礦山機械設備遠程監控系統設計

樊夢瑩

（運城職業技術大學，山西 運城 044000）

礦山機械設備是開采過程中十分重要的影響因素，對于最終的開采結果以及開采效率會產生很大的作用。當然，這些設備的應用領域也各有不同，涵蓋冶金、有色、建材、化工等多種行業，所以在使用的過程中同時也具有不同程度的差別。通常情況下，這部分設備均具有破碎程度高、體積大、傷害性強、能耗少、產品粒度均勻等特點，能夠將原礦的初始資源破碎到砂石的程度，同時，也可以達到預期要求的粒度，為企業后續的生產奠定更為堅實的基礎，在應用的過程中也具有更強的安全性以及穩定性。但目前我國的礦山機械多以老舊設備居多，整體上均是僅配置了部分的監測控制儀器，控制不靈活，相關的控制結構也十分不完整，進而導致自動化程度較差。另外，大部分的礦山機械設備體積都是較大的，移動起來十分不便利，并且傳統的設備多是由人工操作，雖然可以達到預期的目標，但是，在使用的過程中安全性較差，執行參數以及指標與實際需求無法達到一致，無法實時對給料粒度及硬度變化作出對應的調整。

不僅如此，礦山機械設備多以計劃維修或定期保養為主，在日常應用的過程中也缺少實時的監控對系統的使用壽命也會造成較大的消極影響，致使故障頻發，一定程度拉低了礦山資源開采的效率以及質量。面對這種情況，需要對相關的遠程監控系統進行重新調整與處理，在較為真實的情況下，獲取執行指標參數，再結合互聯網技術，創建更加符合實際應用的礦山機械設備遠程監控系統，實現多目標的控制與監控，最大程度上提升開采的整體效果，幫助我國開采監控技術邁入一個新的發展臺階。

1 系統硬件設計

1.1 監控電源設計

在進行硬件前，需要先對其監控的電源處理設計。系統電路中的電源是保證其可靠工作的重要因素，其中包括供電裝置以及復位電路兩部分。本次采用CS89712模塊復位器傳輸發送對應的啟動信號。遠程監控系統采用nPOR的雙向目標信號作為初始復位信號，將其與執行裝置相關聯后，安裝復位芯片，并將芯片所產生的完整復位信號傳輸至系統的設備中。此時，整個系統的額定電流基本為1800A，并且整個系統的外部電源輸入電壓范圍需要控制在15～35V，系統此時的供電情況是較為復雜的，對應的電壓執行層級也十分繁雜。可以在初始執行電路的基礎上，將CS89712芯片的I/0與控制內核采用不同電壓隔離，關聯顯示器通常設定為2.5V以及5.5V，并且把擴展的MAX125與LCD執行控制器對應的指標參數作出調整更改。同時，LCD對比度也需要作出實際的調整，在模擬采集MAX125前向通的過程中，產生的濾波以及實時電壓跟也會隨之發生對應的變化，與此同時，遠程控制電源此時的電壓較大，可以采用Ericsson中的DC/DC電源模塊PKC2131PI對高壓電路作出隔離操作，在雙輸出的LDO控制環境之下，提供CS89712的3.3V和2.6V。

在上述的基礎上，進行電源存儲器的設計。采用FLASH存儲程序和參數，結合SDRAM作為程序的主控結構，在均衡執行、運行控制內，調整監測設備的執行程序，使其與主控程序實現一致，最終完成數據的堆疊以及堆棧。另外，還需要更改控制器的接口相位參數，采用2核的NEC自行相位監測器，結合uPD-4564163G5最終可以構成32位寬的存儲庫，將其與電源相連接，在CS89712內置LCD遠程控制器，此時，電源與控制器之間形成控制關系，可以通過電源直接實現遠程監測以及控制。但是，需要對控制及其相關的執行參數作出設定，具體如表1所示。

表1 LCD遠程控制器參數設定表

根據表1中的數據信息，最終可以完成實際的LCD遠程控制器參數設定。在此基礎上，將監控電源與遠程控制器相關聯，最終完成電源的設計。

1.2 遠程以太網接口設計

在完成監控電源的設計之后，需要對電路中遠程以太網的接口作出相應的設計與調整。先對接口的擴展硬件進行安裝，將執行輸入控制器中，此時，系統處于穩定的運行狀態，同時，將小型的監測裝置安裝在第二個電源控制器上，同時，關聯總監控電源。結合LCD配合執行操作程序，進一步完善優化系統的傳輸監控功能。另外，采用四線電阻式控制器，在ADS7846的主控電路執行環境中，通過SPI接口直接和CS89712相連接。利用電源在CS89712的內部控制設備中集成了CS8900A以太網控制器，模擬遠程監測控制前端，增加I/O的監測濾波器，并完成RJ45遠程以太網接口的設計。在高速2×4通道的同步執行電路上，通過14位的多重A/D轉換芯片，調整監控設備的執行程序，同時，在模擬的結構中輸入實際計算的遠程參數，對六個遠程執行信道進行數據采集，利用平臺將所獲取的數據信息轉換成存儲接口的電壓以及濾波，安裝EINT1加強以太網接口的保護，完成遠程以太網的接口設計。

2 系統軟件設計

2.1 遠程PLC監控指令結構設計

在完成硬件的設計后，進行相關軟件的設計。遠程監控系統的軟件最注重的是遠程監測以及遠程控制。遠程PLC主要用于系統的自動控制，即為對系統執行的運行狀態作出控制與調整。通常情況下，是由一個主控程序與若干個子程序組成，在主控程序中，執行遠程監控是需要輸入相應的執行指令的，而監控系統的執行指令并不是固定的，是需要隨礦山開采的實際情況來作出對應變化的，所以，需要采用測量設備以及工具進行數據信息的采集與測量，同時，將數據信息匯總整合，添加在控制程序中，形成集成化的初始處理指令。在多目標運行模式的處理下，形成自動控制系統，并且計算實時遠程控制比，具體如公式（1）所示：

式中，K表示實時遠程控制比，g表示遠程控制范圍，r表示極限控制誤差值。通過上述計算，最終可以得出實際的實時遠程控制比。依據比值，進行控制范圍的確定，同時，形成整體且全面的PLC指令控制結構，完成最終的設計。

2.2 InTouch組態監控數據庫設計

在完成遠程PLC監控指令結構設計后，在此基礎之上，需要進行InTouch組態監控數據庫的設計。數據庫通常是較為嚴密且重要的系統軟件，并且存儲著大量的信息數據，較為關鍵。InTouch組態監控實際上是一種多層級、多目標的監控體系，對比傳統的架空結構更加嚴謹、靈活，可以極大地降低存在的遠程監控誤差，提升系統整體的工作運行效率。以下為數據庫的整體設計結構，具體如圖1所示。

圖1 InTouch組態監控數據庫結構圖

根據圖1中的數據信息，最終可以實現InTouch組態監控數據庫的設計。根據實際的需求，進行數據庫權限以及訪問的設置，并實現安全等級的設定，提升系統整體的安全穩定性，擴大對應的遠程監控范圍以及效果。

3 系統測試

3.1 測試準備

在進行測試前，需要對測試做一定的準備，選取某礦山工程作為本次系統測試的主要目標對象。同時，搭建測試的環境。創建三位掃描識別監控模型，并完成三位控制的發布與調整。連接測試客戶端，測量礦山監測的實際矢量數值以及控制指標參數，以實際礦山開采情況為基準，進行監控設備的調整。其次，對測試的相關機械設備核查，確保設備與系統處于穩定的運行狀態后，還需要明確不存在影響測試結果的外部因素，核查無誤后，開始測試。

3.2 測試過程及結果分析

測試共分為6組，每個監測范圍不同，在礦山進行資源開采的過程中，相對應的機械設備安裝遠程監控系統，獲取實時數據信息，并作出監控指令的轉換，最終得出以下數據，具體如表2所示。

表2 測試結果對比分析表

根據表2中的數據信息，最終可以得出結論：在不同的遠程監控范圍背景下，PLC技術下遠程監控系統最終得出的執行修正值比初始監控系統的更低，這表明，在對礦山機械設備遠程監控的過程中，本文所涉及的系統更加靈活多變，穩定運行，產生的誤差較小，修正值較低，具有實際的應用價值。

4 結語

綜上所述，便是對礦山機械設備遠程監控系統的設計與分析。在互聯網信息技術的普及與應用背景下，對比傳統的監測設備，現如今的設備遠程監控系統更加靈活與全面，并且監控的結構也不同于傳統的單一結構，而是雙向的多目標控制結構，可以更加準確地分析控制監測的實際情況，從而進一步完善預設的目標任務，確保礦山資源開采的安全程度。