主通風機監控系統的設計

摘 要：針對當前通風機系統無法根據生產對其運行狀態進行實時控制，導致其通風效率低、能耗大的問題。以PLC控制器為控制核心設計一套通風機監控系統，并完成監控系統的硬件設計和軟件設計，為保證工作現場的安全生產奠定基礎。

關鍵詞：主通風機;監控;高效;安全;節能

通風機當前工業生產中必不可少的設備，其主要功能是為現場工作人員提供健康、舒適、安全的工作環境。因此，為確保通風機的通風效率，實現通風系統的節能運行，急需一套完善的通風機監控系統是實現對所有通風機運行狀態的監測，保證工作現場的安全生產。

1 系統的組成及功能介紹

1.1 主通風機監控系統組成

主通風機監控系統的核心部件為PLC控制器，PLC控制器為主通風機監控系統“大腦”。除此之外，主通風機監控系統還包括有中心站主機、觸摸屏、各相關信息采集模塊和各類傳感器等。礦井主通風機監控系統的結構如圖1所示：

1.2 監控系統功能描述

主通風機監控系統能夠實現對工作面通風機工作狀態的實施監控，進而達到了安全生產、自動化生產的目的。該監控系統的具體功能描述如下：①能夠實時監測現場主要通風機的各類工作參數，主要包括有：通風機的負壓、風量以及風速等;②對現場主通風機的相關電氣參數進行實時監測，其中著重對電動機前后連個軸承的溫度以及兩個軸承的振動系數進行監測;③該監控系統的主機可以實現對主通風機的吸氣和排氣以及風門的開啟與關閉實現遠程控制;④當被監測對象的上下限值不在范圍內時，系統會發出報警并對報警信息進行登記，并且時候可以對報警的數值進行查詢;⑤該監控系統能夠為用戶提供非常直觀、形象的被監測對象的工作狀態，并將被監測對象工作狀態的各項數據上傳于主機中。

2 監控系統的設計

主通風機監控系統的設計主要包括有監控系統的硬件設計和軟件設計。

2.1 監控系統的硬件設計

監控系統的硬件設計主要指的是PLC的輸入輸入量的設置。本監控系統采用的PLC的型號為S7-300，其硬件結構圖如圖2所示：

如圖2中的接口模塊用于實現PLC與觸摸屏之間的連接。在本監控系統中，所選用的觸摸屏為M370觸摸屏，并可以實現其與PLC的多點連接，最終實現了完美通信。數字量的輸入、輸出模塊主要用于檢測開關量的動作情況;模擬輸入模塊主要功能是實現對風量、風速以及溫度等參數模擬量到數字化的轉換;通信模塊是實現下位機與上位機通信的關鍵模塊;綜保裝置的主要功能是實現對系統中電動機的保護，并對相關電氣參數的遠程監測，通常情況下綜保裝置安裝于控制室。

2.2 監控系統的軟件設計

在各版本組態軟件對比的基礎上，本監控系統選用組態軟件INTouch9.5實現對監控系統的軟件設計?；诒O控系統的軟件設計操作人員可以形象的在人機界面獲取被監測對象的工作狀態，并將指令通過人機界面發送至PLC中。

2.2.1 監控系統的界面設計

監控系統的監控界面可以形象、直觀、方便的實現對主通風機的實時運行狀態和下一步動作進行監測和控制。其中，監控系統的主界面如下圖3所示：

2.2.2 監控系統數據管理設計

監控系統的數據管理主要指的是主通風機實時運行狀態的數據，將這些所采集到數據經過處理后上傳于主機中，方便工作人員對以往設備的運行狀態進行查詢和統計。本監控系統的數據交換主要是通過常用的動態數據交換協議實現其功能的。本監控系統的數據結構圖如圖4所示。

2.2.3 數據報表設計

數據報表是為工作人員查詢以往設備工作狀態而來的。在本監控系統中，數據報表主要包括有實時設備運行狀態報表、設備運行歷史狀態報表以及報警記錄報表。

2.3 控制方式的設計

為了保證主通風機運行的機動性和靈活性，設計人員選用了三級控制模式。即：實現對主通風機的手動控制、系統就地控制以及遠程控制。

2.3.1 手動控制

主通風機的手動控制系統是最傳統的控制系統。當PLC或觸摸屏發生故障時，主通風機切換為手動控制。所謂的手動控制即為對主通風機的低壓柜中的相關開關進行手段操作，以實現主通風機的開啟與停止。

2.3.2 系統接地控制

系統就地控制指的是通過觸摸屏實現對主通風機的實時控制。在實際操作中，將觸摸屏的控制信息通過相應的通信協議反饋與PLC中，PLC對信息進行處理后，控制低壓柜中開關，進而實現了主通風電機運行與停運。

2.3.3 遠程控制

遠程控制主要通過中心站的主機實現對主通風機的控制。主要控制流程為：中心站的主機將控制信息傳遞于PLC中，而后PLC對接收的信號進行處理，進而控制主通風機的運行與停運。

3 總結

本文主要介紹了基于PLC和組態軟件所設計的主通風機的監控系統。該監控系統可以實現對主通風機各項運行參數的實施監測和控制，為保證主通風機的穩定、可靠運行提供了把關軟件，從而為進一步提升綜采工作面生產的安全性和穩定性奠定了基礎。在本監控系統中引入了先進的傳感器技術和計算機技術，為將來更深層次的提升煤礦的自動化生產水平奠定了基礎。

參考文獻：

[1]李文濤.礦井主通風機變頻調速監控系統研究與開發[D].青島：青島科技大學，2013.

[2]張艷麗.煤礦主扇風機監控系統人機交互平臺的開發[D].邯鄲：河北工程大學，2014.

作者簡介：

張金花（1987- ），女，本科，2015年畢業于太原理工大學，助理工程師，研究方向：安全工程。