矿井局部通风监控系统的设计.pdf

第 4期 2 0 0 9年 4月 工矿 自 动化 I nd us t r y a nd Mi n e Aut o ma t i on NO ． 4 Ap r ． 2 0 09 文 章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 9 0 4 0 1 1 2 --0 3 矿井局部通风监控系统的设计 郭 庆 凯 中国矿业大学科研所， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘要 文章介绍 了韩沟煤矿局部通风监控 系统的结构组成 、 硬件设计及通信 实现过程。该 系统采用三层 网络结构 ， 选用 P L C控制以及 O P C技术实现通信。实际应用表明， 该 系统能对掘进巷道通风情况和各设备 运行情况进行监控 ， 实时显示各设备性能参数和监测数据， 并能实现 系统远程控制 ， 有效减少了井下局部通 风故 障 ， 保 障 了矿 井安 全 生产 。 关键 词 矿 井 ；局部通 风 ； 监控 ；远程控 制 ； P L C； 0P C 中图分 类 号 T D 7 6 ／ 7 2 4 ． 4 文 献标识 码 B 0 引言 陕西省韩沟煤矿井下 的掘进工作面多而分散 ， 通 风安 全事故 时有 发 生 ， 但 往 往 因无 法 第 一 时 间 了 解 情况 而得 不到及 时 的处 理 ， 较 严 重地 影 响 了正 常 收稿 日期 2 0 0 8 1 2 1 9 作者简介 郭庆凯 1 9 6 3 一 ， 男 ， 工程师 ， 1 9 9 4年毕业 于东南 大 学微机应用专业 ， 现在中国矿业大学科研所 主要从事煤矿安全、 矿井 物探方面的研究与开发工作 。E - ma i l g u o q k 2 0 0 2 1 6 3 ． c o m 生 产 。因此 ， 根据 韩沟煤 矿 的实际情 况 ， 笔 者设计 了 一 套局部通风监控系统 ， 以便实时监测各巷道 的环 境 温度 、 通风 量 、 风 速 、 瓦斯 浓 度 、 通 风机 电 压 、 电流 等参数和故障信息 ， 以及实时控制掘进面通风设备 。 1 系统 构成 整 个 系统 由地面集 控 中心 、 以太 网交换 机 、 隔爆 型光端机、 智能电磁启动器、 各类传感器及局部通风 机 等组 成 ， 为 三层 网络结 构 ， 如 图 1所示 。 3 ． 3 外连 部分 的测试 由 8 2 5 5 2 控 制 的 4个 接 口 J 1 、 J 2 、 J 3 、 J 4负 责 外连部分的连接。若要控制 J 4外接 的开关 ， 需检测 J 4的好 坏 。J 4由 8 2 5 5 1的 P C 口高 三位 和 8 2 5 5 2的 P C口控制 ， 通常可用赋值的方法测试。首先 用 并 口线 将8 2 5 5 控 制板 与电脑连接 ， 打开第 二片 8 2 5 5的片选 ， 复位 并 运 行 ； 然 后 选 择 控 制 J 4的 P C 口u8 2 5 5 2 P c ， 给并 口输入数据并运行 ； 最 后用 万用表 测 J 4上 的相 应 管脚 是 否 与 输入 数 据 保 持一致 ， 若一致 ， 说明 8 2 5 5 2工作正常。接下来需 要测试 8 2 5 5 1 P C口高三位 的好坏 ， 先 打开第 一片 8 2 5 5的片选 ， 复位并运行 ； 然后选择控制 J 4的 P C 口u8 2 5 5 1 P C ， 输人并 口数据并运行 ； 最后 用万用表测 J 4上的相应管脚是否与输入数据保持 一 致 ， 若一致， 说明 8 2 5 5 1 P C口高三位工作正常。 由此可判定 J 4模块工作正常， 可外接其它开关 ， 其 余 3个接 口的调试过程相类似。 4结语 本设计考虑到控制板 的通用性 ， 采用计算机的 打印机 接 口作 为 与控制板 通信 的接 口， 以 8 2 5 5芯片 为控制核心 ， 实现待测 L NB的位置 移动和信号切 换 ， 并采用 L a b VI E W 软件编写控制板驱动程序 ， 同 时模拟 返 回的定 位 结束 信 号 。试 运 行结 果 表 明， 该 控 制板 解决 了测 试 L NB时 的定 位 、 信 号 切换 问题 ， 并 能够 直观地 显示 产 品的定 位 情 况 ， 具 有 较强 的实 用 性 。 参考文献 E 1 ] 魏源 ， 王志 功 ， 李 芹． S波段 雷达接 收机前端 低噪 声放大器E J ] ． 电子工程师 ， 2 0 0 8 ， 3 4 2 3 5 3 8 ． E 2 ] 王 良坤 ， 马成炎 ， 叶甜春． 2 ． 4 G C MOS低 噪声放 大器 设计E J ] ． 微电子学 ， 2 0 0 8 ， 3 8 2 2 6 2 2 6 6 ． [ 3 ] 吴 国增 ， 杨颖． 低噪声放大器 L NB 的网络匹配设计 方法研 究f J ] ． 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通信处理器 C P 1 6 1 3和 AP C系 列 UP S电源 。 P L C端 硬 件 C P U2 2 4 X P C N 、 6 GK 7 2 4 3 1 E X 0 0 0 X E 0型通信模块 C P 2 4 3 1 、C N6 E S 7 2 2 1 1 E F 2 2 0 XA0型 数 字 量 输 入 模 块 E M2 2 1和 6 E S 7 2 3 1 一OHC 2 2 0 XA0型模拟量模块 E M2 3 1 。 通信硬件 光路连接模块 OS M， KT G5矿用 本 安型光端机 ， GP 2 2[ A型] 工业以太网 F C TP标 准 电缆 。 硬件系统如 图 2所示 ， 其 中 C P 1 6 1 3为工业 以 太 网卡 。 2 ． 2 WI NCC与 S 7 2 0 0 PLC通信 本系 统采用OP C技术设置 服务器实现P L C与 图 2硬 件 系 统 框 图 WI NC C的通信 。O P C技术规范了接 口函数 ， 客户 能以统一的方式去访 问各种形式的数据源， 保证 了 软件 的透明性 。WI N C C与 s 7 2 0 0 P L C通信实现 步骤 如 下 1 下 位机 设置 在 Mi c r o ／ WI N 的 E t h e r n e t Wi z a r d s中 设 置 S 7 2 0 0 以太 网通信参 数。首先进行 硬件 的组 态， 修改 C P 2 4 3 1的参数 ， 增加一个 以太网络并设定 MA C地址 、 I P地址以及子网掩码 ， 然后将组态好 的 配置 下载 到 P L C中 。 设置完以太 网通信向导后 ， 需在 S TE P 7中 即 S E RVE R 编写如下通信程序 L B D语言 LD SM 0． 0 CALL ETH0 一 CTRL SBR1，V2 0 3 0． 0， VW 2 031，VW 2 03 3 2 调试 OP C软件 此 软件 调试 步骤 如 图 3所示 。 NcM 扑P C S 眦 0 n ； s 眦 ’ 0 n g u r a t j N C MP C S ta t i o n 软 件 软 件 软 件 ⋯ 新建 P C S ta t i o n I 添加 O P C SERV ER、 C P 1 6 1 3 模块 在C P 1 6 1 3中 设置 I P 地址 ， 在 OP C S ER VE R 中导入 s 7 2 0 0 中 的变量 l 保存并编译 添加 O P C S E RV E R、 C P 1 6 1 3 模 块 l 修改S t i o n Na m e 为N C M P C 的名 称 I f 打开P G 伊c接口 程 序。 选 P c I NT E RNAI LOC AL 驱动 二-- 二-- O P C S c o u t 软件 图 3 OP C软件调试步骤示 意图 3 建立 WI NC C通信与组态 启动 WI NC C， 新建一个 WI NC C项 目， “ 在变量 管理器” 中选择添加通信驱动程序 O P C ．C HN； 在 O P C G r o u p s OP C HN Un i t1 协议 中新 建 一 个驱动程序连接并组态逻辑连接参数 ； 在连接中 加入外部变量 即过程变量 并设置变量 ， 也可直接 第 4 期 2 0 0 9年 4月 工矿 自 动 化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n NO． 4 Ap r ． 2 0 0 9 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 9 0 4 0 1 1 4 0 2 基于动态数据交换技术的模拟屏显示控制 贾敏 智 ， 孟 浩 ， 杨 春 霞 太原理工大学信息工程学院自动化， 山西 太原0 3 0 0 2 4 摘 要 为 了使模 拟屏 实时动 态地 显 示现场数 据 ， 文章介 绍 了一种模 拟屏 显 示控 制 的方 法 。该 方法采 用动 态数据 交换技 术 实现组 态王 与 VB应用程序 之 间的数 据 交换 ， 并根 据模 拟 屏 的通 信 协议 发 送相 应 帧 到 串口 以驱动模 拟屏 。实际应 用表 明 ， 该 方法 可有效地 驱动模 拟屏 显 示 。 关键 词 调 度 ；模拟 屏 ； 动 态数据 交换 ； D D E； 组 态王 ； VB 中图分 类号 T D 6 7 9 文献标 识码 B 0 引言 调度 模拟屏 由于能直 观地显 示 电气主接 线及 其 运行工况 ， 系统整体概念强 ， 已经成为生产调度指挥 的重要设备口 ] 。很多大型工矿企业的电力调度中心 普遍采用模拟屏实时显示工况。模拟屏控制机作为 局域 网中的一个节点 ， 负责信号采集、 数据交换和通 信管理l 2 ] 。在某工矿企业 内部电力调度改造工 程 中 ， 笔者采 用 动 态数 据 交 换 技 术 DD E， 将 北 京 亚 控 公司出品的组态王与 VB 3 高级编程语言相结合 ， 实现 了模 拟屏 的显示 控制 。 1模拟屏 的组成及 功能 1 ． 1 组 成 1 显示 器 件 模 拟屏 采 用 通 用 的微 电脑 智 能 显示 屏 ， 显 示 器件 包 括 发 光 二 极 管 、 L E D 双 色 二极 管、 日期显示模块 、 马赛克工业模拟图等几类 。 2 通信与控制器件 包括总线控制器及遥信 收稿 日期 2 0 0 8 1 2 一I 7 作者简 介 贾敏智 1 9 6 3 一 ， 男 ， 山西代县 人， 副教授 ， 现 主要从 事计 算 机 控 制 与 智 能 控 制 方 面 的 教 学 和 研 究 工 作 。E ma i l me n g h a o 0 3 5 0 1 6 3 ． c o rn 驱 动盒 。 1 ． 2 功 能 1 信号量显示功能 采用灯光元件显示现场 所有 开关设 备 的运 行状 态 及 有 关 字牌 ， 并 采 用 光带 显示 模拟 屏上所 有接 线 的带 电状 态 。 2 实 时时 钟显示 功 能 可 显示 年 、 月 、 日和 时 、 分、 秒， 显示 时钟与系统 主时钟 同步。屏上有 2个 时 、 分 、 秒 显示 时钟 ， 分 别 用 于显 示 正 常 时 间和 事故 发生 时 间 。 3 事故 功能 发生事 故 时 ， 相 应 的站 名 和故 障 显示 光字 牌点亮 并 闪烁 ， 且 有声音 报警 。同时 ， 显示 故障发生时间的时、 分、 秒显示时钟 自动停止于事故 发生时间， 并不断闪烁 ， 若此时发生第二次事故 ， 则 仍显 示第 一次事 故 时间 ， 直 到人工 确认 后时 钟停 闪 ， 并恢 复正 常时 间显示 _ 3 ] 。 2模 拟屏 与组 态王 的通信 2 ． 1 模 拟屏信 号驱 动原理 模拟屏 的显示 信 号 驱 动 由一 台计 算 机 通过 R S 2 3 2串 口控 制 。VB驱 动程 序 在 后 台运 行 ， 数 据 来源 于 同一 台计 算机 上运行 的组 态王 。该计 算机通 过以太 网获得安装于工业现场的各种传感器所采集 进 入 OP C Gr o u p s O P C HN Un i t1 中的 OP C条 目管理器 ， 导入 S 7 2 0 0变量 参数 。 3 结语 该矿 井局部 通风 监控 系统 目前 已在韩沟 煤矿 投 入使用。运行结果表明， 该 系统能够实时显示井下 局部通风状态 ， 使工作人员能够及时地发现和处理 故 障， 提高了工作效率 ， 取得 了 良好 经济效 益。 目 前 ， 该系统正准备在其它矿井推广使用 。 参考文献 [ 1 ] 胡学林． 可编程控 制器教程 I- M1 ． 北 京 电子 工业 出版 社 ， 2 0 0 3 ． [ 2 ] 蔡行健． 深入浅 出西 门子 S 7 2 0 0 P L C [ M] ． 北京 北京 航空航天大学出版社 ， 2 0 0 3 ． [ 3 ] 高伟 ， 彭担 任 ， 李世 明． 通 风 机 装 置性 能测 定 综 述 g J ] ． 风机技术 ， 2 0 0 6 1 4 0 4 3 ．