荆各庄矿压风机房电控系统改造.pdf

7 4 煤 矿 安 全 T o Ia l 4 o 9 荆各庄矿压风机房 电控 系统改造 陈子春 开滦集团煤业公司 机电部， 河北 唐山 0 6 3 0 1 8 摘要 介绍 了开滦荆各庄矿压风机房 P L C智能化 改造过程 中P L C控制的 系统配置、 功能特点 及空压机起停的工作过程等， 这种改造方式为煤矿大型老化设备进行 自动化升级改造找到 了突 破 口。 ‘ 关键词 空压机 ； P L C； 系统配置 中图分类号 T D 6 3 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3- 4 9 6 X 2 0 0 8 1 2 0 0 7 4- 0 2 空气压缩机是一种将电能转变为空气压力能的 能量转换装置。它产生的压缩空气提供给各种风动 工具和设备动力， 为矿井生产建设服务。它在煤矿 生产建设中占有重要地位， 被称为煤矿4大机械设 备之一。其运行性能的好坏直接影响煤矿的生产效 率和生产安全。因此对整个压风机房进行的实时监 控和安全保护 ， 可以进一步提高设备的安全 陛、 可靠 性和利用率， 提高煤矿的管理水平， 改善工人的劳动 环境， 产生良好的经济效益和社会效益。 控制系统的集成化、 网络化是现代工矿企业发 展的必然要求。荆各庄矿的压风机电控系统是传统 的继电器控制系统 ， 该系统维护量大 、 可靠性不高、 保护功能有限， 在一定程度上影 响了公司的生产效 率和生产安 全， 急需 改造成 具 有现代控 制水平 的 P L C 集中控制系统。 1 系统结构 荆各庄矿压风机房设计安装 5台压缩机 ， 每台 压缩机配 1台 1 3 2 k W、 3 8 0 V 的异步 鼠笼电动机 。 每台压风机辅助设有齿轮油泵、 注油器以及冷却器、 储气罐、 排气闸阀等。同时压风机房还安装了3台 水泵和2台冷风机。 荆各庄矿系统为二级分布式计算机集散式控制 系统， 对压风机运行 的过程进行检测、 显示 、 控制 、 保 护、 报警和管理。系统分上位机部分 操作站 和现 场控制站2 部分。操作站采用 S ie m e n s S 7 3 0 0 ， 而 现场控制站分为压风机站和公用设备站， 单台压风 机就是一个站， 而公用冷却系统及电网组成公用设 备站。各分站均采用 S i e m e n s s 7 2 0 0系列 P L C ， 分 别管辖本站内的数据采集 、 过程监视、 设备控制等任 务。网络结构如图 1所示 。 图 1 压风机房监控系统 网络结构 图 层 系统的现场控制站对单台压风机站和公用设备 站进行集中控制， 自 动保护。操作站通过 P r o fi b u s D P现场工业 网络与下 面控制站的各 台 P L C组网。 通过组网， 在上位机操作站上可以管理整个系统、 并 对现场工艺流程进行监视 ， 同时完成分析数据 的任 务。最终实 现集 中管理、 分散 控制 的 D C S控制 系 统， 该系统具有可靠性高， 操作简单， 维护量少的特 点。 该工程需对 1 一5 压风机及公用部分 的电控 设备进行改造 ， 完成整个系统的最终调试 ， 实现系统 所需的控制要求 。 工程可以实现以下控制要求 1 压风机 的主机启 动。启 动过程 为 检测水 管压力是否在规定的范围内 发出启动信号 打开 油泵一压风机卸荷一风包阀关 闭 启动电机一打开 风包 阀门一满负荷。 2 压风机的主机停止。主机停止应有两种方 式 正常停止、 紧急停止。正常停止 发出停车信号 一卸荷 几分钟 主回路断电一停油泵 风包阀 关闭。紧急停止 主回路立刻断电。 3 压风机的负荷调节。 4 压风机的自动保护。电控系统对 I ／ Ⅱ级 排气超压／ 超温、 主回路过 电流／ 欠压、 润滑油超温 、 冷却水压低、 润滑油压低、 断水、 断油等自动保护。 煤 矿 安 全 2 0 0 8 1 2 7 5 5 压风机的参数测量。压力测量、 温度测量、 风量测量、 电动机 电气参数测量 。 6 信号。包括提供就地控制箱、 集中控制操 作台系统。 7 控制。控制系统为每台压风机配置单机配 电和控制系统就地控制柜、 集中控制台。当压风机 单机运行时可实现主机的启动、 正常停止、 紧急停 止、 负荷自动调节等控制功能。同时实现对主机的 各种 自动保护和参数测量 。 2系统配置 2 ． 1 硬 件 配 置 1 操作站配置。主要 由工业控制计算机、 S 7 3 0 0 P S ， C P U 3 1 4 2 0 P ， 操作台、 辅材等组成。 2 单台压风机 P L C配置 S 7-“ 2 o o 。主要 由 电源模块 C P U 、 A I 模块、 通讯模块等组成。 3 公用设备 P L C的配置。主要由电源模块、 C P U模块、 A I 模块、 通讯模块等组成。 ． 4 现场变送器及就地控制等配置公用设备部 分。主要 由压力变送器， 温度传感器， 电量传感器， 柜体控制变压器 ， 数显仪表等组成。 5 现场变送器及就地控制箱配置单台压风机 部分。主要由压力变送器， 各种传感器、 数显仪表等 组成。 2 ． 2软件 配置 2 ． 2 ． 1 S t e p 7编程软件 用文件的形式管理用户编写的程序及程序运行 所需的数据 。其具有以下功能 1 硬件的配置和参数化。 2 通讯 的定义。 3 编程。 4 测试 ， 启 动和维护。 5 文档化和归档。 6 运 诊 断功能。 7 支持 多种 通讯方式和通讯协议 ， 使系统具 有 良好的开放性 ， 易于升级和开发 。 通过对 P L C进行编程实现采集有关工艺参数 、 电气参数及设备运行状态信息； 保证满足工艺控制 要求， 使系统安全、 可靠运行。 2 ． 2 ． 2 基于组态软件 WI N C C 6 ． 0开发的监控系统 1 在操作站显示压风机系统的工艺参数、 电 气参数、 设备运行状态 工作、 停止、 故障 以及报警 参数等。 2 自 动建立数据库， 对于重要的工艺参数、 电 气参数生成趋势曲线。 3 报表生成。 4 运行风机发生故障时， 利用运行记录的曲 线对故障进行分析和判断。 ● ． 3 系统功能特点 1 采集有关工艺参数、 电气参数及设备运行 状态信息。 2 保证满足工艺控制要求， 使系统安全、 可靠 运行 。 3 在操作站显示压风机系统的工艺参数、 电 气参数、 设备运行状态 工作、 停止、 故障 以及报警 参数等。 4 自动建立数据库， 对于重要的工艺参数、 电 气参数 自动生成趋势曲线。 5 打印报表。 6 运行风机发生故障时， 利用运行记录的曲 线对故障进行分析和判断。 ‘ 一 ’ 7 各种完备的保护， 包括主回路过流、 欠压； 各种超稳 、 超压保护 ； 断水、 断油保护等等。 4 结束语 空压机的老式继电器控制系统改造成具有现代 控制水平的 P L C集中控制系统 已在开滦集团荆各 庄矿压风机系统使用， 使用情况良好， 从显示器判断 出故障点 ， 及时处理故障且具有各种保护齐 全可靠 等优点 ， 为煤矿大型老化设备进行 自动化升级改造 找到了突破口， 各种保护 自动“ 点检” ， 提高了设备 运行安全可靠性。可见具有明显的经济效益和广阔 的推广应用前景。 ． 参考文献 [ 1 ] 邵慧华， 顾战松， 陈锦松， 等． 基于 1 7 1 1 2的空气压缩机 组控制系统[ J ] ． 电气自动化， 2 0 0 7， 2 9 2 7 0- 7 4 ． [ 2 ] S I E ME N S A G ． S I M A T I C s 72 0 0 P r o g r a m ma b l e C o n t r o l - l e r S y s t e m M a n u a l， 2 0 0 0 ． 作者简介 陈子眷 1 9 6 5一 ， 1 9 8 5年毕业于河北峰峰煤 校机电专业， 高级工程师 ， 现在开滦 集团 煤业公司机电部 从事井下供电及防爆管理工作， 分别在 煤矿安全 、 煤矿 自动化 等杂志发表过多篇论文。 收稿 日期 2 0 0 80 5 2 3 ； 责任编辑 金丽华