主通风机监控系统的设计

摘 要：针对当前通风机系统无法根据生产对其运行状态进行实时控制，导致其通风效率低、能耗大的问题。以PLC控制器为控制核心设计一套通风机监控系统，并完成监控系统的硬件设计和软件设计，为保证工作现场的安全生产奠定基础。

关键词：主通风机;监控;高效;安全;节能

通风机当前工业生产中必不可少的设备，其主要功能是为现场工作人员提供健康、舒适、安全的工作环境。因此，为确保通风机的通风效率，实现通风系统的节能运行，急需一套完善的通风机监控系统是实现对所有通风机运行状态的监测，保证工作现场的安全生产。

1 系统的组成及功能介绍

1.1 主通风机监控系统组成

主通风机监控系统的核心部件为PLC控制器，PLC控制器为主通风机监控系统“大脑”。除此之外，主通风机监控系统还包括有中心站主机、触摸屏、各相关信息采集模块和各类传感器等。矿井主通风机监控系统的结构如图1所示：

1.2 监控系统功能描述

主通风机监控系统能够实现对工作面通风机工作状态的实施监控，进而达到了安全生产、自动化生产的目的。该监控系统的具体功能描述如下：①能够实时监测现场主要通风机的各类工作参数，主要包括有：通风机的负压、风量以及风速等;②对现场主通风机的相关电气参数进行实时监测，其中着重对电动机前后连个轴承的温度以及两个轴承的振动系数进行监测;③该监控系统的主机可以实现对主通风机的吸气和排气以及风门的开启与关闭实现远程控制;④当被监测对象的上下限值不在范围内时，系统会发出报警并对报警信息进行登记，并且时候可以对报警的数值进行查询;⑤该监控系统能够为用户提供非常直观、形象的被监测对象的工作状态，并将被监测对象工作状态的各项数据上传于主机中。

2 监控系统的设计

主通风机监控系统的设计主要包括有监控系统的硬件设计和软件设计。

2.1 监控系统的硬件设计

监控系统的硬件设计主要指的是PLC的输入输入量的设置。本监控系统采用的PLC的型号为S7-300，其硬件结构图如图2所示：

如图2中的接口模块用于实现PLC与触摸屏之间的连接。在本监控系统中，所选用的触摸屏为M370触摸屏，并可以实现其与PLC的多点连接，最终实现了完美通信。数字量的输入、输出模块主要用于检测开关量的动作情况;模拟输入模块主要功能是实现对风量、风速以及温度等参数模拟量到数字化的转换;通信模块是实现下位机与上位机通信的关键模块;综保装置的主要功能是实现对系统中电动机的保护，并对相关电气参数的远程监测，通常情况下综保装置安装于控制室。

2.2 监控系统的软件设计

在各版本组态软件对比的基础上，本监控系统选用组态软件INTouch9.5实现对监控系统的软件设计。基于监控系统的软件设计操作人员可以形象的在人机界面获取被监测对象的工作状态，并将指令通过人机界面发送至PLC中。

2.2.1 监控系统的界面设计

监控系统的监控界面可以形象、直观、方便的实现对主通风机的实时运行状态和下一步动作进行监测和控制。其中，监控系统的主界面如下图3所示：

2.2.2 監控系统数据管理设计

监控系统的数据管理主要指的是主通风机实时运行状态的数据，将这些所采集到数据经过处理后上传于主机中，方便工作人员对以往设备的运行状态进行查询和统计。本监控系统的数据交换主要是通过常用的动态数据交换协议实现其功能的。本监控系统的数据结构图如图4所示。

2.2.3 数据报表设计

数据报表是为工作人员查询以往设备工作状态而来的。在本监控系统中，数据报表主要包括有实时设备运行状态报表、设备运行历史状态报表以及报警记录报表。

2.3 控制方式的设计

为了保证主通风机运行的机动性和灵活性，设计人员选用了三级控制模式。即：实现对主通风机的手动控制、系统就地控制以及远程控制。

2.3.1 手动控制

主通风机的手动控制系统是最传统的控制系统。当PLC或触摸屏发生故障时，主通风机切换为手动控制。所谓的手动控制即为对主通风机的低压柜中的相关开关进行手段操作，以实现主通风机的开启与停止。

2.3.2 系统接地控制

系统就地控制指的是通过触摸屏实现对主通风机的实时控制。在实际操作中，将触摸屏的控制信息通过相应的通信协议反馈与PLC中，PLC对信息进行处理后，控制低压柜中开关，进而实现了主通风电机运行与停运。

2.3.3 远程控制

远程控制主要通过中心站的主机实现对主通风机的控制。主要控制流程为：中心站的主机将控制信息传递于PLC中，而后PLC对接收的信号进行处理，进而控制主通风机的运行与停运。

3 总结

本文主要介绍了基于PLC和组态软件所设计的主通风机的监控系统。该监控系统可以实现对主通风机各项运行参数的实施监测和控制，为保证主通风机的稳定、可靠运行提供了把关软件，从而为进一步提升综采工作面生产的安全性和稳定性奠定了基础。在本监控系统中引入了先进的传感器技术和计算机技术，为将来更深层次的提升煤矿的自动化生产水平奠定了基础。

参考文献：

[1]李文涛.矿井主通风机变频调速监控系统研究与开发[D].青岛：青岛科技大学，2013.

[2]张艳丽.煤矿主扇风机监控系统人机交互平台的开发[D].邯郸：河北工程大学，2014.

作者简介：

张金花（1987- ），女，本科，2015年毕业于太原理工大学，助理工程师，研究方向：安全工程。