一种煤矿主通风机监控系统的设计

1、第9期 2011年9月工矿自动化Industr y and M ine A utomationNo. 9 Sep. 2011文章编号:1671-251X(2011 09-0103-03一种煤矿主通风机监控系统的设计陈海峰(山西潞安环保能源开发股份有限公司王庄煤矿, 山西长治 046031摘要:根据煤矿主通风机的运行情况及控制要求, 提出了一种基于S7-300PLC 的煤矿主通风机监控系统的设计方案, 详细介绍了该系统的组成、参数监测方法、控制流程及上位机监控界面设计。应用结果表明, 该系统运行稳定可靠, 提高了煤矿主通风机的自动化管理水平。关键词:矿井; 主通风机; 监控系统; PLC; 组态

2、软件 中图分类号:T D723/76 文献标识码:BDesign of M onitoring and Control System of M ain Ventilator of Coal M ineCH EN H ai feng(Wang zhuang Co al M ine of Shanx i Lu an Env ir onm ental Ener gy Development Co. , Ltd. ,Changzhi 046031, ChinaAbstract :The paper proposed a design scheme o f monitoring and co ntro

3、l system of coal m ine m ain ventilato r based on S7 300PLC according to r unning status and contro l requirements of coal m ine m ain ventilato r, and intro duced composition, par am eter mo nitoring m ethods, contr ol flow s and design of monitoring interface o f upper co mputer in details. T he a

4、pplication result show ed the system runs stably and reliably and im prov es automatic m anagement level of m ain v entilato r of coal mine.Key words :mine, main ventilator, monitoring and control sy stem , PLC, configuration so ftw are0 引言煤矿通风机是煤矿安全生产的重要设备, 主要用于向煤矿井下不断输送新鲜空气, 同时把井下的收稿日期:2011-06-10作

5、者简介:陈海峰(1979- , 男, 山西长治人, 助理工程师, 现主要从事煤矿安全监测监控方面的管理工作。E mail:65249929163. com3. 4 功率因数功率因数是衡量用电设备效率的重要参数。该煤矿功率因数平均值由治理前的0. 83左右上升到0. 95左右, 节能效果明显。4 结语主要介绍了电能质量常用测量装置、监测注意事项等内容, 同时结合某矿电网电能质量项目整改, 对电网电压偏差、频率偏差、电压有效值、谐波畸变率、三相不平衡、功率因数、有功功率等参数进行了实时测量记录, 经整理、计算后得到了电网治理后的数据变化, 对这些数据进行对比和理论分析后得出了电网电能质量是否符合国

6、家标准及是否需要治理对测量数据进行计算处理的方法。再结合煤矿常用设备的额定值、启停时间等特征, 可得到电网中具体时刻、具体设备的电能质量问题。参考文献:1 肖湘宁. 电能质量分析与控制M . 北京:中国电力出版社, 2010.2 国家技术监督局. GB12325 1990电能质量供电电压允许偏差S.北京:中国标准出版社, 1990.3 国家技术监督局. GB12326 2000电能质量电压允许波动和闪变S.北京:中国标准出版社, 2000. 4 国家技术监督局. G B/T 14549 93电能质量公共电网谐波S.北京:中国标准出版社, 1993.5 国家技术监督局. G B/T 15945

7、95电能质量电力系统104 工矿自动化2011年9月瓦斯、一氧化碳等有害气体排至地面, 以保证煤矿井下的安全作业环境。本文采用先进的传感器和测量方法以及工业控制技术设计了一种基于S7-300型PLC 的煤矿主通风机监控系统, 用于实时监控主通风机性能以及状态, 提高了主通风机设备管理的自动化水平, 保证了主通风机的安全、可靠运行。1 系统结构和参数监测1. 1 系统结构基于PLC 的煤矿主通风机监控系统结构如图1所示。该系统以西门子S7-300PLC 为控制核心, 通过电力参数采集装置(电压、电流互感器 、压力变送器、流量变送器、温度变送器采集通风机各类参数信号, 并通过以太网模块将这些信号发

8、送至上 位机进行实时显示。信号转换成标准的420mA 电流信号, 该电流信号进入PLC 的模拟量输入模块SM331, 由SM 331将该电流信号转换成数字量送入CPU 。(4 压力监测风道中的静压和全压监测采用钻孔取压方式。测点选择在通风机入口处, 取得的压力信号通过压力传感(变送 器转换成电信号。该系统采用H B1151DP 电容式差压/绝压变送器, 其输出为标准的420m A 电流信号, 工作压力是4M Pa, 差压/绝压基准量程为00. 125kPa/01. 5kPa 。(5 电气参数监测电气参数是指配套电动机的负载电流、电压, 空载电流、电压, 励磁电流、电压, 功率, 功率因数等以及

9、电网电压、电流、功率、功率因数。系统采用SZP -218D 型综合保护装置, 可实现电量参数采集和线路保护功能。系统通过PLC 的以太网模块CP340-1获取综合保护装置采集的电气参数。2 系统控制流程设计2. 1 通风机启动流程对旋轴流式通风机启动时应关闭通往井下的风门, 同时打开地面进风门(本文简称地门 ; 启动后打开通往井下的风门, 同时关闭地门。初始程序中设定通往井下的风门处于关闭状态, 地门处于开启状态。对旋轴流式通风机的叶轮是由两个同等容量的电动机来拖动的, 且这两个电动机需反方向旋转。为防止电动机同时启动给电网带来太大冲击, 设定在1号通风机电动机启动后延迟30s 再启动2号通风

10、机电动机。设1号通风机的风门为1号、2号风门, 其地门为1号地门; 2号通风机的风门为3号、4号风门, 其地门为2号地门。1号通风机启动流程如图2所示。图1 基于P LC 的煤矿主通风机监控系统结构1. 2 通风机参数监测(1 温度信号监测通风机电动机的定子温度和三相绕组温度由装在通风机内部的PT100测量电阻测得, 流体温度由JWB 防爆一体化温度变送器测得。PT 100温度传感器与温度变送器将测得的温度信号转换成标准的420m A 电流输出信号, 该信号通过屏蔽双绞线输入到多路温度巡检仪。(2 通风机开停信号监测采用SG4KGT9型开停传感器监测煤矿井下各种交流驱动机电设备的开停状态, 并

11、把监测信号转换成标准信号传送给PLC 。该传感器为矿用本质安全型设备, 它利用测定磁场的方式间接地测定设备的工作状态; 采用新型抗干扰结构设计, 具有安装使用方便、功耗低、适应性强、性能稳定可靠等特点。(3 流量监测在通风机风道处安装有测量流量的气体管路, 图2 1号通风机启动流程2. 2 自动控制流程,2011年第9期陈海峰:一种煤矿主通风机监控系统的设计 105下1号通风机电动机正转的启动按钮, 则经过设定时间后, 1号通风机完成正常通风的启动后进行正常通风; 若1号通风机在运行过程中出现故障并报警, 则在无人操作的情况下, 程序可自动关闭1号通风机所配置的风门, 并启动2号通风机, 在2

12、号通风机完成启动后, 打开2号通风机配套的风门, 关闭其配套的2号地门进行正常通风, 从而保证矿井正常生产。系统自动控制流程如图3 所示。下2号通风机电动机的正转按钮进行反风操作。3 上位机监控界面设计上位机监控界面采用WinCC 7. 0组态软件进行开发。该界面设计包括1号通风机和2号通风机系统监控画面、联锁界面、报警界面、趋势界面、数据记录、性能曲线图等, 如图5所示。监控画面用于显示两台通风机的所有监测参数, 包括通风机振动、前后轴温度、风叶开度、抱闸开度、电动机电压/电流/前后轴温度/定子温度等。报警界面用于记录系统运行中的各种报警、停机信号, 并具有实时打印功能。趋势界面用于记录各监

13、测点的实时趋势图。数据记录用于记录监测到的参数, 包括电动机定子温度, 前后轴承温度, 通风机前轴承、止推轴承、支撑轴承温度和前后轴承振动的报警信号; 励磁柜和高压柜的电流、电压报警信号。性能曲线图用于显示两台通风机的实时性能曲线。图3 自动控制流程2. 3 反风控制流程系统采用改变电动机旋转方向的方法对对旋轴流式通风机进行反风控制。该方法无需另设反风通道, 且反风量为正向风量的60%, 满足 煤矿安全规程 的要求。反风控制流程如图4 所示。4 结语基于西门子S7-300PLC 的煤矿主通风机监控系统已在山西潞安环保能源开发股份有限公司王庄煤矿应用。实践表明, 该系统运行稳定可靠, 提高了该矿南风井主通风机设备的自动化管理水平, 保证了主通风机设备的可靠运行。参考文献:图4 反风控制流程1 黄元平. 矿井通风M .徐州:中国矿业大学出版社,1997.2 王利华, 王小松, 魏