基于NX和PLC的煤礦主扇風機虛擬仿真系統

朱紅星

【摘 要】本文用NX仿真軟件建立煤礦主扇風機的三維仿真模型，并通過OPC協議連接KepServer，再將KepServer和西門子S7-1200PLC進行通訊，實現了主扇風機模型的半實物仿真控制。

【關鍵詞】虛擬仿真；PLC；OPC

中圖分類號： TM571.61-2；G712 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）35-0238-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.35.103

Virtual simulation system of main fan in Coal Mine Based on NX and PLC

ZHU Hong-xing

（Chen silou coal mine of Henan Energy Co.，Ltd.Henan Yongcheng 476600，China）

【Abstract】In this paper， the three-dimensional simulation model of main fan in coal mine is established by NX simulation software. It is connected to KepServer through OPC protocol.Then KepServer and Siemens S7-1200 PLC are communicated to realize the hardware-in-the-loop simulation control of main fan model.

【Key words】Virtual simulation；PLC；OPC

0 引言

煤礦主扇風機作為煤礦安全生產最主要的運轉設備之一，擔負著井下排除粉塵、渾濁氣流和傳送新鮮氣體的責任。隨著煤礦自動化程度的不斷提高，目前絕大部分煤礦主扇風機已實現基于PLC的在線監控系統。在線監控系統的廣泛應用對值班人員、運維人員的技術水平提出了更高的要求，急需方便、快捷的培訓方式。但是由于主扇風機運行的重要性，通常一個月左右才進行一次風機倒換，且對倒換時間有嚴格要求，因此其在線監控系統無法進行日常培訓。

為提高主扇風機運維人員技術水平和運維效率，本文設計了一套基于NX和PLC的煤礦主扇風機虛擬仿真系統。

1 系統設計

1.1 系統需求

（1）控制功能

手動控制功能：PLC能夠對單一設備進行單獨控制，分別是PLC輸出點能夠對風機前軸電機、后軸電機進行開?？刂?；PLC輸出點能夠對風道風門進行開、停、關控制；PLC輸出點能夠對進線柜、母聯柜進行分合閘控制。

一鍵啟?？刂乒δ埽涸诖四Ｊ较?，可以在虛擬模型上實現一鍵啟停功能，PLC能夠按照操作規程自動控制進線柜、電機、風門等設備控制。

一鍵倒風機控制功能：在此模式下，可以實現一鍵切換2臺風機的倒換功能。

（2）狀態量模擬功能

實時模擬通風機（設備）性能參數：礦井負壓、流量、風速、全/靜壓等。

實時模擬風機的電量參數：電流、電壓、功率等。

實時模擬設備的狀態參數：振動烈度、定子及軸承溫度。

實時模擬風門位置。

1.2 系統設計

虛擬仿真系統整體結構分為主控制器、虛擬對象、監控終端等三部分。

主控制器：選用西門子S7-200Smart系列PLC作為主控制器，型號為ST20 DC/DC/DC。

被控對象：礦井風機虛擬仿真模型

監控終端：筆記本電腦

整個控制系統設備及設備清單如表1所示。

2 仿真模擬

2.1 仿真模擬原理

本方案采用西門子NX進行建模及機電概念設計，通過KEPserver將NX中機電概念設計模塊與西門子PLC S7-200Smart連接，實現了PLC模塊控制三維模型運動及一些主要功能，主要配置流程如圖2所示。

2.2 建立三維模型

本系統采用西門子NX12.0軟件對三維模型仿真設計，將設計階段所需要的礦井風機各種設備在仿真環境里建立起來，如圖3所示。建立基本機電對象并設置運動副、約束等，接著進行外部信號配置及信號映射。

3 結論

本文介紹了基于西門子PLC和NX三維軟件的礦井通風機虛擬仿真系統。系統能夠實現真實PLC對虛擬通風機各種執行機構的控制，并能模擬通風機各種關鍵參數。本系統具有結構簡單、可靠性高、功能齊全等特點，其應用能夠大大提高礦井通風機運維人員的專業技能。

【參考文獻】

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