自動化控制在礦井壓風機中的應用淺析

曹婧

摘要：壓風系統是煤礦的主要系統之一。壓風機是壓風系統的主要動力源，因此務必要保證壓風機監控系統的可靠性、安全性。文章以某礦井的壓風系統為例，分析了礦井壓風機自動化控制的應用。

關鍵詞：壓風機；自動控制；無人值守；聯控

中圖分類號：TD441 文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2014）17-0054-01

某礦井一壓風機房內共安裝了6臺66 m3/min大流量螺桿式空氣壓縮機，啟停操作只能在壓風機控制面板和啟動柜上完成，壓風機的進出水閥門、風包閥門以及水泵閥門為老式閘閥，操作費時費力，且使用壽命短，壓風機監控系統僅能做到系統的監視，不能實現在上位機上控制、遠程控制和無人值守控制。因此，經研究決定對該風井螺桿壓風機監控管理系統進行技術優化改造，即把螺桿壓風機原來的監控系統改造為無人值守監控系統。經考察分析決定采用施耐德的M340系列PLC、昆侖通態TPC1063E觸摸屏等先進的工控設備。

1施耐德的M340系列PLC、昆侖通態TPC1063E觸

摸屏等設備的特點

①該系統可以控制2~8臺空氣壓縮機。②系統空氣壓力控制以單一壓力點為基礎，而不基于多點壓力。③系統空氣壓力設定，可以通過用戶編程進行更改。④加載和卸載延時間隔可以根據空氣系統的特性進行單獨設定。⑤該系統裝置可以遠離空氣壓風機安裝，對壓風機遠控起動、停止操作。⑥有最多8個用戶可編程壓風機順序。⑦該系統裝置從一個運行順序切換到另一個運行順序時，用戶可以根據運行時間分。進行編程，設定范圍是最多為40 d。⑧該系統裝置一次起動一臺壓風機，以達到節能優化目的。⑨運行順序平穩切換輪回避免系統空氣壓力的波動。⑩該系統裝置操作參數可以在不停止系統的情況下進行更改。11該系統和變頻器配合使用可有效地節約電能。

2自動化控制系統的組成

根據壓風系統對穩定性和實用性的要求，該系統采用觸摸屏和工業計算機作為人機交互的載體，采用專門數據歸檔服務器進行數據存儲。由于壓風機控制器支持施耐德的Modbus通訊協議，為了通訊的可靠性，該系統采用施耐德的M340系列PLC作為信號采集和處理的工具，采用工業屏蔽線作為數據通信的介質，實現了壓風系統的聯機運行、優化運行、以及對壓風系統故障的監視及其診斷。

3自動化控制系統的操作

3.1用戶登錄

系統啟動后，首先進行用戶登錄，否則，無法正常使用集控系統進行操作。用戶登錄窗口在任務欄上點擊“用戶登錄”，彈出如所示的窗口。在這里您可以選擇您的用戶名，輸入正確的密碼后，回車，就能成功登錄了。登錄完成之后，您就可以進行您權限允許的操作了。當然，你點擊“注銷”，就能退出登錄，退出登錄之后就無法進行操作。

3.2上位機通訊狀態

通訊狀態當控制計算機與PLC站點通信故障時，壓風機圖片上出現感嘆號圖片，表示通訊中斷。通信故障之后，所有狀態都不一定能反應其真實狀態，所有的操作都是無效的。

3.3設備狀態查看及操作

本系統用顏色表示設備的運行狀態，黑色表示壓風機停止；藍色表示壓風機處于運行狀態；綠色表示壓風機處于加載狀態；紅色表示設備報警狀態。灰色表示水泵停止狀態，綠色表示水泵運行狀態。在設備上單擊鼠標左鍵，彈出窗口。在打開的設備狀態窗口標題欄上，顯示有對應當前設備的名稱，在進行操作之前，請確定當前打開的窗口是否對應要進行操作的設備。顯示當前用戶，當前運行順序，當前運行方式及輪換時間。當報警到來時，報警蜂鳴器會發出聲音，點擊主窗口的消音按鈕可以去除聲音。

3.4 參數設置

①提供壓風機次序設置功能，順序中的數字只能在1~6之間設定，在同一順序設定中不能夠重復相同的主備機數字，否則設定的該順序是無效的，同時彈出對話框。②提供順序輪換功能，輪換可以由設定的“順序切換時間”設定，也可以由“切換到下一次序”按鈕來提前切換。③設定目標壓力上限與下限值。④設定間隔時間，當壓力低于下限或高于上限時，聯控系統加載下一臺機器的間隔時間。⑤順序輪換時間，聯控系統執行下一個順序的間隔時間。⑥加載卸載時間，控制系統從啟動到加載之間的延時，和從卸載到停機之間的延時。⑦當壓風機處于報警狀態或選擇開關處于非聯控狀態時，自動系統程序中把這臺壓風機處理為屏蔽狀態即自動啟停時會繞過這臺壓風機，不對它進行處理。

3.5把一臺壓風機突入聯控的步驟

①壓風機自動停機功能是完好的；②壓風機沒有故障；③壓風機通訊正常；④壓風機選擇開關處于聯控狀態；⑤壓風機順序處于對號狀態；⑥壓風機管網壓力上下限設置正確；⑦壓風機時間參數設置正確；⑧聯控柜操作面板上壓風機置于自動狀態；⑨控制柜選擇開關處于自動狀態，并按確認按鈕直到確認燈亮。

3.6壓力控制邏輯

在系統自動狀態下，控制系統實時將測量的系統壓力與設定目標壓力的上下限進行比較，當比較后出現小于設定下限或超過設定上限時將采取行動。若出現壓力下限，控制系統將按當前運行次序（如1-2-3-4-5-6-7-8）從左到右查詢，加載最近找到的沒有加載的壓風機并且加載它。若計時到壓力還沒有進入到設定的范圍之內，聯動控制系統將自動卸載下一臺壓風機。一旦壓風機得到加載信號，聯動控制系統的加載延時定時器會復位并重新激活。這個過程會繼續到壓力上升到設定的上下限范圍之內。只要壓力進入的上下限范圍之內，聯動控制系統不會有告訴壓風機再進行加載。如壓力仍然在“壓力下限”之下，則而在下一個加載間隔時間到達后，CG10-8將命令另一臺壓風機進行加載。當系統壓力上升到“壓力上限”之上時，控制裝置會按照從右到左地次序告訴最近一臺加載的壓風機立即進行卸載。卸載間隔時間為CG10-8裝置在告訴下一臺壓風機進行卸載前的等待時間長度，條件是壓力仍然高于“壓力上限”。

3.7實時報警消息查看

用戶登錄后，進入“主畫面”，在“主畫面”的最右側是實時報警消息查看窗口，紅色表示報警消息出現，對應時間為進入消息的時間。綠色色表示報警消息離去，對應時間為消息離去時間。紫色為警告出現藍色表示警告離去。當現場出現問題時，為了盡快確定現場情況，需要及時查看實時報警消息。

3.8運行記錄查詢

用戶登錄后，點擊“數據查詢”打開數據查詢界面，在該界面下可以查詢設備運行記錄和操作員的操作記錄。查詢設備運行記錄時，首先選擇需要查詢的設備，然后設置好要查詢的時間段，最后點擊“開始查詢”即可，系統能自動統計出這段時間內設備開停的次數以及這段時間內的累計運行時間。

3.9操作記錄查詢

查詢操作員操作記錄時，只需要設置起始時間和結束時間，設置完畢，點擊“開始查詢”即可。

3.10系統啟動

操作系統啟動后，監控軟件沒有啟動，請在桌面上找到這個圖標，雙擊啟動，打開編輯界面后，在工具欄上找到激活系統，擊后就能打開監控界面。

4綜保電流電壓采集軟件

軟件采用OPC通信方式，當wincc未激活時，wincc無法提供OPC服務器，軟件鏈接不到服務器，會報錯。因此使用前必須先打開wincc 并激活。或者等wincc打開后點擊連接OPC按鈕。軟件上部顯示的是接收到的信息，當信息接收到后，紅色小燈閃爍。軟件中間部分顯示的是從1~6號綜保中取得的數。

5結語

經過壓風機房的自動化改造應用，監測數據增加了，提高了壓風機的安全系數，實現了根據管網總壓力調節空氣壓縮機電機頻率，通過對人員的培訓和遠程控制的實現、視頻圖像的接入，實現了壓風機房無人值守，從而達到全礦井的綜合自動化管理。

參考文獻：

[1] 趙婷婷,賈明全,周維慶.礦井壓風機節能運行及其控制[J].礦山機械,2010,(13).