1、監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計
1)實時在線監(jiān)測功能?？蓪崿F(xiàn)對礦井主通風機及其附屬設(shè)備主要工作參數(shù)、運行狀態(tài)的實時在線監(jiān)測與顯示，智能化故障識別與報警。具體監(jiān)測項目包括:主通風機的入口靜壓、風量、風速信號;主通風機電動機電壓、電流、有效功率、功率因數(shù)等電量參數(shù);主通風機電動機軸承溫度和定子溫度的實時監(jiān)測顯示;主通風機振動狀態(tài)信息的監(jiān)測、顯示與分析，具有機械故障預(yù)警及停機功能。
2)遠程通信功能。能支持與第三方遠程通信(變頻器或其它監(jiān)控設(shè)備)，實現(xiàn)遠程監(jiān)測控制，支持多種通信協(xié)議，具有多種通信方案，可方便地把監(jiān)控數(shù)據(jù)上傳到目前煤礦使用的安全監(jiān)測系統(tǒng)KJ98，實現(xiàn)對礦井通風系統(tǒng)的遠程集中控制。
3)自動控制功能。通過友好交互的人機控制界面可以方便地控制高壓開關(guān)柜的啟動、停止、風門的開關(guān);能控制高壓變頻器、水阻柜啟動、停止，實時設(shè)置變頻器頻率;可實現(xiàn)主通風機、風門用電動執(zhí)行機構(gòu)多種控制模式間的切換。
2、程序設(shè)計
2.1PLC程序設(shè)計
在西門子S7-417-4H型PLC中，運用梯形圖編制監(jiān)控系統(tǒng)的運行程序，整套系統(tǒng)的主控程序流程如圖3所示。在調(diào)用初始化子程序后，系統(tǒng)按照設(shè)定程序與參數(shù)進行自檢，待自檢正常后對主通風機及其附屬設(shè)備的初始狀態(tài)進行順序控制，一切準備工作就緒后系統(tǒng)會自動開啟主通風機，系統(tǒng)按預(yù)先圖3控制程序流程圖編制的程序、設(shè)計的功能進行實時監(jiān)控。整套PLC程序包含了高壓柜供電狀態(tài)監(jiān)測、變頻器控制、水阻柜控制、主通風機運行參數(shù)及故障檢測、風門電動執(zhí)行機構(gòu)運行狀態(tài)監(jiān)測等多個功能模塊。對PLC控制程序采用模塊化設(shè)計和過程設(shè)計原理，將上述功能模塊進行結(jié)構(gòu)化編程設(shè)計，提升了控制程序的完整性和可執(zhí)行性。
2.2WinCC組態(tài)程序設(shè)計
通過WinCC組態(tài)程序設(shè)計建立友好交互的人機控制界面，借助遠程通訊和PLC控制程序，實現(xiàn)對主通風機及其附屬設(shè)備的過程監(jiān)控與故障監(jiān)控?；赪inCC組態(tài)軟件的主通風機監(jiān)控系統(tǒng)具備可視化、智能化、功能多樣化等諸多優(yōu)點，能將礦井通風系統(tǒng)的工作參數(shù)和運行狀態(tài)形象化地展現(xiàn)在控制人員和管理人員面前，便于實時監(jiān)控設(shè)備運行情況。
3、應(yīng)用效果
2013年9月魯班山北礦主通風機監(jiān)控系統(tǒng)改造工程完成，圖4所示為監(jiān)控系統(tǒng)的主界面圖。目前該套系統(tǒng)已經(jīng)連續(xù)正常運行一年多，在新的監(jiān)控系統(tǒng)模式下，實現(xiàn)了緊急情況提前預(yù)警，提高了礦井通風安全水平。主通風機在變頻調(diào)速系統(tǒng)控制下更容易實現(xiàn)電動機的正、反轉(zhuǎn)，加、減速時間及頻率可任意調(diào)節(jié)，運行平穩(wěn)，工頻水阻軟啟動技術(shù)的應(yīng)用，確保了兩臺變頻器都出故障時，主通風機仍能正常運行，確保了通風安全。使用變頻調(diào)節(jié)后由于變頻器內(nèi)濾波電容的使用，使得主通風機功率因數(shù)據(jù)提高，通過減小變頻器輸出頻率、降低主通風機轉(zhuǎn)速來滿足礦井風量需要，主要風機始終運行在高效區(qū)間內(nèi)，統(tǒng)計顯示，在增加風量27%的情況下，每個月主通風機電力消耗同比節(jié)約3.1萬度，節(jié)能效果十分明顯。
4、結(jié)語
本監(jiān)控系統(tǒng)融合了先進的在線監(jiān)測控制技術(shù)、故障智能診斷技術(shù)、PLC控制技術(shù)、WinCC組態(tài)軟件、水阻工頻技術(shù)、高壓變頻技術(shù)，借助上述軟硬件平臺實現(xiàn)了對主通風機的智能化、自動化監(jiān)控。系統(tǒng)能對礦井主通風機及其附屬設(shè)備主要工作參數(shù)、運行狀態(tài)進行實時動態(tài)監(jiān)測，自動識別設(shè)備故障并采取有效響應(yīng)，并通過友好交互的人機控制界面方便地操控各個主要運行設(shè)備，又可借助高壓變頻調(diào)速和水阻工頻技術(shù)提高動力設(shè)備運行的可靠性，改善其操控性，大大提升動力設(shè)備的運行效率，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。該套監(jiān)控系統(tǒng)在魯班山北礦良好的運行實踐證明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，功能齊全多樣，滿足礦井通風現(xiàn)場的使用要求。
