煤礦壓風機遠程自動控制系統的研究與應用

王明明

摘要：近些年來，伴隨著我國經濟建設的高速發展，推動了各個領域的發展得到了突飛猛進的提高，然而，在煤礦開發領域中，我國煤礦多為井工開采，巷道掘進過程中使用大量的氣動設備，壓風機擔負著礦井的壓縮空氣的生產任務，為風鎬、風鉆以及其它工具提供動能。傳統的單臺獨立控制、人工開停機的操作工藝，已經很難保證壓縮空氣的供氣質量，也不利于對壓風機的維護管理，為解決該問題，基于此，本文就煤礦壓風機遠程自動控制系統的研究和應用進行了具體闡述，從而提高了壓風機運行的安全性、可靠性，提高了安全生產和管理水平，實現遠程集中控制、實現無人值守，降低了工人勞動強度，大大提高了該礦壓風機工效及生產管理水平。

關鍵詞：煤礦壓風機;遠程自動;控制系統;研究與應用

引言

壓風機系統是煤礦生產過程中重要的系統之一。傳統的煤礦用壓風機系統自動化水平低，存在著過于依賴手動操作、操作人員勞動強度大、設備空載率大、系統故障維護困難、生產效率低等現象。煤礦壓風自動控制系統除完成壓風機的單機控制外，還可以通過工業以太網傳輸接口與設置在壓風機房的PLC控制柜連接，由調度監控指揮中心監控壓風機等相關設備，最終實現壓風機房的“無人化值守”，實現信息化、自動化控制，提高工作效益和可靠性。

1煤礦壓風機遠程自動控制系統改造前現狀

目前煤礦壓風機系統安裝有簡易在線監測系統，通過現場面板能夠簡單查詢風機狀態，但是采集傳感器安全不全面，無法對電機溫度等相關數據進行實時采集，當前系統的啟停主要靠人工的操作。迫切需要進行自動化改造，提高煤礦壓風系統自動化程度，提高系統效率。

2煤礦壓風機系統軟件控制方式

壓風機自動控制系統主要包含三種控制方式：手動控制、集控以及自動控制。手動控制優先級高于集控和自動控制，在手動控制狀態下，操作人員需要在現場對壓風系統設備進行啟停控制，設備間的相互聯鎖關系暫時失效，適用于系統設備調試以及特殊需求狀態下運行系統。集控方式可以實現一鍵啟停壓風系統功能，系統運行參數以及故障信息可以通過監控系統實時查閱。自動控制方式既可以實現人工一鍵啟停壓風系統，也可以通過壓風管路壓力變送器、流量傳感器等參數采集系統數據與程序設定值的對比作為系統啟停信號，實現系統全自動運行。另外，煤礦壓風系統氣源一般由多臺壓風機組成，相互間的聯鎖控制是自動化控制系統的關鍵。在自動控制狀態下，壓風機組的啟動壓力值設置為相同，因為當壓力變送器測定的壓風系統風壓低于啟動值時，同時啟動聯動的壓風機能夠及時增大風壓。而當壓風系統風壓大于設定最高壓力值時，壓風機組的停機壓力則需要設定為不同值，實現多臺壓風機的逐級停機，這是為了避免壓風系統在不同的用風量情況下，煤礦壓風機組的頻繁啟停。在系統非手動控制狀態下，冷卻系統啟動的必要條件是：有至少一臺壓風機運行，且壓風機進水溫度達到冷卻系統啟動值。冷卻風機、離心泵聯動啟動，實現壓風系統冷卻降溫，保護系統安全穩定工作的目標。在系統溫度降低到冷卻系統停機值時，經過1min的延遲，冷卻系統關閉。

3煤礦壓風機遠程自動控制系統設計應用

3.1控制系統設計

由于煤礦壓風機現由微型電子計算機控制器進行控制，且預留有RS485通信接口，設計通過其485接口統一接入新配置的PLC控制器，進行數據交換，同時，新PLC控制器配置有以太網模塊，能夠實現PLC控制器與觸摸屏和上位機的數據傳輸，實現對煤礦壓風機的監測和控制，保證數據信息的正常傳輸。

3.2上位機軟件設計

地面控制中心的作用是遠程監控煤礦壓風機房設備，系統已開放通信協議，地面監控中心上的監控主機能夠通過接入煤礦安全生產自動化控制網，在調度中心即可掌握壓風機房壓風系統設備的所有檢測數據及工作狀態。上位機系統配置具有OPC服務功能的加密鎖，在上位機軟件內進行相應的OPC驅動設置，并對上位機進行必要的DECOM設置，從而使得系統可以和其他具備OPC通信功能的設備或系統進行數據交換，豐富系統數據的傳輸途徑，為礦井后期的信息化建設打下基礎。

3.3系統界面設計

系統主界面中，操作人員可以看到壓風機系統主要設備的運行狀態，比如：排氣壓力、排氣溫度、電壓電流和壓風機運行狀態、壓風機控制方式顯示、攝像頭布置情況、網絡狀態、485網絡通訊狀態等。同時在該畫面點擊兩個攝像頭，就會自動跳轉到攝像頭控制畫面，操作人員可以點擊鼠標放大或縮小查看壓風機及周圍情況，攝像頭可以監聽壓風機房聲音，同時可以和壓風機房工作人員進行對講。在畫面上點擊任何1臺壓風機，就會自動跳轉到該壓風機運行界面，可以查看傳感器報警情況、設備啟停故障、運行時間及次數、電壓電流參數、控制方式選擇等。

3.4視頻監控設計

視頻監控系統配置一定數量的攝像儀，把整個煤礦壓風機房及壓風機配電室的圖像實時傳輸至調度中心，并能存儲錄像。在煤礦壓風機房和壓風機房運行室和配電室各增加1臺網絡高清攝像儀，攝像儀通過網線就近接入PLC柜內交換機，實現遠程視頻監控;同時自動化控制系統軟件中嵌入視頻圖像，當設備出現告警，上位機監控畫面可自動彈出現場視頻圖像，實現控制系統和視頻圖像的聯動控制。

結語

設計并實現的煤礦壓風機遠程自動控制系統在某煤礦完成井下工業試驗，通過遠程自動控制系統壓風機的遠程啟動、遠程停止，通過監控平臺觀測各壓風機的運行電壓、電流、運行狀態等重要參數;同時，煤礦壓風機的切換運行。經過工業試驗，煤礦壓風機遠程自動控制系統運行平穩、數據更新實時性強、可保障壓風機安全、穩定運行。

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