探讨自动化控制在矿井压风机中的应用

刘洪枫，郑茂举，张 苏

（山东省天安矿业集团有限公司，山东济宁 272000）

0 引言

某矿井一压风机房中安装几台66 m3/min 螺杆式空气压缩机，仅仅可以在压风机启动柜与控制面板上进行启停操作，压风机的水泵阀门、风包阀门、进出水阀门都是老式阀门，操作费力耗时，以及应用年限短，压风机监控系统只可以监视，不可以进行远程以及无人值守控制等。为此，在进行分析之后，优化螺杆压风机监控技术，也就是改造螺杆压风机监控为无人值守监控。在进行一段时间的考察之后，确定应用施耐德的M340 系列PLC、昆仑通态TPC1063E 触摸屏等工业设备。

1 矿井压风机应用自动化控制的意义

传统的矿井压风机都是操作者就地关闭或开启控制运行，仅仅结合操作者手动记录的参数向调度室传输，部门管理工作者难以及时查看压风机停止以及运行状态之下的风速、流量、风压、电机频率等，传统压风机需要实施人工维护模式，不但浪费大量的人力成本，而且难以实现理想的压风机运行效果。应用过程中的压风机往往因为振动、压力、温度等要素的制约存在转子轴磨损、渗漏等现象，工作者需要间隔1 h 即检查1 次运行状况，并且每一周都需要进行维修工作，以确保矿井生产的正常开展。与此同时，在矿井存在意外的情况下，压风机可以将稳定的风源提供给矿井自救系统。压风机运行受到人为的操作影响，存在意外的情况下难以把握矿井中的风速、湿度、温度等，也不能提供有效的风源，这不利于矿井生产的顺利进行，甚至对煤矿工作者的人身安全形成影响。倘若能够自动化控制压风机，那么能够确保矿井工作要求的风动设备和工具具备足够的动力，避免风动机停止运行情况下而制约矿井的生产进度，以及在发生意外的情况下，提供的风源能够确保矿井生产的顺利进行和工作者的人身安全。

2 矿井压风机应用自动化控制后具备的作用

自动化控制的实现要求自动化系统的安装。结合压风系统的运行原理，需要达到相应的稳定性和实用性标准，作为一种压风系统人机交互关键载体形式的工业计算机和触摸屏而言，其数据储存库可以选用专门的数据归档服务器。矿井压风机进行自动化控制即以控制主机和设备联系压风机控制，然后结合软件技术与控制设备监控压风机的运行状态，也就是实时监测和在监控主机上呈现压风机运行过程中的风速、温度、流量、压力、电机频率、风压、振动、变频器温度、关停风机时的风压和温度等一系列参数，以及倘若有关的数据超出限额会自动化进行报警，还能够制作一系列参数的浮动、开停操作记录、报警信息等数据为图表，从而使矿井压风机中人力的操作得以解放，大大提高压风机的运行效率。

3 施耐德M340 系列PLC、昆仑通态TPC1063E 触摸屏的特点分析

①能够很好地控制2～8 台空气压缩机；②空气压力控制的基础是单一压力点，并非立足于多点压力；③能够结合用户编程更改设定的空气压力；④能够结合空气系统的特点单独设计加载与卸载延时间隔；⑤系统的安装能够远离空气引风机，可以远程停止和启动压风机；⑥8 个用户能够对压风机次序进行编程；⑦能够由一个工作次序向另外一个工作次序切换，用户能够结合运行的时间分别进行编程，设定范围最多是40 d；⑧系统依次启动1 台风压机，从而实现节能的效果；⑨工作次序稳定切换轮回，防止系统空气压力受到波动；⑩能够在不暂停系统的条件下更改操作参数，系统配合变频器能够实现电能的大大节省。

4 自动化控制系统的组成部分分析

结合矿井压风系统需要的基本标准——实用性及稳定性，此系统结合工业计算机与触摸屏有效地充当人机交互的一种有效载体形式，并且存储数据通过一样专业的数据归档服务器进行。因为压风机控制支持施耐德Modbus 通信协议，为实现自动化控制系统通信稳定性的大大提升，此系统结合施耐德M340 的PLC 充当采集以及处理信号的一种工具，以及应用一种新的通信介质——工业屏蔽线，这样一来，压风系统的优化运动和联机运行实现，并且可以监视和诊断压风系统的故障。

5 操作自动化控制系统

5.1 用户登录系统

启动之后，首先是用户登录。不然，难以顺利操作集控系统。具体来讲，在点击“用户登录”之后，然后选择用户名，输入密码即可，按确定之后即登录成功。完成登录后，能够操作允许的权限。点击“注销”，即可退出登录。

5.2 查看上位机通讯状态

在PLC 站点出现通信和控制方面的计算机故障的情况下，压风机图片有感叹号出现，表示的是通信的中断。当然，在出现通信故障之后，全部操作将失效。

5.3 查看和操作设备状态

此系统在设备工作状态中以颜色进行体现，其中，压风机停止状态以黑色进行体现；压风机的工作状态以蓝色进行体现；设备报警状态是红色等。在设备状态窗口标题栏当中，有关当前正在应用的设备的名称会逐一呈现出来，在进行正式操作之前，需要对打开的窗口是否对应操作设备进行准确的确定。倘若是显示的当前用户，那么这属于当前的工作方式、工作次序、工作轮换时间等。在报警到来的情况下，要关闭报警蜂鸣器声，需点击消音按钮。

5.4 设计参数

①可以设置压风机的顺序，仅仅可以在1～6 间设置次序数字，在相同次序中不可以重复一样的主备机数字，不然次序的设定无效，并且将对话框弹出；②可以轮换次序，能够根据切换次序的时间有效地设定轮换问题，也能够在切换中通过按钮“切换至下一次序”进行；③设定目标压力的下限以及上限值；④设定时间间隔问题，在压力高于上限或低于下限的情况下，联控系统对下台机器加载间隔时间；⑤轮换次序的时间，联控系统需要对下个次序进行间隔的时间予以执行；⑥加载卸载的时间，控制系统由卸载至停机的延时以及由启动到加载间的延时；⑦在选择开关处，在非联控状态或压风机处在报警状态情况下，自动系统程序当中处理此压风机的状态为屏蔽状态，也就是自动启停情况下绕过此压风机。

5.5 突入联控1 台压风机

①压风机具备完好的自动停机功能；②压风机无故障；③压风机通讯表现无异常；④压风机保持为联控的选择开关状态；⑤压风机所对应的次序状态能够对号；⑥设置了压风机管网压力的下限值以及上限值；⑦设置了压风机的时间参数问题。

5.6 压力控制逻辑问题

当系统处于自动化状态的情况下，控制系统能够实时对监测压力值以及设计的目标值予以比较，在进行准确地比较之后，超过设计上限或设计下限情况下实施行动。如果存在压力下限，控制系统跟进工作次序由左至右查询，加载最近找到的未曾加载的压风机进行加载。如果计时到压力未曾到达设计的范围，下一台压风机被联动控制系统自动卸载下。如果压风机能够获得加载的信号，那么能够进行复位，以及重新激活加载延时定时器（联动控制系统）。此过程一直持续到压力提升至设计的上下限范围之内。只要压力处在下限值和上限值中，那么联动控制系统就不会使压风机又一次地进行加载。倘若压力处在“压力下限”之下，那么当处在下个加载的间隔时间之后，CG10-8 会使另外一台压风机加载。在系统压力提高至“压力上限”的情况下，控制设备根据由右至左的顺序快速卸载最近一台加载的压风机。

5.7 查询实时报警消息

用户在进行点击和登录之后可以到达所谓的“主画面”，实时报警消息查看窗口显示在“主画面”的最右边，形成报警信息以红色体现，进入消息的时间是对应的时间。报警信息离去以绿色体现，消息离去时间是对应时间。而形成警告以紫色体现，警告离去体现为蓝色。在场地存在问题的情况下，为对场地状况予以确认，应对实时报警信息予以查重。

5.8 查询运行记录

用户点“数据查询”之后可以将数据查询界面打开，在数据查询界面当中能够查询操作员的操作记录以及设备运行记录。对设备运行记录的情况进行查询的情况下，先选择有关的设备，然后对查询的时间段予以设置，最后的时候，需要点击“开始查询”，系统可以对此段时间中累计运行的时间以及开停设备的次数进行统计。

5.9 查询操作记录

对操作员的操作记录进行查询情况下，仅仅需要设计结束时间和起始时间，完成设计后，对“开始查询”进行点击就行。

5.10 启动系统

启动操作系统之后，未曾启动监控软件，需要将此图标（在桌面上）找到，双击之后将便捷界面依次打开，并且通过相应的激活系统即可将监控界面顺利地打开。

6 综保电流电压采集软件

结合OPC 的方式进行通信，倘若在未曾激活WINCC 的条件之下，那么WINCC 较难提供OPC 服务器，并且软件也非常难以链接至服务器，这样的情况下会报错。为此，先应打开以及激活WINCC 再进行应用。要么将WINCC 打开后点击OPC 连接按钮。接收的信息被软件上面呈现，在接收信息之后，闪烁的小灯是红色的小灯。

7 结语

对压风机房进行有效地自动化改造及其应用之后，增加检测数据，风机的安全性得以提升，能够结合管网总压力对空气压缩机的电机频率予以有效地调整，结合培训人员和实现远程遥控，以及能够在接入视频图像的前提条件之下，实现压风机无人值守的监控功能，进而能够实现整体矿井自动化全面管理。