矿井通风机在线监测系统

一、系统概述

主通风机负责矿井通风，保障矿井的安全生产。主通风机的运行情况对整个矿井的安全生产起至关重要的作用，对其进行实时监测可以尽早发现故障，及时处理，有效保障矿井的安全生产。因此，建设一套具有完备监测功能的风机在线监控系统是非常有必要的。

二、系统设计
　　矿井主通风在线监控系统的设计，主要从以下几点考虑：

1、风机实时的运行状态

系统通过对风机参数的监测，实时准确了解风机运行状态、涌出量等，以及风机用电情况、轴承温度、振动等情况。

2、可靠的报警功能

系统可具体设置参数阙值，对轴承温度、风机振动等参数超过这一值时，及时给出声光报警信号，便于及时处理。

3、提高设备管理水平

系统及时了解风机运行等情况，为有效避免设备故障提供可靠的技术保障。及时统计用电情况，为生产部门及成本核算部门拟定计划提供第一手可靠的信息。

2.1 系统架构设计

主通风机在线监控系统以S7-300PLC为核心，主要由传感器、电力参数采集模块、PLC、上位机等组成。

图1 矿井通风机在线监测系统框架图

2.2 PLC硬件设计

S7-300PLC的硬件主要由电源模块、CPU、数字量输入输出模块、模拟量输入输出模块、通信模块组成。

(1)数字量输入输出模块主要用于低压柜控制方式及开关状态、电动机接触器及热继电器状态、变频器运行及故障状态、风门接触器状态及台风开到位、关到位状态，并控制低压柜开关的分合闸、电动机的正转/反转和变频/工频启动，以及风门的打开和关闭。

(2)模拟量输入输出模块主要对风机负压及流量、电动机温度和振动、变频器输出转速和电流、低压柜的电力参数等进行AD转换。

(3)通信模块负责与各低压柜内的电参数采集模块、上位机进行通信。

2.3 上位机监控软件设计
　　通风机参数在线监测系统配备RJ45以太网接口，软件接口OPC协议，通过矿井地面光纤主干环网向矿井信息与自动化系统上传信息，实现远方对风机设备实行监测、监控、数据共享等功能。

上位机监控系统功能如下：

1)监测主风机、电机的运行状态(运行、备用、检修、故障)，监测电机的轴承温度、电机定子温度。监测风道气流的静压、全压、风量、风速、温度。监测电机的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数、有功电度、无功电度。

2)对电机前后轴承温度、电机定子温度、电机电压、电机电流、静压、全压、振动、风流中瓦斯浓度等参数提供历史信息的查询打印，重要参数超限时实时报警，可由用户设置报警上下限。

3)可实时记录风机开关传感器状态，以及每个主电机实施开停动作的具体时刻，并且可根据要求生成报表。

4)监测高压柜电压、电流、有功功率等参数，监测断路器、接触器、操作状态转换开关、保护动作信号等参数。模拟量传感器检测参数、主电机电压、电流等动态参数按合理的时间密度记录(风道环境参数由安全监测系统采集)，并生成趋势曲线图。

5)监测数据能够按不同的条件查询，并且便于打印输出，授权的网络终端用户能够远程查看监测数据。

6)提供程序及数据安全管理功能，不同的用户可设置不同的权限，防止未授权用户修改监控系统参数。

7)风机在线监控子系统就近接入环网交换机，通过工业以太网快速接入全矿综合自动化平台，提供OPC接口与自动化平台无缝连接，实现风机的监控和数据共享。

8)可实现风机的遥控自动启停、自动倒换和遥控“反风”运行功能。可实现多种控制方式：本地手动、本地自动、远程手动、远程自动。

图2 矿井通风机在线监测主画面

三、总结
　　本套系统已得到成功应用，现场运行情况良好，实现了现场数据远传和设备遥控的目的，使得管理人员在远离监测现场的情况就可以得知风机的运行情况并进行遥控。同时具有一定组态软件知识的人员也可以进行系统的二次开发。使用力控组态软件作为OPC 的服务器也为网络通讯和数据的远传提供了一种可行性的方案。