基于組態王與PLC的煤礦空壓機監控系統

曹曉光 閆力

摘?要：文章在三菱Q系列的可編程控制器及上位機監控軟件的基礎上，根據空壓機無人值守和遠程監控的要求，提出一種用組態王軟件實時監控PLC的方法。

關鍵詞：空壓機;PLC;組態王;自動控制

Abstract：This paper is based on Mitsubishi q series PLC and upper computer monitoring software，According to the requirements of air compressor unattended and remote monitoring，Project a method of real-time monitoring PLC with Kingview software.

Key words：Air compressor;PLC;Kingview;automatic control

引言

空氣壓縮機（簡稱空壓機）是一種利用電動機將空氣在壓縮腔內進行壓縮并使壓縮氣體具有一定壓力的設備。空壓機為煤礦井下風動機械提供動力源，其運行狀況影響著礦井的生產，是煤礦的重要設備之一。全面及時地掌握空壓機的運行情況并根據運行情況對空壓機進行控制，對保障安全生產，節約能源，提高生產效率具有重要的現實意義。

PLC以卓越的性能廣泛應用于工業控制領域，其作為一種工業控制計算機，具有功能強大，可靠性高，抗干擾能力強，維修方便等特點，能夠滿足噪音、振動、高溫、低溫等惡劣環境下的機電設備控制要求。而通過組態軟件實現PC和PLC通信的目的是為了向客戶端提供動態數據畫面顯示、報表顯示、窗口技術等多種功能，為PLC控制提供了良好的人機界面。

1?系統簡介

中煤哈密能源開發有限責任公司大南湖七號煤礦壓風制氮車間布置了10臺英格索蘭MH350型螺桿式空壓機，其中4臺為制氮機配套使用，另外6臺為井下風動設備及壓風自救系統供風。控制方式為空壓機本機操作或在ACS4000就地控制柜上進行操作，存在運行狀態無法遠程監控，沒有實時及歷史數據查看功能，數據不能存儲調用分析，故障報警不能上傳至集控調度等缺陷。本設計采用采用三菱PLC作為控制器，上位組態軟件采用亞控科技的組態王軟件對6臺空壓機進行集中監控。

2?控制系統構成

控制系統是由上位機監控系統、下位機控制系統、通訊系統等組成。

2.1上位機監控系統

2.1.1觸摸屏控制系統

現場控制保留原ACS4000控制柜，富士UG330H-VS4型彩色觸摸屏與下位機通訊實現空壓機控制及實時數據顯示。

2.1.2遠程計算機控制系統

遠程計算機上裝有組態王7.5軟件，其提供多種通訊接口，可很好的與下位機PLC進行通訊。系統主要由主控系統、溫度監控系統、壓力監控系統、報警系統、報表系統及數據庫存儲服務器、WEB服務器等組成。

2.2下位機控制系統

下位機主要控制器件有：中央控制單元采用三菱Q06HCPU，Q61P電源模塊為機架上其它模塊提供5VDC和24VDC電源;輸入模塊QX40及輸出模塊QY40P;模數轉換模塊Q64AD;串行通訊模塊QJ71C24N-R2。

2.3通訊系統

通訊系統信息傳輸方式：空壓機在運行時本機KT-09B-HV控制器采集運行數據，以RS485通訊電纜通過MODBUS RTU通訊協議及CRC校驗形式傳輸至ACS4000控制柜。在控制柜內，數據經RS-485/RS422光電隔離中繼器、QJ71C24N-R2 PC串行通訊模塊上傳至CPU，上位機通過BCNet-Q通訊模塊讀取CPU信息。

3?控制系統設計

系統主要由主控系統、曲線系統、報表系統、報警系統、數據庫系統、Web發布系統和移動客戶端系統7個子系統組成

3.1主控系統

主控系統是空壓機的控制界面系統，在該界面下可實時監測空壓機啟停狀態、運行溫度、運行累積時長、管路壓力及故障狀態信息。同時，在主控界面可以通過面板上的轉換開關切換自動/手動控制模式。在自動控制模式下，由PLC及組態程序根據管路壓力自動、循環投退空壓機，管理人員在輸入賬號口令后可對投退空壓機壓力值進行設定。在手動控制模式下，空壓機不會隨壓力變化自動啟停，控制人員可通過界面控制按鈕啟停空壓機，同時系統會記錄操作人員及操作信息，并支持查詢功能。系統具備空壓機故障狀態識別功能，在空壓機出現故障時自動停機，同時閉鎖故障空壓機啟動程序，使其無法啟動，待故障信息消除后方可啟動。

3.2曲線系統

曲線系統是由曲線形式顯示、記錄空壓機運行時的實時和歷史狀態，該系統中創建了實時壓力和溫度曲線界面;歷史壓力曲線溫度曲線界面。在實時曲線界面，6臺空壓機的壓力、溫度以不同顏色曲線標識，實時更新。在歷史曲線界面中，可以選擇查詢某一歷史時段內空壓機歷史運行數據曲線。

3.3報表系統

3.3.1實時報表

實時報表主要用于顯示設備啟停記錄和設備運行記錄。在啟停記錄中，系統實時記錄空壓機啟、停時間、單次運行時間等信息。在運行記錄中，系統每小時采集一次空壓機運行參數，并將其填入運行報表中，每日24：00自動將運行報表按照日期名稱格式保存在歷史服務器中。系統支持實時報表的自動或手動打印功能。

3.3.2歷史報表

在歷史報表中可通過下拉式組合框選擇調閱查看自動保存的運行記錄。

3.4報警系統

當空壓機運行過程中發生壓力、溫度超限等故障信息或零部件保養周期即將到期時，即會觸發相應的報警程序，在強制彈出報警窗口的同時觸發報警語音。報警窗口提供報警日期、報警時間、報警設備名稱、報警類型、報警值等數據，便于管理人員迅速發現故障、判斷故障，縮小故障影響范圍，提升故障處理效率。

3.5數據庫系統

系統每小時或發生報警信息時自動將運行數據傳輸至數據庫服務器中。在數據庫服務器，通過Windows XP/win7系統數據源開放標準，實現組態與SQL或Acess數據庫的數據存儲與調用。在本設計中，組態軟件通過ODBC接口與Acess數據庫建立通訊，實現空壓機運行數據的存儲、查詢、調用等功能。

3.6WEB發布系統

利用數據庫及WEB服務器，可將預先設計好的部分空壓機運行畫面及相關數據發布至局域網或公網。在登錄發布服務器網址，輸入預設的賬號和密碼后，即可查看與其權限對應的數據和畫面信息。

3.7移動客戶端

本設計創建一個移動客戶端工程，并將工程發布到局域網或公網。用戶在組態王手機APP登錄賬號、密碼并輸入發布服務器網址后，即可進入APP選擇查看發布變量的實時數據、歷史數據、數據曲線和報警信息等。

4?結語

實際使用表明本控制系統編程策略優越，軟硬件匹配，動畫效果直觀，功能實用性強，安全可靠性高，確實提高了空壓機控制的自動化程度，實現了無人值守，提高了生產效率，為煤礦創造了良好的經濟和安全效益。

參考文獻

[1]?胡亞非.礦山壓氣設備[M].徐州：中國礦業大學出版社，1995.

[2]?汪曉平.PLC可編程序控制器系統開發實例導航[M].北京：人民郵電出版社，2002.

[3]?組態王命令語言函數手冊.北京亞控公司，2001

作者簡介：曹曉光，1973年10月出生，男，漢族，本科學歷，機電工程師職稱，中級。