矿井主要通风机集中监控系统设计与实现_卢建宝.pdf
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1、2023NO3ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK收稿日期:2023-01-09作者简介:卢建宝(1974),男,本科,高级工程师,长期从事煤矿机电技术管理工作。矿井主要通风机集中监控系统设计与实现卢建宝邓金煌(福建省永安煤业有限责任公司福建三明366100)摘要介绍1种基于海为PLC和KingView组态软件的矿井主要通风机集中监控系统设计方案。在实践的基础上,详细论述了主要通风机集中远程监控的实现形式及其系统结构的组成、功能和软、硬件设计。该系统实现了风机运行状态运行监测和远程集中控制的全部功能,可较好地保障矿井主要通风机的安全、可靠运行,实现了矿井主要通风机自动化、智能
2、化监控。关键词矿井主要通风机监控系统PLC设计应用中图分类号:TD724文献标识码:A文章编号:1672-9064(2023)03028030引言矿井主要通风机是煤矿通风系统的重要组成部分。井下工作现场条件恶劣,保证矿井主要通风机的安全、可靠、经济、可连续运转,直接关系着井下工作人员身体健康和安全生产。因此,建立功能完善的主要通风机监控系统、实现自动化、智能化集中监控具有重要意义。本文介绍1种基于海为PLC和KingView组态软件的矿井主要通风机集中监控系统设计方案,将系统接入矿井调度监控中心统一管理运行,借助图像监视和可视化界面监测等,对主要通风机运行状况进行在线监测,并实现远程集中监控的
3、全部功能,其拓扑结构如图1所示。1系统组成及功能1.1系统组成苏桥煤矿+390 m主要通风机是型号为FBCDZNO 18/2132的防爆抽出式对旋轴流通风机,2台互为备用,额定电压为380 V,电机功率为2132 kW,分别由4台英威腾CHF100-110G/132P变频器驱动。设计的主要通风机监控系统主要由中心站主机、海为PLC、监控主机、风机负压、风量、风速、风门控制开关及电机开关状态、电动机轴承温度、振动、电力参数采集模块和各种传感器组成。1.2系统功能主要通风机监控系统以自动化、智能化监控为主,具有极强的实用性、安全性和高效性,对主要通风机运行状况进行远程实时监测和集中控制。该系统实现
4、了8个主要功能:(1)实时监测主要通风机的运行参数,包括风机负压、静压、风量、风速等。(2)实时监测主要通风机电动机运行状态电气参数,包括运行频率及其电流、电压、功率,电动机前、后轴承温度及振动幅值等。(3)实现主要通风机远程“一键启动”“远程调频”和“一键倒机”控制功能。(4)在井口调度中心即可“一键反风”“一键恢复”,实现主要通风机反风操作的全部功能。(5)监测的参数值达到报警值时,系统会发出报警,并自动记录报警信息。(6)实现主要通风机手动、系统就地和远程3种控制方式。(7)形成主要通风机运行数据报表,每小时记录1次,每日形成1张报表。(8)实现主要通风机井口调度中心远程实时在线监测,直
5、观显示运行状态。2系统设计与实现2.1硬件设计矿井主要通风机监控系统以英威腾CHF100-110G/132P变频器和海为T32S0T/P-PLC为核心。T32SOT/P-PLC硬件主要由电源模块、CPU、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、通信模块组成。2.1.1PLC硬件结构图根据轴流式主要通风机操作规程以实现风机正常启动、一键启动、一键急停、一键倒机、一键反风、一键恢复和调频等功能,绘制PLC系统硬件结构图和电气系统图。其PLC硬件结构如图2所示。2.1.2电力参数采集在主要通风机低压控制柜上安装山东力创科技有限公司生产的EDA9060A继电器采集模块,完成三相电压、电流、运行频率、有
6、功功率等电力参数的测量。利用RS-485通信接口图1主要通风机集中监控系统拓扑结构图能 源 与 电 力282023NO3.ISSN 1672-9064CN 35-1272/TK图2PLC硬件结构图将相应的数字信号通过采集模块内设置的Modbus-RTU协议解析,实现CPU与电力参数采集模块通信,完成所需要的电力参数采集。2.1.3其他模拟量采集对照系统硬件结构图和电气系统图分别安装主要通风机蝶阀电动装置、变频器的控制线、各类传感器和风井防爆门电磁锁等。将主要通风机蝶阀开关状态及其开启度用电位器转换成相应的数字量送入CPU中,再由CPU将其转换成“开到位”“关到位”指令信号;在各级电动机的A、B
7、、C三相定子和前后轴承安装热电阻传感器,通过温度模块将其转换成相应的数字量送入CPU中,再由CPU将其转换成实际温度值;在主要通风机的风道处安装用于测量主要通风机压力和流量的气体管路接入压力和流量传感器,通过压力和流量模块转换成420 mA电流输出信号;在每一级风机上安装水平和垂直方向振动传感器,将主要通风机的振动烈度线性转换成420 mA电流输出信号。通过RS-485通信接口将各模拟量模块与系统PLC连接,实现模拟量数据采集。2.2软件设计矿 井 主 要 通 风 机 监 控 系 统 软 件 采 用 组 态 王 软 件KingView6.5实现。利用组态王软件,将主要通风机的实时运行状况以模拟
8、动画的形式反映在人机界面上,便于调度人员监视;操作人员也可通过人机界面发出的指令来实现主要通风机的各种操作,该人机界面设置有管理员、工程师、操作员等管理权限,防止误操作或无权限指令操作。光电收发器将PLC与调度室工控机相连接,通过组态王软件接收和发送命令至PLC,PLC接收到指令后控制主要通风机相应的执行机构执行完成指令。系统软件设计主要包括监控界面设计、数据库管理及数据报表。2.2.1监控界面系统监控界面采集了在电动机不同频率下主要通风机各类监测数据的实际值,这些实际值体现在主要通风机的实时在线监测界面上;当系统监测的参数值达到报警值时,系统会发出报警信息,并记录报警信息,形成报警记录子界面
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