基于PLC的礦井風機遠程監控系統的設計研究

孫佳

（1.中北大學，山西太原030051；2.北京首寶核力設備技術有限公司，河北唐山063200）

基于PLC的礦井風機遠程監控系統的設計研究

孫佳1，2

（1.中北大學，山西太原030051；2.北京首寶核力設備技術有限公司，河北唐山063200）

參考國內外遠程監控系統的發展現狀，根據礦井風機實際分布狀況，設計出以可編程邏輯控制器PLC為核心的調度控制主站。通過數據模擬對程序進行測試，使界面能正常顯示實時模擬參數數據（如風機的風量、風壓、軸溫、電流、電壓等）。通過實驗調試的方法檢驗風機變頻調速及啟動、停止、正反轉等控制功能。

PLC；組態軟件；監控系統；通風機

引言

隨著各類礦業生產規模不斷擴大，產能釋放趨于穩步增長，生產安全成為國內外企業最關心的問題。而在礦井生產過程中，通風系統的安全是造成各類事故的首要殺手，風機則成為了通風系統中的重點研究對象。

對于礦井安全生產而言，風機是至關重要的重點設備，通風機為礦井提供新鮮空氣、稀釋井下有害有毒及爆炸性氣體，保證工人在井下安全作業。風機的運轉情況是否正常與井下風量是否充足有著直接的關系，國內的風機普遍能耗較高，風機老化或風阻加大會造成不良的通風效果，因此，對煤礦風機工作狀態的遠程實時監控十分必要，這樣可以預防發現并及時處理故障，實現生產過程中的集中監控。本次研究為礦井及工業開發等工程項目中的監控系統提供了非常實用的參考價值［1］。

1　研究及設計內容

主要通過監測風機的各種傳感器輸出信號到PLC的監控系統，完成數字信號和模擬信號的相互轉換，繼而控制風機的工作效率，PLC的輸出信號通過WINCC軟件創建界面顯示在可視顯示屏上，通過局域網實現共享，建立成為可以實時監控的報警系統，圖1為總體設計圖。

圖1　系統總體設計

2　系統控制方案

本系統由PLC控制兩臺變頻器、風機的變頻切換以及聲光報警器的運行。風機運行時，傳感器也同時開始進行工作，采集空氣中瓦斯濃度數據并進行監測和分析；同樣傳感器可以采集周邊環境中的風壓、風機運行溫度等數據分析并進行處理，不同的傳感器采集不同種類的數據進行分析。由傳感器獲取的信號經過PLC將模擬量轉化為數字量，并且與先前設置的參數進行對比分析后，然后信號又經過PLC將數字量轉化為模擬量，最后轉換成所需電壓值通過變頻器來對風機轉速進行調節［2］。系統控制圖如下頁圖2所示。

3　系統監控程序設計

為了能夠更好地對主風機系統進行監控，需要使用WINCC在上位機編輯開發程序，用于監測和控制。編輯開發的主監控系統，要能將風機運行過程中的各種重要參數和信號都反映出來，同時，還可以實現操作人員與機器的交流，保障系統功能的完全實現。它在上位機軟件中居于核心地位，是重要的核心部分［3］。

圖2　系統控制圖

通過STEP7 OS的網站編譯，設備需要主監控程序直觀顯示在WinCC變量站。這些變量需要控制輸入輸出條件和監控模擬顯示能力，根據具體設計的主要監控程序圖，這些變量都有自己對應的輸出區域，動態組態的輸出區域和可變的動作都會導致不同的結果配置，變量的輸出受到來自各個區域不同動作的影響，達到了直接操作變量和動態顯示的效果［4］。主監控程序人機交互界面，主要反映主通風機系統運行狀態的相關信息和控制功能。一般來說，有數據監測區、設備監控區兩部分組織。溫度、振動、電流電壓、負壓等值的模擬量，可以通過數據監測區進行動態監測和分析。與風機啟動關聯的進線柜、工作風門、油站、軟啟動柜等設備信息可以在設備監控區內進行監控。

4　結語

本文對礦井通機自動監控系統進行深入研究，并對主要設計內容及過程進行了描述說明，該系統不僅能夠實時遠程監控礦井風機各項參數進行分析對比，極大程度地排除了井下空氣安全隱患，而且變頻控制通風機更加經濟節能，大大減少了煤礦企業的經濟負擔。

［1］張鳳珊.可編程序控制器及電氣控制［M］.北京:中國輕工業出版社，2003.

［2］黃文慧.礦井風機監控系統研究［D］.武漢:武漢工程大學，2012.

［3］閆鑫，戴鵬，萬紫嫣.礦井主扇風機監控系統的研究應用［J］.工礦自動化，2013（4）:237-239.

［4］吳奇，葉俊峰.基于PLC的礦井通風機遠程監控系統［J］.煤礦機械，2015（1）:259-261.

（編輯：賈娟）

The Design of the Mine Ventilator Remote Monitoring System Based on PLC

Sun Jia1，2
（1.North University of China，Taiyuan Shanxi 030051；2.Shoubao Nuclear Equipment Technology Co.，Ltd.，Tangshan Hebei 062300）

Refer to the current development of remote monitoring system at home and abroad and actual distribution of the mine fan，this paper designed with programmable logic controller PLC as the core of scheduling controlling center.Through data simulation testing program，the interface can display the real-time simulation of normal parameter data（such as fan air volume，air pressure，temperature，current，voltage，etc.）.Through the method of experimental debugging test fan frequency control of motor speed and start，stop，and reversing control functions.

PLC；configuration software；monitoring system；fan

TP277

A

2095-0748（2016）13-0115-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.13.46

2016-05-21

孫佳（1988—），女，山西陽泉人，中北大學在讀工程碩士，現就職于北京首寶核力設備技術有限公司，研究方向：電子信息與通信工程。