輸出數據信號主要使用控制柜來完成數據信號。再通過變頻器來調節送風量，在保證礦井中的空氣質量符合規定標準的同時也可以對風機高效使用，從而節約資源。

使用PLC技術組成模塊主要分為：電源、CPU、模擬量輸入以及通訊模塊等。需要對數據進行實時采集，以及采集風門的狀態和溫度報警的狀態，也擔負著風門開關驅動、風機的起動、停止以及正反轉的任務。而精確地采集運行參數是對系統自身穩定運行的重要保證，風機監控系統主要使用具有變送器且標準輸出電流范圍在4～20mA之間的傳感器，有效地使傳輸信號放大，從而保證系統遠端可以準確穩定地接收對信號。

判斷風機在工作過程中的狀況與發生故障的信息的依據是對其振動參數進行判斷，通過傳感器進行風機軸承的振動檢測，與之前預先設置的振動峰值等信息相比較，來對風機在當前運行的狀況進行判斷，PLC技術主要用來獲得在軸承位置傳感器產生的振動信息，比較之后能夠獲得風機潛在的故障影響，為以后的檢修維護提供主要的依據。

3 風機監控系統軟件設計

風機監控的軟件系統設計主要分為監控上位機的設計以及總控中心PLC技術部分的設計。這兩部分的軟件在通信實現后可以共同控制整個系統。

PLC程序部分主要使用的開發工具是STEP7，該工具主要功能包括主控程序、初始化系統、收集采樣測試參數、模擬量輸入、模擬量輸出以及診斷故障報警等。在初始化系統的部分既包括初始化各種預先設置的參數值，還具有檢測硬件系統和電源等，在確認程序正確無誤之后，完成該系統的啟動控制。PLC程序主要依據風機操作規定的標準流程進行設計，所以該程序必須按照操作風機標準規定執行流程，設定前，必須是在之前規定的一個步驟已經完成以后，才可以執行下一個步驟的程序，以此來保證該系統可以在穩定和可靠的條件下運行。比如說，CPU在沒有監測出風門應該具有的開到位以及關到位發出的信號的時候，控制風機啟動以及停止控制的設計程序就絕對不可以被執行。

上位機的組態軟件設計主要通過組態王6.5進行，此軟件具有比較方便高效的構建工程，能夠較快地完成上位機監控軟件的界面，從而為能夠滿足在控制風機的過程中需要的各類設計報表提供出報表系統和非常豐富的內部函數。在獲得風機運行過程中的各種參數以后，上位機進行實時畫面模擬，在對實時數據進行顯示、提供報表查詢以及提前預警故障等幾項措施完成對風機的監控。

4 結語

確保煤礦風機可以穩定的運行是提高礦井生產的安全性的重要依據，本系統的設計是使用變頻器對風機進行調速，節約能效，增大效率，增加風機可以使用的壽命，對于平時的維護提供出了大量的數據，再應用PC機和PLC技術進行通信，實現長距離對風機進行自動控，從而極大地提高了企業在生產過程中的自動化水平，有效地縮減了人力消耗，實現風機設備的無人值守。