基于PLC的矿井风机远程监控系统的设计研究

孙佳

（1.中北大学，山西太原030051；2.北京首宝核力设备技术有限公司，河北唐山063200）

基于PLC的矿井风机远程监控系统的设计研究

孙佳1，2

（1.中北大学，山西太原030051；2.北京首宝核力设备技术有限公司，河北唐山063200）

参考国内外远程监控系统的发展现状，根据矿井风机实际分布状况，设计出以可编程逻辑控制器PLC为核心的调度控制主站。通过数据模拟对程序进行测试，使界面能正常显示实时模拟参数数据（如风机的风量、风压、轴温、电流、电压等）。通过实验调试的方法检验风机变频调速及启动、停止、正反转等控制功能。

PLC；组态软件；监控系统；通风机

引言

随着各类矿业生产规模不断扩大，产能释放趋于稳步增长，生产安全成为国内外企业最关心的问题。而在矿井生产过程中，通风系统的安全是造成各类事故的首要杀手，风机则成为了通风系统中的重点研究对象。

对于矿井安全生产而言，风机是至关重要的重点设备，通风机为矿井提供新鲜空气、稀释井下有害有毒及爆炸性气体，保证工人在井下安全作业。风机的运转情况是否正常与井下风量是否充足有着直接的关系，国内的风机普遍能耗较高，风机老化或风阻加大会造成不良的通风效果，因此，对煤矿风机工作状态的远程实时监控十分必要，这样可以预防发现并及时处理故障，实现生产过程中的集中监控。本次研究为矿井及工业开发等工程项目中的监控系统提供了非常实用的参考价值［1］。

1　研究及设计内容

主要通过监测风机的各种传感器输出信号到PLC的监控系统，完成数字信号和模拟信号的相互转换，继而控制风机的工作效率，PLC的输出信号通过WINCC软件创建界面显示在可视显示屏上，通过局域网实现共享，建立成为可以实时监控的报警系统，图1为总体设计图。

图1　系统总体设计

2　系统控制方案

本系统由PLC控制两台变频器、风机的变频切换以及声光报警器的运行。风机运行时，传感器也同时开始进行工作，采集空气中瓦斯浓度数据并进行监测和分析；同样传感器可以采集周边环境中的风压、风机运行温度等数据分析并进行处理，不同的传感器采集不同种类的数据进行分析。由传感器获取的信号经过PLC将模拟量转化为数字量，并且与先前设置的参数进行对比分析后，然后信号又经过PLC将数字量转化为模拟量，最后转换成所需电压值通过变频器来对风机转速进行调节［2］。系统控制图如下页图2所示。

3　系统监控程序设计

为了能够更好地对主风机系统进行监控，需要使用WINCC在上位机编辑开发程序，用于监测和控制。编辑开发的主监控系统，要能将风机运行过程中的各种重要参数和信号都反映出来，同时，还可以实现操作人员与机器的交流，保障系统功能的完全实现。它在上位机软件中居于核心地位，是重要的核心部分［3］。

图2　系统控制图

通过STEP7 OS的网站编译，设备需要主监控程序直观显示在WinCC变量站。这些变量需要控制输入输出条件和监控模拟显示能力，根据具体设计的主要监控程序图，这些变量都有自己对应的输出区域，动态组态的输出区域和可变的动作都会导致不同的结果配置，变量的输出受到来自各个区域不同动作的影响，达到了直接操作变量和动态显示的效果［4］。主监控程序人机交互界面，主要反映主通风机系统运行状态的相关信息和控制功能。一般来说，有数据监测区、设备监控区两部分组织。温度、振动、电流电压、负压等值的模拟量，可以通过数据监测区进行动态监测和分析。与风机启动关联的进线柜、工作风门、油站、软启动柜等设备信息可以在设备监控区内进行监控。

4　结语

本文对矿井通机自动监控系统进行深入研究，并对主要设计内容及过程进行了描述说明，该系统不仅能够实时远程监控矿井风机各项参数进行分析对比，极大程度地排除了井下空气安全隐患，而且变频控制通风机更加经济节能，大大减少了煤矿企业的经济负担。

［1］张凤珊.可编程序控制器及电气控制［M］.北京:中国轻工业出版社，2003.

［2］黄文慧.矿井风机监控系统研究［D］.武汉:武汉工程大学，2012.

［3］闫鑫，戴鹏，万紫嫣.矿井主扇风机监控系统的研究应用［J］.工矿自动化，2013（4）:237-239.

［4］吴奇，叶俊峰.基于PLC的矿井通风机远程监控系统［J］.煤矿机械，2015（1）:259-261.

（编辑：贾娟）

The Design of the Mine Ventilator Remote Monitoring System Based on PLC

Sun Jia1，2
（1.North University of China，Taiyuan Shanxi 030051；2.Shoubao Nuclear Equipment Technology Co.，Ltd.，Tangshan Hebei 062300）

Refer to the current development of remote monitoring system at home and abroad and actual distribution of the mine fan，this paper designed with programmable logic controller PLC as the core of scheduling controlling center.Through data simulation testing program，the interface can display the real-time simulation of normal parameter data（such as fan air volume，air pressure，temperature，current，voltage，etc.）.Through the method of experimental debugging test fan frequency control of motor speed and start，stop，and reversing control functions.

PLC；configuration software；monitoring system；fan

TP277

A

2095-0748（2016）13-0115-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.13.46

2016-05-21

孙佳（1988—），女，山西阳泉人，中北大学在读工程硕士，现就职于北京首宝核力设备技术有限公司，研究方向：电子信息与通信工程。