礦井提升機上位機監控管理系統設計

摘 要：在礦井提升機工作現場，為了進一步提高電控系統的安全性和穩定性，上位機監控系統和電氣控制系統要求同步運行。通過實時數據通訊，上位機將提升機各部分的實時狀態和工作情況在人機界面上以文字、圖形和動畫的形式傳遞給提升機操作人員。同時上位機監控系統還有數據記錄功能，將現場采集的數據實時記錄到PC中，方便了提升機的維護。

關鍵詞：上位機；提升機；監控

引言

礦井提升機是煤礦安全生產的重要設備，對煤礦的生產、運輸起著重要作用，因此，安全、可靠、靈活的提升機控制系統顯得至關重要。為了更直觀的反映提升機系統運行過程狀態變化，以及報警故障更直接的顯示、反映問題，提升機控制系統引入了上位機系統做監控使用，保障安全生產過程實時顯示。

1 上位機的結構和功能

上位機系統的由工控機、UPS電源及通訊模塊等硬件部分和組態軟件等軟件部分共同組成。提升機電控系統的上位機除了直觀的顯示提升機的運行狀態和故障記錄功能以外，還要有常用的參數設定功能。

操作人員通過和上位機給出的提升機運行狀態和運行曲線的配合來完成提升和下放的任務；當有故障發生時，故障畫面可以顯示詳細的故障信息并且實時報警；故障記錄畫面可以按時間順序自動記錄下各種故障代碼，便于操作人員完成提升機的維護工作。

2 組態軟件的選擇

組態軟件是進行數據采集和過程控制的專用軟件，它是為用戶提供快速構建工業控制監控系統的軟件工具[1]。Siemens公司的組態軟件WinCC是Windows Control Center的簡稱。WinCC集成了Microsoft SQL Server數據庫，含有多種標準接口可以與自動化系統無縫集成，同時編程系統非常完善[2]。WinCC依靠其集成的ODBC/SQL數據庫作為數據處理，通過HMI和各種腳本程序來實現對工業現場的監控，并集成了多種通訊協議來保障監控的實時性和準確性。

3 上位機監控系統設計

上位機監控系統作為人機界面（HMI），要求能夠以動態的、可視化的界面來反映自動控制任務的工作過程[3]。在提升機的上位機監控系統設計中，其軟件設計框圖如圖1所示。為了完成提升機的監控任務，上位機的設計思路從系統狀態、系統故障和重要參數三個大方面分別設計。系統狀態是從整體上反映提升機運行狀況的各種參數，上位機需要實時的將提升機的系統狀態顯示出來。系統故障是指在上位機中添加提升機的安全回路監視以及報警記錄功能。上位機還需要實時連續記錄一些重要參數，如變頻器電流、運行速度和生產報表等。

監控系統主畫面如圖2所示。上位機監控的參數包括提升行程、提升信號、速度反饋、速度給定、電機軸溫度、電樞電流等。通過對提升行程和速度的實時監測來反映提升機的運行狀態，同時監控電樞電流來間接監控提升力矩，防止提升過載。如果任意一個監控參數不在正常范圍內，則報警模塊立即啟動并發出聲光報警信號，并配合安全回路實施安全制動，確保系統和人員的安全。

安全回路畫面如圖3所示。上位機通過傳感器監測安全回路的實時狀態，通過安全回路畫面，操作人員可以了解整個安全回路的狀態，當有安全回路斷開時，可以在上位機畫面中找到故障的原因和位置。

運行曲線畫面如圖4所示，此畫面里添加了速度曲線、電流曲線、形成曲線控件。通過此畫面，可以直觀的看到提升機的運行趨勢。

上位機故障記錄畫面如圖5所示。此畫面通過主控PLC自動判斷提升機故障的故障類型，并且以時間為標簽記錄故障發生時的重要參數。

4 結束語

上位機由工控機等硬件部分和組態軟件等軟件部分組成，可以實現對提升機的在線監控。WinCC作為監控系統設計的組態軟件，完成了提升機上位機監控管理系統的設計。上位機通過MPI通訊方式與PLC之間實時數據通信，更直觀的展現出了提升機系統提升過程中的數據變化。與以往指示燈相比，更容易判斷運行過程中出現的故障，使整個提升過程可視化，將現場采集的數據實時記錄到PC中，方便了提升機的維護[4]。

參考文獻

[1]馬國華.監控組態軟件及其應用[M].北京：清華大學出版社，2001.

[2]西門子公司.深入淺出西門子WinCC v6.0[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004.

[3]樊曉虹，何鳳有，馬志勛.交-交變頻提升機上位機監控與診斷系統研究[J].煤炭工程，2007（7）：96-98.

[4]劉志明，許軍，林濤.基于PLC和觸摸屏的全數字礦井提升機監控系統[A].第十六屆全國煤礦自動化學術年會暨中國煤炭學會自動化專業委員會學術會議論文集[C].2006.