曉南礦通風(fēng)機(jī)集控系統(tǒng)改造

◎李艷輝 邊云飛

主扇風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)由PLC監(jiān)控柜、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、組態(tài)監(jiān)控軟件、現(xiàn)場(chǎng)傳感器及通訊網(wǎng)絡(luò)組成，核心采用西門子S7-1200系列可編程控制器，能夠可靠實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)及附屬設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制及運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)的采集。

一、前言

“機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化、信息化”建設(shè)是煤礦發(fā)展的必然趨勢(shì)，“機(jī)械化減人、自動(dòng)化換人”的減人提效理念已經(jīng)深入人心，大型設(shè)備集控改造，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守是煤礦減人提效的必經(jīng)之路。

曉南礦近年來人員大批退休，但補(bǔ)充非常有限，造成各系統(tǒng)人員非常緊缺，必須利用先進(jìn)的集中控制技術(shù)，減少甚至取消崗位人員。

國(guó)家對(duì)煤礦井下作業(yè)人數(shù)有嚴(yán)格限制，2018年9月4日國(guó)家煤礦安監(jiān)局下發(fā)了《煤礦井下單班作業(yè)人數(shù)定員標(biāo)準(zhǔn)》（煤安監(jiān)司函辦〔2018〕57號(hào)），明確提出：為從源頭上防控群死群傷事故風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)引導(dǎo)煤礦企業(yè)盡快適應(yīng)當(dāng)前“招工難”的現(xiàn)狀，通過機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化和智能化減人，通過簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)減人，通過優(yōu)化勞動(dòng)組織減人，以達(dá)到減少煤礦作業(yè)人數(shù)的目的。

綜上所述，通過大型設(shè)備集控改造，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守對(duì)煤礦減人提效有非常重要的意義。

二、主要通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

礦井主通風(fēng)機(jī)是向井下送風(fēng)的重要設(shè)備，也是大型耗能設(shè)備，對(duì)其實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控，使之始終運(yùn)行在良好狀態(tài)，對(duì)于保障煤礦安全生產(chǎn)，保護(hù)礦工生命和企業(yè)財(cái)產(chǎn)安全，降低風(fēng)機(jī)能耗具有重要意義。

研究潤(rùn)滑油流量保護(hù)，保證電機(jī)潤(rùn)滑效果；研究系統(tǒng)閉鎖功能，自動(dòng)檢測(cè)主要通風(fēng)機(jī)開機(jī)條件，保證風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行；增加檢測(cè)精度，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；預(yù)留接口，為后期風(fēng)機(jī)改造打好基礎(chǔ)。

主要通風(fēng)機(jī)改造簡(jiǎn)介：

主扇風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)由PLC監(jiān)控柜、監(jiān)控計(jì)算機(jī)、組態(tài)監(jiān)控軟件、現(xiàn)場(chǎng)傳感器及通訊網(wǎng)絡(luò)組成，核心采用西門子S7-1200系列可編程控制器，能夠可靠實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)及附屬設(shè)備的計(jì)算機(jī)控制及運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)的采集，主要功能如下：

實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)的風(fēng)機(jī)的運(yùn)行工況參數(shù)，主要包括：風(fēng)機(jī)入口靜壓、全壓、風(fēng)量、風(fēng)速；電機(jī)三相繞組溫度、電機(jī)前后軸承溫度；風(fēng)機(jī)軸承溫度；風(fēng)機(jī)振動(dòng)（水平和垂直方向）；潤(rùn)滑油供油溫度和壓力；電機(jī)定子電壓、定子電流、有功功率、功率因數(shù)等，以及風(fēng)機(jī)開停信號(hào)、正反風(fēng)信號(hào)、潤(rùn)滑油泵運(yùn)行信號(hào)、風(fēng)門動(dòng)作和到位信號(hào)、風(fēng)機(jī)制動(dòng)器動(dòng)作和位置信號(hào)、高壓開關(guān)柜運(yùn)行狀態(tài)等設(shè)備狀態(tài)信號(hào)。

通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的啟停控制、油站油泵控制、風(fēng)門控制等，具備實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作控制功能。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行工況狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警提示，防止設(shè)備帶故障運(yùn)行，報(bào)警提示采用語(yǔ)言報(bào)警和蜂鳴器報(bào)警相結(jié)合的形式。

監(jiān)控主機(jī)采用工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)，滿足在惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的不間斷運(yùn)行，基本配置（不低于）：研華IPC-610L/酷睿四核CPU/4G內(nèi)存/1T硬盤/DVD光驅(qū)/光電鍵盤鼠標(biāo)/22″液晶顯示器。

系統(tǒng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控軟件采用工業(yè)控制組態(tài)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)，人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行工況參數(shù)，動(dòng)態(tài)顯示工藝流程圖形和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

對(duì)所有模擬量監(jiān)測(cè)參數(shù)形成實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線功能，系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)定時(shí)保存到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)保存時(shí)間為一年，可通過歷史趨勢(shì)功能隨時(shí)提取和查閱歷史數(shù)據(jù)庫(kù)任一時(shí)刻記錄點(diǎn)的數(shù)據(jù)和運(yùn)行變化趨勢(shì)。

系統(tǒng)記錄各參數(shù)整點(diǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)生成生產(chǎn)報(bào)表，代替人工抄錄，提供真實(shí)有效的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并可選擇存儲(chǔ)路徑、報(bào)表時(shí)間范圍、數(shù)據(jù)記錄間隔將報(bào)表導(dǎo)出，數(shù)據(jù)文件為excel格式，方便分析整理。

自動(dòng)記錄系統(tǒng)報(bào)警信息，顯示實(shí)時(shí)報(bào)警信息和形成歷史報(bào)警記錄，記錄所發(fā)生時(shí)刻和確認(rèn)、消失的具體時(shí)間，通過歷史報(bào)警窗口可隨時(shí)進(jìn)行查閱。

系統(tǒng)配備打印機(jī)，可將報(bào)警信息記錄和報(bào)表自動(dòng)或手動(dòng)打印輸出。

系統(tǒng)提供可靠的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡(luò)接口包括 OPC、XML、WebService 等多種通訊方式，實(shí)現(xiàn)與礦調(diào)度中心或機(jī)電設(shè)備管理網(wǎng)等上一級(jí)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，傳送全部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提高監(jiān)控效率，適應(yīng)全礦乃至全局的信息化管理的要求。

具有在線信息系統(tǒng)功能：可以在線察看系統(tǒng)操作維護(hù)使用說明書，也可以錄入各種管理信息，如：安全操作規(guī)程、管理制度、設(shè)備檔案資料等。

三、集控設(shè)備的現(xiàn)狀

作為企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的重要物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，設(shè)備同時(shí)也是企業(yè)固定資產(chǎn)中的固定組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，促使現(xiàn)代化設(shè)備的技術(shù)含量越來越高現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的大型化，集中化導(dǎo)致了設(shè)備的大型化，設(shè)備的規(guī)模越來越大是某些現(xiàn)代化設(shè)備發(fā)展的 勢(shì) 。大型設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)在近十年內(nèi)得到了前所未有的發(fā)展，它對(duì)于煤礦部門重要設(shè)備的管理維護(hù)、提高企業(yè)生產(chǎn)能力和保證安全生產(chǎn)、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量都具有極大的效益，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門發(fā)展中有著十分重要的意義。

如何避免機(jī)器發(fā)生事故，尤其是災(zāi)難性事故，一直是人們極為重視的問題。長(zhǎng)期以來，由于人們無(wú)法預(yù)知事故的發(fā)生，不得不采取兩種對(duì)策：一是等設(shè)備壞了再進(jìn)行維修，該辦法經(jīng)濟(jì)損失很大，因?yàn)榈仍O(shè)備運(yùn)行到破壞為止，往往需要昂貴的維修費(fèi)用，災(zāi)難性破壞需要更換設(shè)備，還可能造成人員傷亡：二是定期檢修設(shè)備，這種方法需有一定計(jì)劃性和預(yù)防性，但其缺點(diǎn)是如無(wú)故障，則經(jīng)濟(jì)上損失很大，而且定期檢修的時(shí)間周期也很難確定。因此，合理的維修應(yīng)是預(yù)知性的即在設(shè)備故障出現(xiàn)的早期就監(jiān)測(cè)患，提前預(yù)報(bào)，以便適時(shí)、合理地采取措施，于是故障診斷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。

四、集控設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)

未來煤礦自動(dòng)化的發(fā)展，不僅要考慮煤礦開采企業(yè)的實(shí)際能力，還要對(duì)設(shè)備的總裝機(jī)容量以及單機(jī)裝機(jī)容量進(jìn)行分析，并合理運(yùn)用安全監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)煤礦的開采和運(yùn)輸?shù)确矫孢M(jìn)行有效的監(jiān)控。針對(duì)原有煤礦自動(dòng)化中的不足，也應(yīng)逐步改進(jìn)和提升，以滿足我國(guó)煤礦開采的質(zhì)量和開采的能力。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，煤礦自動(dòng)化的發(fā)展，不僅要進(jìn)行合理的技術(shù)應(yīng)用，還要切實(shí)考慮好我國(guó)的實(shí)際國(guó)情及我國(guó)煤礦自動(dòng)化發(fā)展的現(xiàn)狀，并且，要從加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、開采機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化、行業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)等方面入手，對(duì)煤礦自動(dòng)化發(fā)展做出全面分析和改良，只有這樣，才能逐漸完善我國(guó)的煤礦自動(dòng)化，才能使之為我國(guó)煤礦事業(yè)的發(fā)展做出積極的貢獻(xiàn)。