基于LabVIEW的礦井提升機監控系統研究

楊 林

(1. 貴州省機械工業學校實訓中心，貴陽市 551400；2. 貴州大學機械工程學院，貴陽市 550025)

基于LabVIEW的礦井提升機監控系統研究

楊 林

(1. 貴州省機械工業學校實訓中心，貴陽市 551400；2. 貴州大學機械工程學院，貴陽市 550025)

隨著我國對于生產安全不斷重視以及信息化事業的不斷發展，煤炭產業中對生產中的各個環節進行實時監控也成為落實安全生產政策的重要環節在煤礦生產中，礦井提升機的承擔的核心功能就是提升才出來的原煤、開采工具、工作人員的裝置，是煤礦正常工作的不可或缺的部分，因此對礦井提升機的監控顯得尤為重要。本文設計了基于LabVIEW的礦井提升機監控系統，實現了對礦井提升機的實時監控，有著十分重要的工業意義。

礦井提升機，LabVIEW，監控系統

0 引言

隨著我國對于生產安全不斷重視以及信息化事業的不斷發展，煤炭產業中對生產中的各個環節進行實時監控也成為落實安全生產政策的重要環節。礦井提升機通常被行業叫做礦山的咽喉，它是礦山最重要的關鍵設備之一，同時它也是地下礦業作業過程中與外界世界溝通的唯一通道，肩負著原始礦產、各類物資、員工等的重要運輸責任。對提升機來說，運行的安全性與可靠性是至關重要的。但是傳統的礦井提升機面臨調速性能較弱，在很多方面都存在各種的安全隱患。伴隨著科技的進步，其中尤為重要的是計算機的發展和PLC技術以及虛擬技術的提升，利用良好的控制技術在礦井提升機上，可以使安全性、可靠性以及精度都達到非常好的效果，因此利用現有的先進技術對礦井提升機實時監控就顯得非常重要。針對這一重要性，本文提出了基于LabVIEW以及多功能數據采集卡的礦井提升機監控系統，國內外有很多學者都將LabVIEW或者監控系統運用于很多領域[1-9]，本文嘗試運用LabVIEW實現對礦井提升機的實時監控。

1 礦井提升機

礦井提升機是一種應用于煤炭等開采行業的裝置，承擔著礦井的輸送任務。礦井提升機的基本結構由以下幾個部分組成的：提升機的電動機部分、減速器部分、摩擦系統、制動系統、速度控制系統等。礦井提升機按照提升鋼絲的工作方式來劃分可以分為：纏繞式礦井提升機和摩擦式礦井提升機。纏繞式礦井提升機又因為卷筒的個數可以區分為：單卷筒和雙卷筒兩種。由于礦井提升機在礦產工業中占據著十分重要的安全地位，所以對于其安全的監控，是現代提升機控制中的重要環節。傳統的監控系統中采用微型計算機主要對于以下參數進行監控：①提升機在提升過程中各工況參數監視；②各主要設備運行狀態監視；③各傳感器采集的參數的監視。主要為了實現在各類問題出現之前就可以提前預判記性處理，盡量減少事故的發生，并對各被監視參數進行存貯、保留或打印輸出，甚至與上位機聯網，合并于礦井監測系統中[11]。

2 虛擬儀器及LabVIEW簡介

虛擬儀器顧名思義就是用戶在通過在計算機上搭建平臺，根據對測控對象的需要來定義和設計儀器的測試功能，使用者通過計算機上的操作就如果自己在使用測控儀器一樣對測試對象進行測控。虛擬儀器最為重要的理念就是通過計算機的軟件和硬件的結合，將傳統技術領域中需要硬件或者電路的技術虛擬化或者說是軟件化，極大的減少了成本，提高了整個系統的功能與靈活性。目前，虛擬儀器技術在國內外發展很快，以美國NI公司為代表的一批廠商已經在市場上推出了基于虛擬儀器技術而設計的商品化儀器產品。虛擬儀器的構成如圖1所示。

圖1 虛擬儀器結構圖

虛擬市場上最為出名的就是美國NI公司推出最為流行的虛擬儀器編程語言LabVIEW，LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程平臺）是美國National Instruments公司推出的一種基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發工具，帶有大量的內置功能，能夠完成仿真、數據采集、儀器控制、測量分析和數據顯示等任務。其內部集成了上千種儀器和測量設備驅動。通過優化代碼，可將程序的執行速度提高到與編譯C語言程序相當的程度。在LabVIEW圖形化開發環境下，無需編寫代碼文本命令行即可獲得強大的開發工具，大大提高了編程效率。它的工作原理就是把測控對象與各種儀器連接，然后最后將所測得的數據輸入計算機內，最后通過計算機對數據進行處理，來得以對測控對象進行測量控制以及監控。

3 礦井提升機監控系統的構成

圖2 監控系統示意圖

基于LabVIEW軟件的礦井提升監控系統是采用模塊化的構思來進行組建的。首先，建立一個主模塊，其他子模塊將通過主模塊入口來進行調用，通過各類傳感器對參數進行實時采集，然后進行處理，最終以曲線的顯示在計算機屏幕上，并且包括數據記錄，監控信息等功能。根據礦井提升機監控實際需求，我們確定了監控系統示意圖如圖2所示。用戶可以在監控指揮中心查看實時的監控情況，通過顯示器可以得知監控數據的動態情況。整個系統從功能上來劃分，如圖3所示具有以下幾個子系統：傳感器數據采集子系統、數據傳輸子系統、報警子系統、數據存儲子系統、故障應對子系統。其中故障應對子系統中包括故障原因的提示以及簡單的故障處理辦法，如果比較嚴重的故障，將會啟動緊急停止程序，將會終止機器的運行，并且發出警報通過無線技術通知相關負責人員進行處理。其中礦井提升機比較常發的故障有如下幾類情況：1、設備溫度過高；2、減速器齒輪突然斷裂；3、液壓缸漏油、油壓不穩定等[12]。故障應對子系統還具有對數據庫文件進行查詢的功能，可以獲得所連接設備的運行狀態，并可對故障的內容進行輸出（打印或者電子版本），為分析事故原因、調查設備故障等提供參考。

圖3 監控系統以及子系統

4 結論

綜上所述，在充分理解礦井提升機運行原理之上，開發了基于LabVIEW的礦井提升機的監控系統，與傳統的礦井提升機監控系統相比，具有較大的優越性，因此，本文提出的基于LabVIEW的礦井提升機的控制系統具有很有的工業價值，實際運行表明，系統穩定可靠，提升了企業的安全保障系數。

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Study on Monitoring System for Mine Hoist Based on LabVIEW

YANG Lin
(1. School of mechanical engineering, Guizhou University, Guiyang, China; 2. Training Center, Guizhou Machinery Industry School, Guiyang, China)

With the constant attention to the safety of production and the continuous development of information technology, the coal industry in the production of all aspects of real-time monitoring has become an important part of implementing the policy of production safety in coal production. In the coal mine production, the main function of mine hoist is to rise the raw coal, mining tools, staff is an important part of the normal work of the mine industry, so monitoring of the mine hoist is very important. In this paper, the mine hoist monitoring system based on LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) is proposed, which perform the real-time monitoring of mine hoist, have meaningful industrial significance.

Mine hoist; LabVIEW; Monitoring system

TP311

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.12.017

楊林，女，(1988-)，本科雙學士學位，碩士研究生在讀，講師，主要研究方向：機電一體化。

本文著錄格式：楊 林. 基于LabVIEW的礦井提升機監控系統研究[J]. 軟件，2016，37（12）：74-76