基于PLC和组态软件的煤矿风机监控系统的设计

张乐乐 李强

【摘 要】 本文主要对煤矿内使用的风机监控系统在PLC技术下的应用进行了介绍，在该系统中主要对传感器以及变频器进行了有效应用，可以实时对风机在运行时的状态和发生的故障进行监控，使风机在远程监控的过程中获得综合保护，矿井的安全生产也得到了非常有效地提高。

【关键词】 煤矿  PLC技术  风机监控系统

煤矿在井下生产的需要有非常可靠的安全性。依据过往的统计事故，井下出现安全隐患有很大一部分因素是因为通风不顺畅、风机设备发生故障。所以，在矿井下必须保证风机在正常条件下运行，实时保持空气畅通、及时排除毒害气体。在实际的工作需求中，一般通过计算机控制、传感器、网络以及变频技术调节和控制风量的大小，有效的诊断风机出现的故障，依照实际需求对风机进行自动控制，实时在线监控风机在运行时的状态对矿井生产安全性的提高有着极其重要的意义。

1 风机在线监控系统的功能特点

1.1 功能

风机的在线监控能够实现自动化控制风机的起、停以及正反转的过程，在风机的运行过程实时监测和存储数据且可以及时共享在网络中。运行时如果发生异常可以及时发出警报，可以有效避免人工观察数据时存在的纰漏。系统能够封锁PLC信号，从而变自动控制为手动控制。

1.2 特点

（1）系统具有较高的稳定性。系统使用集成电路，对所需要的元器件的使用寿命基本没有影响，而且PLC控制系统对煤矿生产的恶劣环境可以有更加良好的适应。

（2）有较高的自动化集成度。系统能够实现自动控制风机，自动收集风机的运行参数，在发生故障时也可以发出报警。而且该系统也留有可以扩展的空间，能够实现风机的在线故障诊断。

（3）操作安全性提高。对应操作系统的不同，该系统对应的密码保护级别也不同。在平时的操作中风机的起、停都需要级别比较高密码保护，有效防止非专业人员的误操作，从而可以最大限度地保证风机在安全稳定的条件下运行。

2 风机监控系统硬件设计

风机监控系统主要分为自动调整风量与自动监控风机运行状态，系统硬件主要以PLC技术为核心，其余组成部分还包括传感器、变送器、温度巡检仪、报警器以及上位机等，通过组态软件进行监控。在设备的控制层，采集输出数据信号主要使用控制柜来完成数据信号。再通过变频器来调节送风量，在保证矿井中的空气质量符合规定标准的同时也可以对风机高效使用，从而节约资源。

使用PLC技术组成模块主要分为：电源、CPU、模拟量输入以及通讯模块等。需要对数据进行实时采集，以及采集风门的状态和温度报警的状态，也担负着风门开关驱动、风机的起动、停止以及正反转的任务。而精确地采集运行参数是对系统自身稳定运行的重要保证，风机监控系统主要使用具有变送器且标准输出电流范围在4～20mA之间的传感器，有效地使传输信号放大，从而保证系统远端可以准确稳定地接收对信号。

判断风机在工作过程中的状况与发生故障的信息的依据是对其振动参数进行判断，通过传感器进行风机轴承的振动检测，与之前预先设置的振动峰值等信息相比较，来对风机在当前运行的状况进行判断，PLC技术主要用来获得在轴承位置传感器产生的振动信息，比较之后能够获得风机潜在的故障影响，为以后的检修维护提供主要的依据。

3 风机监控系统软件设计

风机监控的软件系统设计主要分为监控上位机的设计以及总控中心PLC技术部分的设计。这两部分的软件在通信实现后可以共同控制整个系统。

PLC程序部分主要使用的开发工具是STEP7，该工具主要功能包括主控程序、初始化系统、收集采样测试参数、模拟量输入、模拟量输出以及诊断故障报警等。在初始化系统的部分既包括初始化各种预先设置的参数值，还具有检测硬件系统和电源等，在确认程序正确无误之后，完成该系统的启动控制。PLC程序主要依据风机操作规定的标准流程进行设计，所以该程序必须按照操作风机标准规定执行流程，设定前，必须是在之前规定的一个步骤已经完成以后，才可以执行下一个步骤的程序，以此来保证该系统可以在稳定和可靠的条件下运行。比如说，CPU在没有监测出风门应该具有的开到位以及关到位发出的信号的时候，控制风机启动以及停止控制的设计程序就绝对不可以被执行。

上位机的组态软件设计主要通过组态王6.5进行，此软件具有比较方便高效的构建工程，能够较快地完成上位机监控软件的界面，从而为能够满足在控制风机的过程中需要的各类设计报表提供出报表系统和非常丰富的内部函数。在获得风机运行过程中的各种参数以后，上位机进行实时画面模拟，在对实时数据进行显示、提供报表查询以及提前预警故障等几项措施完成对风机的监控。

4 结语

确保煤矿风机可以稳定的运行是提高矿井生产的安全性的重要依据，本系统的设计是使用变频器对风机进行调速，节约能效，增大效率，增加风机可以使用的寿命，对于平时的维护提供出了大量的数据，再应用PC机和PLC技术进行通信，实现长距离对风机进行自动控，从而极大地提高了企业在生产过程中的自动化水平，有效地缩减了人力消耗，实现风机设备的无人值守。