背景
煤礦礦井通風系統(tǒng)是煤礦礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分，煤礦礦井通風系統(tǒng)能否正常工作與礦井內工作環(huán)境條件、生產(chǎn)效率、安全生產(chǎn)密切相關。隨著我國政府對各行各業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)管力度的不斷加強，尤其對煤礦安全生產(chǎn)的要求越來越高，對煤礦礦井通風系統(tǒng)進行技術改造，提高其運行穩(wěn)定性、可靠性、節(jié)能降耗等勢在必行。目前煤礦礦井通風系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，大多仍采用繼電器、接觸器控制系統(tǒng)，但這種控制系統(tǒng)存在著體積大、機械觸點多、接線復雜、可靠性低、排除故障困難等很多的缺陷;如果工作通風機不采用變頻控制，那么礦井通風量的調節(jié)方法，只能依靠兩個垂直風門提起的高度，和調節(jié)風機扇葉的數(shù)量和角度，使主通風機就會一直高速運行，備用通風機停止，不能輪休工作，易使工作通風機產(chǎn)生故障，降低使用壽命，也會造成很大的能源浪費。
因此，新一代通風機自動化監(jiān)控平臺以PLC為核心結合變頻器及計算機技術，解決了之前復雜的繼電盤控制存在的諸多問題。實現(xiàn)了對電動機工作過程和運轉速度的有效控制，使礦井中的離心通風機通風高效、安全，達到了明顯的節(jié)能效果。由PLC控制的變頻調速離心風機的通風系統(tǒng)，具有較高的可靠性和較好的節(jié)能效果，易于組建成整體的自控系統(tǒng)，很方便地實現(xiàn)各種控制切換和遠程監(jiān)控，為煤礦礦井通風系統(tǒng)的升級改造提供一條新途徑。因此本案例以礦井對旋軸流風機為控制對象，以羅克韋爾自動化1769-L32E可編程邏輯控制器作為監(jiān)控核心，運用溫度、壓力、振動等傳感器和電量采集單元對風機運行狀態(tài)以及各種電量參數(shù)進行檢測，同時利用PLC和上位機之間的通信實現(xiàn)通風機運行的實時在線監(jiān)控功能。
一、系統(tǒng)功能
系統(tǒng)的主要功能有：提供手動/自動兩種工作模式，通過組態(tài)界面對風機及其它輔助設備進行啟動/停止控制，風機和風門的相互聯(lián)鎖保護，電機參數(shù)的警示及故障停機保護，所有設備操作都有二次確認保護，設備故障歷史及實時曲線和歷史曲線記錄功能，實時監(jiān)測通風系統(tǒng)參數(shù)、通風機的性能參數(shù)、電機的電氣參數(shù)、軸承溫度、電機振動、數(shù)據(jù)管理、報表管理、性能測試、遠程通訊等，詳述如下：
實時監(jiān)測通風系統(tǒng)入口靜壓、入口溫度、風量。
● 實時監(jiān)測通風機性能參數(shù)：流量、全/靜壓、效率。
● 實時監(jiān)測風機配用電機的電氣參數(shù)：電流、電壓、功率。
● 實時監(jiān)測軸承溫度并在超限時報警。
● 實時監(jiān)測定子溫度并在超限時報警。
● 實時監(jiān)測電機振動在超限時報警。
● 數(shù)據(jù)實時顯示、存儲、查詢。
● 報表自動生成、存儲、查詢。
● 兼容多種國際計算機通訊協(xié)議(FTP、IE)。
● Internet信息發(fā)布功能。
● Modbus RTU通訊可以對高壓進線柜進行監(jiān)視和分合閘操作。
二.系統(tǒng)受控設備
1. 兩臺離心風機，每臺離心風機有兩臺電機，每臺電機驅動一組扇片，兩組扇片是對旋的，一組用于吸風，一組為增加風速，對井下進行供風。根據(jù)井下用風量的不同，采用不同型號的風機。本系統(tǒng)采用風機為4×1000kW的10kV高壓電機，該電機擁有595r/min的轉速。4臺高壓變頻器分別控制兩臺主扇一、二級風機電機。
2. 四個潤滑油站提供兩個主扇的自動潤滑。
3. 兩個垂直風門控制兩個主扇的通風。
4. 兩個水平風門用于風機檢修及試車。
三.硬件、軟件及網(wǎng)絡介紹
1. 硬件介紹
處理器
CompactLogix控制器可以通過本地I/O或分布式I/O擴展，(經(jīng)EtherNet/IP、ControlNet、DeviceNet)實現(xiàn)實時控制 。本地擴展可達到3 0個I/O模塊，CompactLogix控制器采用 具 有 優(yōu) 先 級 的 實 時 多 任 務 操 作系統(tǒng)。內存可達3MB，更快的背板I/O掃描能力為1ms，控制器支持16個可組態(tài)任務、一個任務為連續(xù)性任務，其他必須為周期性或事件性任務。每個任務最多可以32個程序。
I/O模塊
1769 I/O 無機架設計模塊安裝簡單，組合靈活方便。
模塊上LED可反映點級診斷信息。
可以使用面板安裝或DIN導軌固定、模塊更換方便。
可拆卸端子從而在更換模塊時無需接線。
專利設計的帶機械舌桿自鎖功能的總線連接器保證了模塊通訊的可靠性。
所有模塊都具有UL和C_UL認證，也同樣適用于CE標準。
2. 軟件介紹
編程軟件
羅克韋爾自動化的Logix平臺提供了統(tǒng)一的集成控制架構，能夠實現(xiàn)過程，批次處理，離散，傳動，安全，運動控制。提供了通用的控制引擎、編程軟件環(huán)境、以及跨越多個控制平臺的通訊支持。所有的Logix控制器都可以運行在多任務、多處理過程的實時操作系統(tǒng)上，編程有豐富的指令集和多種編程語言如：梯形圖(LD)、功能塊(FD)、結構語言(ST)、順控圖表(SFC)。用戶只需要掌握RSLogix 5000編程軟件，即可對所有的Logix控制器控制器進行編程。支持NetLinx集成通訊技術，支持的通訊網(wǎng)絡：EtherNet/IP、ControlNet、DeviceNet根據(jù)需要組合和匹配網(wǎng)絡。
組態(tài)軟件
FactoryTalk View SE是基于組件集成并用于監(jiān)視和控制自動化設備和過程的人機界面監(jiān)控軟件。通過開放的技術達到了與其它羅克韋爾軟件產(chǎn)品、微軟產(chǎn)品以及第三方應用程序的高度兼容。
擁有圖形與動畫設計功能、監(jiān)視與報警功能、日志記錄功能、事件檢測功能、用戶權限、數(shù)據(jù)庫功能等。FactoryTalk View SE具備高質量人機界面監(jiān)控軟件的功能外，還提供獨特的系列工具來最大限度地提高監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)效率，在開發(fā)應用項目中，只需要點擊一個按鈕就可以實現(xiàn)模擬運行;無需對圖形對象組進行分解就可以編輯組內對象，不影響與之相關的動畫顯示;通過“智能對象軌跡”功能，拖動鼠標定義圖形對象的運動路徑;通過標記占位符和參數(shù)文件實現(xiàn)一個圖形畫面代表多個設備;通過標記替代功能實現(xiàn)快速更換標記名和字符串;輕松導入在其它繪圖應用程序中開發(fā)的圖形;通過在線幫助、指南以及演示項目范例獲取所需要的幫助。
3. 網(wǎng)絡介紹
NetLinx是羅克韋爾自動化公司倡導的開放式網(wǎng)絡集成技術、以實現(xiàn)從工廠頂級到車間的無縫集成。NetLinx架構內的網(wǎng)絡-DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP使用同一種應用層協(xié)議、共享一套通用的通訊服務。這意味著用戶無需編程、即可從任意點接入、自動訪問任意網(wǎng)絡中的任意設備?？s短了系統(tǒng)投運時間便于網(wǎng)絡維護、可透過Internet進行遠程維護。
四.系統(tǒng)拓撲圖及特點
系統(tǒng)特點
本系統(tǒng)采用羅克韋爾自動化CompactLogix系列控制器，雙CPU冗余設計能在0-8ms內實現(xiàn)故障自動無擾切換功能。也可進行主備CPU的強制切換。上位機采用FactoryTalk View SE的組態(tài)軟件，具有歷史報警查詢、歷史趨勢查詢、運行報表，功能強大，智能化程度高;以圖形界面顯示工作狀態(tài)，畫面豐富，直觀生動。
● 采用模塊設計，系統(tǒng)抗干擾能力強，運行精度高，使用維護方便。
● 采用了先進的計算機網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)了全礦數(shù)據(jù)共享。
● 采用了多種抗干擾措施，抗干擾能力強，可靠性高，監(jiān)控準確。
● 流量監(jiān)測措施獨特、新穎、可靠性好、精度高。
● 選用了可靠性好、精度高的模擬量采樣模塊。
● 軟件設計安全性高。
● 操作簡單快捷、維護方便。
總結
主扇風機是煤礦的四大固定設備之一，擔負著向井下輸送新鮮空氣，排出粉塵和污濁氣流的重任。該風機在線監(jiān)測和遠程控制系統(tǒng)采用PLC變頻器和計算機技術提高了通風系統(tǒng)可靠性和安全性，使設備的操作和維護更方便，節(jié)省能耗，同時也大大地提高了煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)，并提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，具有很好的推廣價值。
（轉載）
