煤礦壓風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

王明明

摘要：近些年來，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，推動了各個領(lǐng)域的發(fā)展得到了突飛猛進(jìn)的提高，然而，在煤礦開發(fā)領(lǐng)域中，我國煤礦多為井工開采，巷道掘進(jìn)過程中使用大量的氣動設(shè)備，壓風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)著礦井的壓縮空氣的生產(chǎn)任務(wù)，為風(fēng)鎬、風(fēng)鉆以及其它工具提供動能。傳統(tǒng)的單臺獨(dú)立控制、人工開停機(jī)的操作工藝，已經(jīng)很難保證壓縮空氣的供氣質(zhì)量，也不利于對壓風(fēng)機(jī)的維護(hù)管理，為解決該問題，基于此，本文就煤礦壓風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用進(jìn)行了具體闡述，從而提高了壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行的安全性、可靠性，提高了安全生產(chǎn)和管理水平，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制、實(shí)現(xiàn)無人值守，降低了工人勞動強(qiáng)度，大大提高了該礦壓風(fēng)機(jī)工效及生產(chǎn)管理水平。

關(guān)鍵詞：煤礦壓風(fēng)機(jī);遠(yuǎn)程自動;控制系統(tǒng);研究與應(yīng)用

引言

壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)過程中重要的系統(tǒng)之一。傳統(tǒng)的煤礦用壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)自動化水平低，存在著過于依賴手動操作、操作人員勞動強(qiáng)度大、設(shè)備空載率大、系統(tǒng)故障維護(hù)困難、生產(chǎn)效率低等現(xiàn)象。煤礦壓風(fēng)自動控制系統(tǒng)除完成壓風(fēng)機(jī)的單機(jī)控制外，還可以通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸接口與設(shè)置在壓風(fēng)機(jī)房的PLC控制柜連接，由調(diào)度監(jiān)控指揮中心監(jiān)控壓風(fēng)機(jī)等相關(guān)設(shè)備，最終實(shí)現(xiàn)壓風(fēng)機(jī)房的“無人化值守”，實(shí)現(xiàn)信息化、自動化控制，提高工作效益和可靠性。

1煤礦壓風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)改造前現(xiàn)狀

目前煤礦壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)安裝有簡易在線監(jiān)測系統(tǒng)，通過現(xiàn)場面板能夠簡單查詢風(fēng)機(jī)狀態(tài)，但是采集傳感器安全不全面，無法對電機(jī)溫度等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時采集，當(dāng)前系統(tǒng)的啟停主要靠人工的操作。迫切需要進(jìn)行自動化改造，提高煤礦壓風(fēng)系統(tǒng)自動化程度，提高系統(tǒng)效率。

2煤礦壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)軟件控制方式

壓風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)主要包含三種控制方式：手動控制、集控以及自動控制。手動控制優(yōu)先級高于集控和自動控制，在手動控制狀態(tài)下，操作人員需要在現(xiàn)場對壓風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行啟?？刂?，設(shè)備間的相互聯(lián)鎖關(guān)系暫時失效，適用于系統(tǒng)設(shè)備調(diào)試以及特殊需求狀態(tài)下運(yùn)行系統(tǒng)。集控方式可以實(shí)現(xiàn)一鍵啟停壓風(fēng)系統(tǒng)功能，系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)以及故障信息可以通過監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時查閱。自動控制方式既可以實(shí)現(xiàn)人工一鍵啟停壓風(fēng)系統(tǒng)，也可以通過壓風(fēng)管路壓力變送器、流量傳感器等參數(shù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)與程序設(shè)定值的對比作為系統(tǒng)啟停信號，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全自動運(yùn)行。另外，煤礦壓風(fēng)系統(tǒng)氣源一般由多臺壓風(fēng)機(jī)組成，相互間的聯(lián)鎖控制是自動化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵。在自動控制狀態(tài)下，壓風(fēng)機(jī)組的啟動壓力值設(shè)置為相同，因?yàn)楫?dāng)壓力變送器測定的壓風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)壓低于啟動值時，同時啟動聯(lián)動的壓風(fēng)機(jī)能夠及時增大風(fēng)壓。而當(dāng)壓風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)壓大于設(shè)定最高壓力值時，壓風(fēng)機(jī)組的停機(jī)壓力則需要設(shè)定為不同值，實(shí)現(xiàn)多臺壓風(fēng)機(jī)的逐級停機(jī)，這是為了避免壓風(fēng)系統(tǒng)在不同的用風(fēng)量情況下，煤礦壓風(fēng)機(jī)組的頻繁啟停。在系統(tǒng)非手動控制狀態(tài)下，冷卻系統(tǒng)啟動的必要條件是：有至少一臺壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行，且壓風(fēng)機(jī)進(jìn)水溫度達(dá)到冷卻系統(tǒng)啟動值。冷卻風(fēng)機(jī)、離心泵聯(lián)動啟動，實(shí)現(xiàn)壓風(fēng)系統(tǒng)冷卻降溫，保護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作的目標(biāo)。在系統(tǒng)溫度降低到冷卻系統(tǒng)停機(jī)值時，經(jīng)過1min的延遲，冷卻系統(tǒng)關(guān)閉。

3煤礦壓風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于煤礦壓風(fēng)機(jī)現(xiàn)由微型電子計(jì)算機(jī)控制器進(jìn)行控制，且預(yù)留有RS485通信接口，設(shè)計(jì)通過其485接口統(tǒng)一接入新配置的PLC控制器，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，同時，新PLC控制器配置有以太網(wǎng)模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)PLC控制器與觸摸屏和上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對煤礦壓風(fēng)機(jī)的監(jiān)測和控制，保證數(shù)據(jù)信息的正常傳輸。

3.2上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

地面控制中心的作用是遠(yuǎn)程監(jiān)控煤礦壓風(fēng)機(jī)房設(shè)備，系統(tǒng)已開放通信協(xié)議，地面監(jiān)控中心上的監(jiān)控主機(jī)能夠通過接入煤礦安全生產(chǎn)自動化控制網(wǎng)，在調(diào)度中心即可掌握壓風(fēng)機(jī)房壓風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的所有檢測數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)。上位機(jī)系統(tǒng)配置具有OPC服務(wù)功能的加密鎖，在上位機(jī)軟件內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的OPC驅(qū)動設(shè)置，并對上位機(jī)進(jìn)行必要的DECOM設(shè)置，從而使得系統(tǒng)可以和其他具備OPC通信功能的設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，豐富系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸途徑，為礦井后期的信息化建設(shè)打下基礎(chǔ)。

3.3系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主界面中，操作人員可以看到壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，比如：排氣壓力、排氣溫度、電壓電流和壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、壓風(fēng)機(jī)控制方式顯示、攝像頭布置情況、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、485網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)等。同時在該畫面點(diǎn)擊兩個攝像頭，就會自動跳轉(zhuǎn)到攝像頭控制畫面，操作人員可以點(diǎn)擊鼠標(biāo)放大或縮小查看壓風(fēng)機(jī)及周圍情況，攝像頭可以監(jiān)聽壓風(fēng)機(jī)房聲音，同時可以和壓風(fēng)機(jī)房工作人員進(jìn)行對講。在畫面上點(diǎn)擊任何1臺壓風(fēng)機(jī)，就會自動跳轉(zhuǎn)到該壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行界面，可以查看傳感器報警情況、設(shè)備啟停故障、運(yùn)行時間及次數(shù)、電壓電流參數(shù)、控制方式選擇等。

3.4視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)配置一定數(shù)量的攝像儀，把整個煤礦壓風(fēng)機(jī)房及壓風(fēng)機(jī)配電室的圖像實(shí)時傳輸至調(diào)度中心，并能存儲錄像。在煤礦壓風(fēng)機(jī)房和壓風(fēng)機(jī)房運(yùn)行室和配電室各增加1臺網(wǎng)絡(luò)高清攝像儀，攝像儀通過網(wǎng)線就近接入PLC柜內(nèi)交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控;同時自動化控制系統(tǒng)軟件中嵌入視頻圖像，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)告警，上位機(jī)監(jiān)控畫面可自動彈出現(xiàn)場視頻圖像，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)和視頻圖像的聯(lián)動控制。

結(jié)語

設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的煤礦壓風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)在某煤礦完成井下工業(yè)試驗(yàn)，通過遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)壓風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程啟動、遠(yuǎn)程停止，通過監(jiān)控平臺觀測各壓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行電壓、電流、運(yùn)行狀態(tài)等重要參數(shù);同時，煤礦壓風(fēng)機(jī)的切換運(yùn)行。經(jīng)過工業(yè)試驗(yàn)，煤礦壓風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)、數(shù)據(jù)更新實(shí)時性強(qiáng)、可保障壓風(fēng)機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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