煤矿主通风机监控系统的实现.pdf

第 2 期 2 O 1 1 年 2月 工矿 自 动化 I n du s t r y a n d M i n e Aut oma t i o n NO ． 2 Fe b．2 O 1 1 文章编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 1 0 2 0 1 0 0 0 3 煤矿主通风jI 『【 监控系统的实现 韩 朝 晖 中煤 科 集 团常州 自动化研究 院 ，江苏 常州 2 1 3 0 1 5 摘要 以某矿 井主通风机监控 为例 ， 提 出了一 种基 于 P LC、 电力监视 器和 组 态软件 的 主通风机 监控 系统 的设 计方案 ， 介 绍 了该 系统的硬件 配置 、 实施方案 和主要功 能 。该 系统 实现 了对煤 矿主通风 机各 个环节的监 控功 能。 实际应 用表 明， 该 系统安 全可靠 、 控 制方便 、 可扩展 强 。 关键 词 矿井 ；通风机 ；监控 系统 ；PL C；De v i c e Ne t网络规 划 ；PM3 0 0 0 中图分类号 T D6 3 5 文献标 识码 B I mp l e me n t a t i o n o f M o n i t o r i n g a n d Co n t r o l Sy s t e m o f Co a l M i n e M a i n Ve n t i l a t or H AN Cha o ～ hu i Cha ng z ho u Au t o ma t i o n Re s e a r c h I ns t i t ut e o f Chi na Co a l Te c hno l o g y a n d En gi ne e r i n g Gr ou p Cor p r a t i on，Cha n g z h ou 21 3 0 1 5，Ch i n a Ab s t r a c t Ta ki n g mo ni t or i ng a nd c o nt r ol o f a c oa l mi n e ma i n v e n t i l a t o r a s a n e x a mp l e，t he p a p e r pu t 收 稿 日期 2 0 1 0 1 0 一 】 2 作者 简 介 韩 朝 晖 1 9 7 6 一 ， 男 ， 江 苏海 安 人。 工 程 师 ， 工程 硕 L， 1 9 9 9年毕业 于中国矿业大学 ， 现主要从事煤矿工业控 制方面的研究 工作 ， 已发表文章 2篇。E ma i l c h a o h u i h a n 1 2 6 ， 0 o rn 通话 ， 便 于检修 、 联 络 。 3 ． 6 实时记录功 能 系统对操 作记 录 、 启 停记 录 、 电流 检测 记 录 、 传 感器 状态记 录、 设备开 机率统计 记录 、 运 行状态记 录 等都 可保 留 1 a ， 工 作人 员 可随 时 翻看 记 录 ； 具 有各 集控设 备及各检 测传感器 和保护 的历史趋势 曲线查 看和相关 历史数 据查询功 能 。 3 ． 7故 障 屏 蔽 功 能 系统 可对 P I C出现 的故障进行 屏蔽 ， 及时 调整 设 备参数 ， 以保证故 障后 设备 在最 短 时 间 内恢 复运 行 ， 故障在检修时间内排除后撤消屏蔽 。 3 ． 8 报表 管理 、 打印功 能 系统 能 自动生成 用户所需 要 的各种 年 、 月 、 日统 计 报表 ， 并 能按报表 管 理 要求 打 印各 种报 表 和各 种 记 录 、 趋势 曲线 。 3 ． 9安全 管理功能 集控 中心 工作 人员 赋予 相应 的 用户 名和 口令 ． 规定操作 人员 的不 同权 限 ， 操 作 人 员只 有通 过输 入 正确 的 口令 和密码后 才 能进 行操作 。 4 结 语 P I C集 中控 制 系统 可 对 井 下 在 用 的 1 2条 胶 带 、 5个储煤仓 进行控 制和保 护 ， 整 系统 和各 个 网 络及控制部件运行良好 ， 未出现任何故障 ； 尤其是在 井下比较恶劣的环境下 ， 各分站、 操作屏以及通信网 络经 过长 时问的运行 ， 至今 依然运行 良好 ， 充分体现 了 自动化产 品的高 品 质 和优 良的可 靠性 ， 实 现 了胶 带输送 机 的安 全高 效运 行 ， 保 证 了煤 矿 的安 全 生产 和经济 效益 的不断提 高 。 参 考 文献 [ 1 ]陈章平． 西 门子 s 7 3 0 0 ／ 4 0 0 P L C控 制 系统 设计 与 应用[ M] ． 北京 清华大学 出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 2 ] 中华 人民共和国计划 委员会． GB J 1 1 5 ～8 7工业 电视系 统 T程设计规范[ s ] ． 北京 冶金出版社 ． 1 9 8 8 ． [ 3 ] 严 晓华． 现代通讯技术 基础E M] ． 北 京 清 华大学 出版 社 ， 2 0 0 6 ． [ 4 ] 王智忠． 电工学[ M] ． 北京 中国电力出版社 ， 2 0 0 9 ． [ 5 ] 贾传永． K J 1 6 1型煤矿 胶带运 输控制 系统及其 控制 流 程的实现[ J ] ． 矿 自动化， 2 0 0 9 ， 3 5 8 8 1 8 3 ． 2 0 1 1 年 第 2期 韩 朝 晖 煤矿 主通 风机监 控 系统 的 实现 1 O 1 f or wa r d a de s i gn s c h e me of m o n i t o r i ng a nd c on t r ol s y s t e m of ma i n ve nt i l a t o r ba s e d o n PI C，po we r mo ni t o r a nd c on f i g ur a t i o n s o f t wa r e， a nd i nt r od uc e d h ar d wa r e c on f i g ur a t i o n， i m p l e me nt a t i on s c h e me a nd ma i n f u n c t i o n s o f t h e s y s t e m．Th e s y s t e m r e a l i z e s mo n i t o r i n g a n d c o n t r o l r u c t i o n o f e a c h l i n k o f c o a l mi n e ma i n v e nt i l a t or ．Th e p r a c t i c a l a pp l i c a t i o n s ho we d t ha t t h e c o nt r o l s y s t e m i s r e l i a bl e ，e a s y i n c on t r ol a n d s t r o ng i n e x t e nd． Ke y wo r d sm i n e， v e n t i l a t or ， m o n i t o r i ng a nd c o nt r ol s ys t e m ， PI C， De v i c e Ne t ne t wo r k pl a nni ng， PM 3 0 0 0 0 引言 煤 矿 主通 风 机是 矿 井 四 大 固定 设 备之 一 ， 担 负 着矿 井安全 生产 的重 任 。主 通 风机 由 于功 率 大 ， 且 昼夜连 续运转 ， 因此 对 生产部 门来 说 ， 及 时 准确地 掌 握 主通 风机 的运转 特 性 ， 在 保 障安 全 生产 和 提 高 经 济效益 两个方 面都 有十 分重要 的 意义 。煤矿 主通 风 系统一般 选用 2台对 旋 式 通 风 机 ， 一 用 一备 。为 对 主通风 机各种 运行 状 态 参 数进 行 全 面 准 确 的监 测 ， 提 高通 风机监 控 系统 的 可靠 性 和 自动 化水 平 ， 必 须 建 立完善 的通 风机监 控 系统口 ] 。本文 以某 矿井 主 通 风机 监 控 为 例 ， 介 绍 了一 种 基 于 PLC、 电力 监 视 器 和组态 软件 的主通 风机 监控 系统 的实现 。 1 系统 概述 及组成 汇 森 煤 业 凉 水 井 主 通 风 机 系 统 的控 制 对 象 有 4台1 0 k V、 2 5 0 k w 通 风 机 电动 机 ， 2台 7 ． 5 k W 水 平 风 门绞 车 ， 2台 7 ． 5 k w 垂直 风 门绞车 。 该矿主通风机系统要实现 的功 能 通过 P L C柜和 计算 机监控 系统 完成对高低 压开关 柜 、 通 风机设 备的 启停操作 、 状 态监视 、 电动机参 数 的监 视和 记 录、 设 备 工况参数的监视 和记录 以及远程联 网、 信息共享等 。 根 据主 通风 机系 统需 要实 现 的功能 ， 笔 者设 计 了一套 主通 风机监 控 系统 ， 该 系统 由 2个 部分组 成 矿 井通 风 主控 系 统 ， 由高性 能 P L C 组 成 ， 主要 实 现 通 风机 的启停 和状 态 检 测 ； 矿 用通 风 机在 线 监 测 系 统 ． 主要 由引压 装 置 、 通 风 机在 线 监 测仪 组 成 ， 主 要 实现负压和风量的测量。整个系统由 1 2面高压柜、 1面低 压 柜 、 1面 P L C控 制 柜 、 1套 通 风 机 在线 仪 、 1台上 位 机 组 成 ， 如 图 l所 示 。 图 l中 ， G一 1 ～ G一1 2为 高压柜 ， 主 要 用 于 为 通 风 机 系 统 供 电 ； D一1 为 低压 柜 ， 主 要用 于为水 平绞 车和垂 直绞 车供 电； P M3 0 0 0为 电力监 测单元 ， 包 括 1个 提供 计 量 功 能 和通信 功能 的主模 块 、 1个 显示 模 块 、 1个 通 信 端 口， 替 代 了传统 的大量 分立 变送器 和仪 表 ， 为高压柜 中的电力测 控单 元 ， 主 要 用 于 主 回路 的 电力 参 数测 量 ； F L E X 1 0 为 1 7 9 4系 列 输 入／ 输 出模 块 ， 安 装 在高 低压柜 中 ， 主要 实 现 开关 量 信 号 的采 集 和 控制 功能 。F L E X I O 和 P M3 0 0 0均 具 有 De v i c e Ne t总 线接 口。 图 1 煤矿主通风机监控系统组成 2系统实 施方案 上位 机监 控 系统 由 1台研 华 工 控 机 、 液 晶显 示 器 组成 ， 工控 机上 装 有 RS L O GI X S 0 0 0 P L C编 程 软 件 ， 用 于 系 统 梯 形 图 的 开 发 和 维 护 ， 安 装 1套 RS VI E W3 2上位 机 软件 来 实 现 工 艺 图形 的 绘 制 和 各 种参数 的显 示 以及 历史 数据 的存储 和查 询功 能 。 主通 风机监 控 系统设计 1面 P L C柜 ， 柜 内安 装 的模块类 型 如图 1所 示 ， 通 过 以太 网与煤 矿 工 业 以 太 环 网相 连 ， 实 现远 程 信 息共 享 。P L C柜 同 时通 过 以太 网与 工控机 连 接 ， 实 现设 备 的控 制与 信 号 监测 功 能 。P L C柜通 过 D e v i c e Ne t 网络与 高压 配电柜 内 1 O 2 工矿 自动 化 2 0 1 1年 2月 电力监测单元 P M3 0 0 0和 F L E X I O通 信 ， 采集 高低 压 配电柜 内各 设备信息 以及控 制设备启 停等 。通 过 R S 4 8 5接 口与主通风 机 监控 系 统通 信 ， 以采集 其 负 压 、 风量信号 等 。 配 电柜 内采用 F L E X I O分 站后 ， 大 大减少 了高 压柜 与 P L C柜间的连接 电缆 ， 安 装和维 护变 得非 常 简单 。 P L C选用 A B公 司 生产 的 C o n t r o l L o g i x产 品 ， 其 1 7 5 6 一D NB网络 扫描 模 块通 过 D e v i c e Ne t 网络 与高低 压柜 的 F L E X I O分 站 、 P M3 0 0 0电力测 控单 元互 连 ， 完成信息 的采集 和动作指令 的执行 ， 设备工 况参数 如轴温 、 负压 等直接 接到 P L C 的热 电 阻及模 拟量输入模 块 。 1 7 5 6 一DN B 网络 扫 描 模 块 是 D e v i e e Ne t 设 备 与控制器之间的接 口， 1 7 5 6 一DN B模块与设备的通 信是通过选通、 轮询、 状态改变和周期信息实现的。 高压 开关 柜共设 置 1 2 个 F L E X I O 分站 采集 其 柜 内 开关 量 信 号 ， 7个 P M3 0 0 0 电 力 测 控 单 元 通 过 De v i c e Ne t 网络 与 P L C柜 的设 备 网 扫描 模 块 相连 ， F L E X I O和 P M3 0 O O的地址 需手动 设定 ， 地址 不能 重 复 ， F I E X I O 的 地 址 在 模 块 上 直 接 设 定 ， 而 P M3 0 0 0的 D e v i c e Ne t地 址 需 用 编 程 器 来 设 定 。 RS Ne t w o r x f o r D e v i c e Ne t 是 配 置 D e v i c e Ne t 扫 描 器 的工 具 ， 设 备 网必 须 用 A B 的 NE T W0 RX 网络 规划 软 件 后 才 能将 I o 地 址 进行 映射 ， 最 终 实现 电 力数据的采集功能 。网络规划软件扫描后可以将所 有挂在该网络上的设备全部列出来 ， 包括设备名称 和地 址 ， 其结 果如 图 2所示 。 1 7 9 4 一 ADN P o we r r n o n i t o r 1 7 9 4 一 ADN 1 7 9 4 - A DN P o we r mo n i t o r 1 7 9 4 一 ADN P o we ma o n i t o r 1 7 9 4 - ADN 1 7 9 4 一 ADN P o we r mo r d t o r 1 7 9 4- ADN 1 7 9 4 - ADN P o w e r m a i t o r 1 7 9 4 - ADN De v i c e Ne t 3 0 0 0 De v i c e Ne t D e v i c e ．Ne t 3 0 1 0 -1 De v i c e Ne t 3 0 0 0 - 2 De v i c e Ne t De v i c e Ne t 3 0 0 0 - 3 De v i e e Ne t De v i c e Ne t 3 0 0 0 - 4 De v l c e ．Ne t ■ ■ ■ ■ ■ 3系统功能 图 2 设备网 D e v i c e N e t 网络规划示意图 1 实 时控 制 系统可 分析 采集 的参 数 ， 自动 完成 单 台 主通风 机的启停 和 2台主通风机 的 自动切换 功能或 由操作 人员集 中控 制 。 2 状态监 测 实时监 测高低压 开关 的通 断状态 、 控制方式 、 电 动 机正反转运行 指 示 、 通风 机 的运 行状 态 以及 各 种 保护信号指示等。 3 实时运行参数 检测 实时采集 设 备 工 况 参 数 ， 例 如 三 相 工 作 电压 、 三相工作电流、 有功功率 、 无功功率 、 功率因数、 系统 风量 、 负压等 ， 可 以采用 图形或报表 的形式 显示 。 4 历史数 据查询 实 时监 测数 据均 可存 储 与归 档在 数据 库 中 ， 可 实现历史 回显 、 历史 趋势分 析及直方 图 、 饼 图等综合 分 析 。根 据需要也 可把归档 数据存储 到信息 中心的 历 史数据库 ] 。 5 设 备故 障及 模拟量超 限报警 当设 备故 障或 模拟 量超 限 时 ， 系统 同步 显示 故 障设 备名 称或 模 拟 量对 应 的设 备 名 称 以及 报警 类 别 ， 并可实现实时打印故障信息 ， 同时将故障信息存 入归 档数据 中 ， 供 以后 统计 分析 。根 据 需要 也 可把 报警数据存储到信息中心的报警数据库。 4结语 煤 矿 主通 风 机监控 系统可 对 主通 风机 的静 压 、 全压 、 风量 、 温度 、 电动 机 的 电流 和功 率等 数 据进 行 测量 ， 可实现对 主通风 机的实 时控制 ， 提高 了系统 的 自动化水 平 、 可靠 性和 安 全性 。 系统 配置 了 以太 网 接 口， 使得其与全矿井 自动化系统的对接非常方便。 该系统已正式投运， 完全达到用户需求 ， 性能稳定 ， 用 户反 映很 好 。 参 考 文 献 [ 1 ] 庾长青． K J z 一2型矿井 主通风机性能在线监测 系统在 漳村矿的应用E J 3 ． 煤 ， 2 0 0 6 3 7 1 7 2 ． E z ] R o c k w e l l I n t e r n a t i o n a l C o r p o r a t i o n ． B u l l e t i n 1 4 0 4 P o we r mo n i t o r 3 0 0 0主 模 块 和 显 示 模 块 使 用 指 南 [ E B ／ OL ] ． [ 2 O 1 0 0 6 一z s ] ． h t t p ／ ／ ww w． d o c i n ． c o rn ／ p - 5 77 83 6 74 ．h t m1 ． [ 3 ] 于水娟 ， 刘淮霞． MC G S工控组态软件在煤矿主通风机 监控系统 中的应用 [ J ] ． 煤炭工程 ， 2 0 0 6 1 1 1 0 7 1 0 8 ．