基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)研究

楊 林

(1. 貴州省機械工業(yè)學(xué)校實訓(xùn)中心，貴陽市 551400；2. 貴州大學(xué)機械工程學(xué)院，貴陽市 550025)

基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)研究

楊 林

(1. 貴州省機械工業(yè)學(xué)校實訓(xùn)中心，貴陽市 551400；2. 貴州大學(xué)機械工程學(xué)院，貴陽市 550025)

隨著我國對于生產(chǎn)安全不斷重視以及信息化事業(yè)的不斷發(fā)展，煤炭產(chǎn)業(yè)中對生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控也成為落實安全生產(chǎn)政策的重要環(huán)節(jié)在煤礦生產(chǎn)中，礦井提升機的承擔的核心功能就是提升才出來的原煤、開采工具、工作人員的裝置，是煤礦正常工作的不可或缺的部分，因此對礦井提升機的監(jiān)控顯得尤為重要。本文設(shè)計了基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對礦井提升機的實時監(jiān)控，有著十分重要的工業(yè)意義。

礦井提升機，LabVIEW，監(jiān)控系統(tǒng)

0 引言

隨著我國對于生產(chǎn)安全不斷重視以及信息化事業(yè)的不斷發(fā)展，煤炭產(chǎn)業(yè)中對生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控也成為落實安全生產(chǎn)政策的重要環(huán)節(jié)。礦井提升機通常被行業(yè)叫做礦山的咽喉，它是礦山最重要的關(guān)鍵設(shè)備之一，同時它也是地下礦業(yè)作業(yè)過程中與外界世界溝通的唯一通道，肩負著原始礦產(chǎn)、各類物資、員工等的重要運輸責任。對提升機來說，運行的安全性與可靠性是至關(guān)重要的。但是傳統(tǒng)的礦井提升機面臨調(diào)速性能較弱，在很多方面都存在各種的安全隱患。伴隨著科技的進步，其中尤為重要的是計算機的發(fā)展和PLC技術(shù)以及虛擬技術(shù)的提升，利用良好的控制技術(shù)在礦井提升機上，可以使安全性、可靠性以及精度都達到非常好的效果，因此利用現(xiàn)有的先進技術(shù)對礦井提升機實時監(jiān)控就顯得非常重要。針對這一重要性，本文提出了基于LabVIEW以及多功能數(shù)據(jù)采集卡的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)，國內(nèi)外有很多學(xué)者都將LabVIEW或者監(jiān)控系統(tǒng)運用于很多領(lǐng)域[1-9]，本文嘗試運用LabVIEW實現(xiàn)對礦井提升機的實時監(jiān)控。

1 礦井提升機

礦井提升機是一種應(yīng)用于煤炭等開采行業(yè)的裝置，承擔著礦井的輸送任務(wù)。礦井提升機的基本結(jié)構(gòu)由以下幾個部分組成的：提升機的電動機部分、減速器部分、摩擦系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)等。礦井提升機按照提升鋼絲的工作方式來劃分可以分為：纏繞式礦井提升機和摩擦式礦井提升機。纏繞式礦井提升機又因為卷筒的個數(shù)可以區(qū)分為：單卷筒和雙卷筒兩種。由于礦井提升機在礦產(chǎn)工業(yè)中占據(jù)著十分重要的安全地位，所以對于其安全的監(jiān)控，是現(xiàn)代提升機控制中的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中采用微型計算機主要對于以下參數(shù)進行監(jiān)控：①提升機在提升過程中各工況參數(shù)監(jiān)視；②各主要設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視；③各傳感器采集的參數(shù)的監(jiān)視。主要為了實現(xiàn)在各類問題出現(xiàn)之前就可以提前預(yù)判記性處理，盡量減少事故的發(fā)生，并對各被監(jiān)視參數(shù)進行存貯、保留或打印輸出，甚至與上位機聯(lián)網(wǎng)，合并于礦井監(jiān)測系統(tǒng)中[11]。

2 虛擬儀器及LabVIEW簡介

虛擬儀器顧名思義就是用戶在通過在計算機上搭建平臺，根據(jù)對測控對象的需要來定義和設(shè)計儀器的測試功能，使用者通過計算機上的操作就如果自己在使用測控儀器一樣對測試對象進行測控。虛擬儀器最為重要的理念就是通過計算機的軟件和硬件的結(jié)合，將傳統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域中需要硬件或者電路的技術(shù)虛擬化或者說是軟件化，極大的減少了成本，提高了整個系統(tǒng)的功能與靈活性。目前，虛擬儀器技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展很快，以美國NI公司為代表的一批廠商已經(jīng)在市場上推出了基于虛擬儀器技術(shù)而設(shè)計的商品化儀器產(chǎn)品。虛擬儀器的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 虛擬儀器結(jié)構(gòu)圖

虛擬市場上最為出名的就是美國NI公司推出最為流行的虛擬儀器編程語言LabVIEW，LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程平臺）是美國National Instruments公司推出的一種基于圖形化編程語言的虛擬儀器軟件開發(fā)工具，帶有大量的內(nèi)置功能，能夠完成仿真、數(shù)據(jù)采集、儀器控制、測量分析和數(shù)據(jù)顯示等任務(wù)。其內(nèi)部集成了上千種儀器和測量設(shè)備驅(qū)動。通過優(yōu)化代碼，可將程序的執(zhí)行速度提高到與編譯C語言程序相當?shù)某潭取Ｔ贚abVIEW圖形化開發(fā)環(huán)境下，無需編寫代碼文本命令行即可獲得強大的開發(fā)工具，大大提高了編程效率。它的工作原理就是把測控對象與各種儀器連接，然后最后將所測得的數(shù)據(jù)輸入計算機內(nèi)，最后通過計算機對數(shù)據(jù)進行處理，來得以對測控對象進行測量控制以及監(jiān)控。

3 礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)示意圖

基于LabVIEW軟件的礦井提升監(jiān)控系統(tǒng)是采用模塊化的構(gòu)思來進行組建的。首先，建立一個主模塊，其他子模塊將通過主模塊入口來進行調(diào)用，通過各類傳感器對參數(shù)進行實時采集，然后進行處理，最終以曲線的顯示在計算機屏幕上，并且包括數(shù)據(jù)記錄，監(jiān)控信息等功能。根據(jù)礦井提升機監(jiān)控實際需求，我們確定了監(jiān)控系統(tǒng)示意圖如圖2所示。用戶可以在監(jiān)控指揮中心查看實時的監(jiān)控情況，通過顯示器可以得知監(jiān)控數(shù)據(jù)的動態(tài)情況。整個系統(tǒng)從功能上來劃分，如圖3所示具有以下幾個子系統(tǒng)：傳感器數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、報警子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲子系統(tǒng)、故障應(yīng)對子系統(tǒng)。其中故障應(yīng)對子系統(tǒng)中包括故障原因的提示以及簡單的故障處理辦法，如果比較嚴重的故障，將會啟動緊急停止程序，將會終止機器的運行，并且發(fā)出警報通過無線技術(shù)通知相關(guān)負責人員進行處理。其中礦井提升機比較常發(fā)的故障有如下幾類情況：1、設(shè)備溫度過高；2、減速器齒輪突然斷裂；3、液壓缸漏油、油壓不穩(wěn)定等[12]。故障應(yīng)對子系統(tǒng)還具有對數(shù)據(jù)庫文件進行查詢的功能，可以獲得所連接設(shè)備的運行狀態(tài)，并可對故障的內(nèi)容進行輸出（打印或者電子版本），為分析事故原因、調(diào)查設(shè)備故障等提供參考。

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)以及子系統(tǒng)

4 結(jié)論

綜上所述，在充分理解礦井提升機運行原理之上，開發(fā)了基于LabVIEW的礦井提升機的監(jiān)控系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)相比，具有較大的優(yōu)越性，因此，本文提出的基于LabVIEW的礦井提升機的控制系統(tǒng)具有很有的工業(yè)價值，實際運行表明，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，提升了企業(yè)的安全保障系數(shù)。

[1] 戴飛, 辛邁, 邢研杰. 基于LabVIEW2011對心音信號CWT濾波的實現(xiàn)[J]. 軟件, 2013, 34(10): 58-59.

[2] 熊舸, 劉嫻, 張煜, 等. 基于LabVIEW的實時串口數(shù)據(jù)采集及Excel報表生成技術(shù)[J]. 軟件, 2014, 35(3): 28-32.

[3] 劉瀚文, 萬遂人. 基于LabVIEW的磁共振射頻接收單元自動化測試系統(tǒng)[J]. 軟件, 2014, 35(3): 35-37.

[4] 胡武揚, 段富海, 董科銳. 基于LabVIEW的舵機自動加載測試系統(tǒng)軟件設(shè)計[J]. 軟件, 2015, 36(5): 24-29.

[5] 湯為, 孫才紅. 基于LabVIEW的串口數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用[J].軟件, 2013, 34(11): 24-26..

[6] 劉萬輝, 楊曄. 基于Android系統(tǒng)的溫室智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)[J]. 軟件, 2013, 34(5): 1-3.

[7] 王魁生, 劉夏. 基于SIP的級聯(lián)調(diào)度視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J]. 軟件, 2013, 34(9): 36-38.

[8] 楊艷青, 陳文輝. 基于ABB AC500PLC的大型變壓器監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J]. 軟件, 2014, 35(6): 94-96.

[9] 朱志剛, 肖大薇, 王穎. GoAhead Web Server在嵌入式遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 軟件, 2014, 35(7): 103-105.

[10] 聶仁東, 高永新, 張?zhí)m芬. 基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J]. 礦業(yè)工程, 2009, 7(3): 39-41.

[11] 馮樹旭. 礦井提升機控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 中南大學(xué), 2005.

[12] 裴九芳. 基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)[D]. 安徽理工大學(xué), 2005.

[13] 段楠, 劉杰輝, 王桂梅. 基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)測系統(tǒng)[J]. 礦山機械, 2007(6): 81-82.

[14] 裴九芳, 張新. 基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)[J].安徽理工大學(xué)學(xué)報(自科版), 2004, 24(s1): 64-67.

[15] 李資. 基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 科技資訊, 2010(28): 54-54.

[16] 李偉波, 胡霞. 基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 煤礦機械, 2015(9): 32-34.

[17] 王玉芳. 基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 煤礦機械, 2013, 34(10).

[18] 張翼飛. 基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J]. 煤礦機械, 2014, 35(9): 13-15.

[19] 王進浩, 郝繼飛, 徐中軍. 基于LabVIEW的礦井提升機制動系統(tǒng)監(jiān)控裝置設(shè)計[J]. 煤礦機械, 2013, 34(8).

Study on Monitoring System for Mine Hoist Based on LabVIEW

YANG Lin
(1. School of mechanical engineering, Guizhou University, Guiyang, China; 2. Training Center, Guizhou Machinery Industry School, Guiyang, China)

With the constant attention to the safety of production and the continuous development of information technology, the coal industry in the production of all aspects of real-time monitoring has become an important part of implementing the policy of production safety in coal production. In the coal mine production, the main function of mine hoist is to rise the raw coal, mining tools, staff is an important part of the normal work of the mine industry, so monitoring of the mine hoist is very important. In this paper, the mine hoist monitoring system based on LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) is proposed, which perform the real-time monitoring of mine hoist, have meaningful industrial significance.

Mine hoist; LabVIEW; Monitoring system

TP311

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.12.017

楊林，女，(1988-)，本科雙學(xué)士學(xué)位，碩士研究生在讀，講師，主要研究方向：機電一體化。

本文著錄格式：楊 林. 基于LabVIEW的礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)研究[J]. 軟件，2016，37（12）：74-76