井下風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計方案

南京冶山礦業(yè)有「艮公司井下風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制改造基于PLC的風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制江蘇安華電氣自動化有限公司二0一二年八月二十三日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"概況 11集控系統(tǒng)的方案 11.1通風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程控制要求 1\o"CurrentDocument"1.1.1通風(fēng)系統(tǒng)的組成 2\o"CurrentDocument"1.1.2礦井風(fēng)機(jī)的供電方案 3\o"CurrentDocument"1.2系統(tǒng)硬件構(gòu)成及各部分功能 3\o"CurrentDocument"PLC可編程控制器部分 3PLC概述 3PLC的應(yīng)用 51.2.1.3典型的PLC產(chǎn)品 51.2.1.4PLC外部I/O連接 6\o"CurrentDocument"1.2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 7\o"CurrentDocument"1.3通風(fēng)系統(tǒng)硬件的設(shè)計 7\o"CurrentDocument"1.3.1硬件電路 7\o"CurrentDocument"1.3.2系統(tǒng)控制電路設(shè)計 7\o"CurrentDocument"1.4風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng) 8\o"CurrentDocument"1.4.1風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的功能 8\o"CurrentDocument"1.4.2風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 8\o"CurrentDocument"1.4.3風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式 9\o"CurrentDocument"1.5風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 10\o"CurrentDocument"1.5.1遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的組成 10\o"CurrentDocument"1.5.2遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 10\o"CurrentDocument"1.6風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 10\o"CurrentDocument"2監(jiān)控系統(tǒng)方案 11\o"CurrentDocument"2.1前端設(shè)備 11\o"CurrentDocument"2.2傳輸電纜 11\o"CurrentDocument"2.3控制系統(tǒng) 11\o"CurrentDocument"2.4顯示設(shè)備 11\o"CurrentDocument"總結(jié) 12概況南京冶山礦業(yè)有限公司始建于1957年，至今經(jīng)過了50多年的建設(shè)與發(fā)展。隨著礦山行業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)電裝備也展現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢，其中設(shè)備的集中控制化與自動化是現(xiàn)代化礦井的主要特征之一，也是礦井的必然發(fā)展方向。礦井主要設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制，對現(xiàn)代化礦井的生產(chǎn)建設(shè)具有重要的意義，能夠提高設(shè)備的控制精度，提高設(shè)備運(yùn)行的安全性與可靠性，提高礦井抗災(zāi)能力及事故響應(yīng)速度，同時實(shí)現(xiàn)員工由“藍(lán)領(lǐng)變白領(lǐng)”，“變崗位工為巡檢工”，降低勞動強(qiáng)度與勞動成本，提高勞動效率。在這樣的背景下冶山礦業(yè)也在加快設(shè)備集控化和自動化的改造步伐?，F(xiàn)在我司以負(fù)140和負(fù)380兩水平風(fēng)機(jī)的自動化與集控化改造為切入點(diǎn)，拉開冶山礦業(yè)設(shè)備全面自動化集控化改造的序幕。針對甲方提出的要求在井上調(diào)度室實(shí)現(xiàn)對井下兩風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程啟停及狀態(tài)監(jiān)測的要求我們提出以下方案。以PLC、通訊光纖、工控機(jī)（或HMI）組成的集控系統(tǒng)和以前端攝像機(jī)、通訊光纖、監(jiān)控主機(jī)組成的監(jiān)控系統(tǒng)兩大系統(tǒng)的集成來實(shí)現(xiàn)。集控系統(tǒng)以工業(yè)控制計算機(jī)（或選用HMI）為核心，由下位機(jī)和上位機(jī)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。下位機(jī)采用PLC作為從站，采集高壓系統(tǒng)狀態(tài)：電壓、電流、頻率、有功功率、合分閘信號以及風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)速、振動、電機(jī)溫度信號，并送出高壓系統(tǒng)遠(yuǎn)控合分閘信號。上位機(jī)采用工業(yè)控制計算機(jī)（或HMI）作為主機(jī)，西門子WINCC人機(jī)界面作為上位機(jī)，與PLC使用CP5611卡進(jìn)行通訊，把PLC采集的數(shù)據(jù)讀入工控機(jī)并在界面上顯示，通過RS485通訊方式與電控柜綜合保護(hù)器通訊，采集電控系統(tǒng)電壓、電流、頻率、有功功率信號并顯示，電機(jī)軸承溫度和定子溫度均通過溫度傳感器直接輸入PLC模擬量模塊，并在工控機(jī)上通過WINCC進(jìn)行顯示。監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)為核心，由前端攝像機(jī)將風(fēng)機(jī)的狀態(tài)情況以實(shí)時畫面的形式通過通訊光纜傳輸?shù)秸{(diào)度室的監(jiān)控主機(jī)并通過監(jiān)視器顯示出來與集控系統(tǒng)配套使用，以確保設(shè)備安全運(yùn)行。1集控系統(tǒng)的方案1.1通風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程控制要求本系統(tǒng)設(shè)計的礦井通風(fēng)機(jī)的控制主要是由調(diào)度室遠(yuǎn)程控制和對風(fēng)壓、風(fēng)量、電機(jī)溫度的監(jiān)測兩部分組成。本控制系統(tǒng)具有通風(fēng)機(jī)的啟動、過熱保護(hù)等功能。與常規(guī)繼電器實(shí)施的通風(fēng)系統(tǒng)相比，PLC系統(tǒng)具有故障率低、可靠性高、接線簡單、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，PLC的控制功能使通風(fēng)系統(tǒng)的自動化程度大大提高，減輕了崗位人員的勞動強(qiáng)度，同時PLC與工控機(jī)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)了井下風(fēng)機(jī)在井上調(diào)度室的遠(yuǎn)程測控，使系統(tǒng)控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的故障率大大降低，遠(yuǎn)程控制不僅節(jié)約了電能，降低老動成本而且還提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。為滿足礦井通風(fēng)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制的要求，系統(tǒng)的具體設(shè)計要求如下：（1）本系統(tǒng)提供手動/自動兩種工作模式，具有狀態(tài)顯示以及故障報警等功能。（2）模擬量壓力輸入經(jīng)PID運(yùn)算，輸出模擬量參數(shù)。（3） 在自動方式下，當(dāng)井下壓力低于設(shè)定壓力下限時，風(fēng)機(jī)將投入工作運(yùn)行，同時并發(fā)出指示和報警信號。（4） 運(yùn)用溫度傳感器測定風(fēng)機(jī)組定子溫度或軸承溫度，當(dāng)定子溫度或軸承溫度超過設(shè)定報警上線時，發(fā)出指示和報警信號。當(dāng)定子溫度或軸承溫度超過設(shè)定風(fēng)機(jī)組轉(zhuǎn)換溫度界線時，PLC將切斷指示和報警信號并自動切斷當(dāng)前運(yùn)行風(fēng)機(jī)。（5） 為防止離心風(fēng)機(jī)的疲勞運(yùn)行，在任何狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)在累計運(yùn)行設(shè)定時間后都會自動報警發(fā)出提示。（6） 井上調(diào)度室通過工控機(jī)可以對井下風(fēng)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程測控。下圖1是通風(fēng)系統(tǒng)原理框圖。1.1.1通風(fēng)系統(tǒng)的組成本方案以風(fēng)機(jī)45kW為例，選用一臺S7—200系列PLC、空氣壓力傳感器和溫度傳感器組成一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中還包括接觸器、中間繼電器、熱繼電器、礦用防爆型磁力啟動器、斷路器等系統(tǒng)保護(hù)電器，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)和PLC的有效保護(hù)，以及對電機(jī)的切換控制。下圖2為通風(fēng)系統(tǒng)的方案圖。虱王渝定井虱王渝定井圖2通風(fēng)控制系統(tǒng)方案圖本PLC控制系統(tǒng)具有對通風(fēng)機(jī)的電動機(jī)啟動與運(yùn)行，進(jìn)行監(jiān)控、聯(lián)鎖和過熱保護(hù)等功能。PLC與空氣壓力變送器配合使用，使系統(tǒng)控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的故障率大大降低，提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。同時PLC與井上控制室工控機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)井上控制中心對風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程測控。為滿足礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動控制的要求，設(shè)計如下的控制方案：本系統(tǒng)提供手動/自

動兩種工作模式，具有現(xiàn)場控制方式及井上控制中心遠(yuǎn)程控制方式、狀態(tài)顯示以及故障

報警等功能。在手動方式下，通風(fēng)機(jī)通過開關(guān)進(jìn)行控制，不受礦井內(nèi)氣壓的影響。報警信號為聲光形式，聲報警（電笛）可用按鈕解除，報警指示在故障排除后自動消失。在自動方式下，利用遠(yuǎn)傳空氣壓力傳感器檢測礦井內(nèi)的氣壓信號，用變送器將現(xiàn)場信號變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號（如4?20mA直流電流信號、1?5V直流電壓信號等），送入A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入PLC，PLC將檢測到的氣壓值與設(shè)定的氣壓值進(jìn)行比較和處理，輸出信號控制通風(fēng)機(jī)工作。1.1.2礦井風(fēng)機(jī)的供電方案本控制系統(tǒng)采用單母線分線制，兩路電源進(jìn)線，由聯(lián)絡(luò)柜實(shí)現(xiàn)互為備用；電機(jī)采用電機(jī)啟動柜的直接啟動，由電機(jī)微機(jī)保護(hù)測控裝置實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的保護(hù)；為了保證整個系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，兩進(jìn)線中間設(shè)計有聯(lián)絡(luò)柜，可以實(shí)現(xiàn)兩進(jìn)線的電源的互為備用，進(jìn)行維護(hù)、檢修時保證電源不間斷，進(jìn)而保障通風(fēng)機(jī)工作的連續(xù)性。1.2系統(tǒng)硬件構(gòu)成及各部分功能PLC可編程控制器部分PLC概述PLC即可編程控制器（ProgrammablelogicController，是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（InternationalElectricalCommittee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：PLC英文全稱ProgrammableLogicController，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說有半導(dǎo)體的地方就有PLC。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。（1）CPU的構(gòu)成CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。（2）I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的°I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反°I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。常用的I/O分類如下：開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少。但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。（3）電源模塊：PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC）,直流電源（常用的為24VDC）。1.2.1.2PLC的應(yīng)用（1） 在制造工業(yè)（以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征）和過程工業(yè)（以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征）中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，使得電氣控制功能實(shí)現(xiàn)的程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫ProgrammableController（PC）。（2） 隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)生，PC的功能越來越強(qiáng)大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴(kuò)展。（3） 上世紀(jì)80年代，個人計算機(jī)發(fā)展起來，也簡稱為PC，為了方便，也為了反映或可編程控制器的功能特點(diǎn)，美國A-B公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器ProgrammableLogicController（PLC），并將“PLC”作為其產(chǎn)品的注冊商標(biāo)。現(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。（4） 上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30?40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。（5） 近年，工業(yè)計算機(jī)技術(shù)（IPC）和現(xiàn)場總線技術(shù)（FCS）發(fā)展迅速，擠占了一部分PLC市場，PLC增長速度出現(xiàn)漸緩的趨勢，但其在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。（6）目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應(yīng)用在汽車（23%）、糧食加工（16.4%）、化學(xué)/制藥（14.6%）、金屬/礦山（11.5%）、紙漿/造紙（11.3%）等行業(yè)。1.2.1.3典型的PLC產(chǎn)品（1） 國外施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum等；羅克韋爾（A-B公司），SLC、MicroLogix、ControlLogix等；

西門子公司，SIMATICS7-400/300/200系列；

GE公司日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。（2） 國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠約30家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)?？紤]到性能和穩(wěn)定性，硬件采用西門子公司的S7-300系列PLC，同時采用光電隔離、接地、變壓器隔離等硬件抗干擾措施和數(shù)字濾波等軟件抗干擾措施，系統(tǒng)可靠性高，穩(wěn)定性好。1.2.1.4PLC外部I/O連接根據(jù)系統(tǒng)的要求，選取S7-200PLC系列的CPU222作為控制核心，CPU222的I/O點(diǎn)數(shù)是8/6;擴(kuò)展了1個EM231模擬量輸入模塊，它是A/D轉(zhuǎn)換模塊，具有4個模擬量輸入，12位A/D，其采樣速度25us，空氣壓力傳感器、風(fēng)流量傳感器采集的信號經(jīng)過變送器調(diào)理和放大處理后，成為1?5V的標(biāo)準(zhǔn)信號，再經(jīng)過EM231模塊自動完成A/D轉(zhuǎn)換，這樣完全可以滿足系統(tǒng)的要求。礦井通風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計主要涉及6個數(shù)字量輸入和3個模擬量輸入，5個數(shù)字量輸出。設(shè)置5個操作鍵、1個開關(guān)量傳感器和3個模擬量。傳感器作輸入信號，如表1所示。這5個操作鍵分別是啟動按鈕、停機(jī)按鈕、轉(zhuǎn)向開關(guān)兩個點(diǎn)、消音按鈕，1個開關(guān)量傳感器為拖動通風(fēng)電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)故障時熱繼電器的控制開關(guān)，其中擴(kuò)充了1個EM231的模擬量輸入模塊，主要是用于氣壓信號和氣流量信號和電機(jī)溫度信號的A/D轉(zhuǎn)換。輸入輸出序名稱地址序號名稱地址1啟動按鈕I0.01風(fēng)機(jī)運(yùn)行顯示Q0.02停機(jī)按鈕I0.12故障顯示Q0.13轉(zhuǎn)向開關(guān)自動I0.23報警顯示Q0.24轉(zhuǎn)向開關(guān)手動I0.34自動狀態(tài)顯示Q0.35消音按鈕I0.45手動狀態(tài)顯示Q0.46風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)I0.567風(fēng)壓信號I1.078流量信號I1.189溫度信號I1.29表1PLCI/O接口分配表1.2.2模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分為A/D轉(zhuǎn)換模塊和D/A轉(zhuǎn)換模塊。PLC模擬量處理功能主要通過模擬量輸入輸出模塊及用戶程序來完成。模擬量輸入模塊接受各種傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號或電流信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號存儲到PLC中。PLC根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際要求，通過用戶程序?qū)D(zhuǎn)換后的信息進(jìn)行處理并將處理結(jié)果通過模擬量輸出模塊轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號去驅(qū)動執(zhí)行元件。1.3通風(fēng)系統(tǒng)硬件的設(shè)計1.3.1硬件電路本系統(tǒng)的硬件電路如下圖3所示，它由1臺電動機(jī)，一臺智能型電控柜(包括西門子S7-200PLC、交流接觸器、繼電器等)，一套壓力傳感器、斷相相序保護(hù)裝置以及供電主回路等構(gòu)成。該系統(tǒng)的核心是S7-200(CPU222).CPU222集成了8點(diǎn)輸入6點(diǎn)輸出，共有14點(diǎn)數(shù)字量I/0，擴(kuò)展了1個EM231模擬量輸入模塊，它是A/D轉(zhuǎn)換模塊，具有4個模擬量輸入，且安裝方便，滿足設(shè)計需要。該系統(tǒng)有1臺電動機(jī)。合上空氣開關(guān)后，當(dāng)交流接觸器KM1主觸點(diǎn)閉合時，電動機(jī)運(yùn)行。熱繼電器KR1對電動機(jī)進(jìn)行保護(hù)，避免電動機(jī)在過載時可能產(chǎn)生的過熱損壞。圖3硬件電路1.3.2系統(tǒng)控制電路設(shè)計(1)系統(tǒng)控制電路如圖4所示，Q0.0為PLC輸出軟繼電器觸點(diǎn)，其中SA為轉(zhuǎn)換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)手動、自動控制切換。當(dāng)SA切在手動位時，通過SB1按鈕起動風(fēng)機(jī)運(yùn)行,SB2按鈕停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行.當(dāng)、人在自動位時，由PLC控制風(fēng)機(jī)進(jìn)行起動、停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自由切換和工作狀態(tài)的靈活選擇。圖4系統(tǒng)控制電路(2)PLC控制模塊電路PLC控制模塊是本系統(tǒng)的核心，它包括故障報警保護(hù)電路、斷相相序保護(hù)電路。1.4風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)1.4.1風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的功能風(fēng)機(jī)在礦生產(chǎn)中有著重要的作用，因此必須保證風(fēng)機(jī)自動測控系統(tǒng)的安全可靠?？刂葡到y(tǒng)分為風(fēng)機(jī)變電站的控制和風(fēng)機(jī)各種參數(shù)的測量兩個部分。系統(tǒng)的主要功能有：實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測與風(fēng)機(jī)主輔設(shè)備控制的一體化。實(shí)時監(jiān)測風(fēng)機(jī)配用電機(jī)的電氣參數(shù)：電流、電壓、功率。實(shí)時監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)：電機(jī)和風(fēng)機(jī)前后軸承溫度以及超限報警顯示當(dāng)前運(yùn)行風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)。實(shí)時監(jiān)測風(fēng)機(jī)氣動參數(shù)：氣壓、流量。實(shí)現(xiàn)定子電壓低于5.1KV報警，定子電流超過上下限報警。上述監(jiān)測參數(shù)通過通信線路傳送到調(diào)度室上位機(jī)，如需要可經(jīng)上位機(jī)接入礦局域網(wǎng)。1.4.2風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用集中管理、分散控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。整個系統(tǒng)分為二層，即現(xiàn)場測量控制層和遠(yuǎn)程監(jiān)測控制層。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置圖5所示?，F(xiàn)場測控層：現(xiàn)場測控層主要由西門子S7-200系列PLC組成，通過PLC完成對風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，以及與控制中心的實(shí)時通信實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)變量參數(shù)的測量遠(yuǎn)程監(jiān)控層：遠(yuǎn)程監(jiān)控層直接接入井上調(diào)度室，上位監(jiān)控軟件選擇西門子公司的組態(tài)軟件WINCC，

通過監(jiān)控軟件完成功能塊之間的連接，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理。在運(yùn)行過程中，

實(shí)時監(jiān)測風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的控制，同時根據(jù)需要還實(shí)現(xiàn)報警、曲線和報表

功能。沖勿測屋層近程監(jiān)控層圖5風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.4.3風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式本系統(tǒng)共有三種運(yùn)行方式可供選擇，即“手動”“自動”“遠(yuǎn)控”。手動控制：就是在現(xiàn)場的控制柜上進(jìn)行操作，因我們采用的西門子的PLC控制方式具有安全性高、兼容性好且穩(wěn)定高，所以此種操作方式最可靠；自動控制：自動控制仍然是遠(yuǎn)控的一種，就是在無人操作的情況下，若是風(fēng)機(jī)的運(yùn)行出現(xiàn)了故

障，就會發(fā)出報警若有備用風(fēng)機(jī)報警并自動啟動備用風(fēng)機(jī)保證安全生產(chǎn)，同時調(diào)整風(fēng)量

到設(shè)定的值，而不會由于停風(fēng)而影響到正常生產(chǎn)遠(yuǎn)程控制：遠(yuǎn)程控制就是在集控室中進(jìn)行高低壓開關(guān)的遠(yuǎn)程遙合、遙分，此種工作方式由于受到線路通訊及上位機(jī)軟件的影響，反應(yīng)時間上比起現(xiàn)場控制會受到一定的影響，對此我們采用了性能優(yōu)越的西門子通訊系統(tǒng)來提高整個系統(tǒng)的通訊穩(wěn)定性和實(shí)時性，并且采用光纜進(jìn)行信息的傳輸，所以完全可以保證風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制操作的穩(wěn)定性。

1.5風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計1.5.1遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的組成遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)以工業(yè)控制計算機(jī)和PLC為核心，主要由信號測取裝置和傳感（變送）器、上下位機(jī)及通訊裝置及其他設(shè)備組成。系統(tǒng)的硬件組成如圖6。圖6風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)圖1.5.2遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)主要特點(diǎn)如下：采用了先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)，功能強(qiáng)大，智能化程度高；以圖形界面顯示工作狀態(tài)，畫面豐富，直觀生動。采用模塊化設(shè)計方案，各部分相對獨(dú)立，留有備用通道，便于擴(kuò)展。采用了多種抗干擾措施，因此系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，監(jiān)測準(zhǔn)確。流量監(jiān)測措施獨(dú)特、新穎、可靠性好，精度高。選用了可靠性好、精度高的傳感（變送）器。軟件設(shè)計安全性高。操作簡單、維護(hù)方便。1.6風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)軟件設(shè)計2監(jiān)控系統(tǒng)方案此方案設(shè)計的監(jiān)控系統(tǒng)配合風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)使用，將風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況以實(shí)時畫面的形式傳送到井上調(diào)度室以確保風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行保證礦井安全生產(chǎn)。監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控主機(jī)為核心，由前端攝像機(jī)、傳輸光纜、控制系統(tǒng)、監(jiān)視器組成。2.1前端設(shè)備前端設(shè)備是指安裝在現(xiàn)場的攝像機(jī)、鏡頭、云臺、防護(hù)罩、解碼器等設(shè)備。盡管工業(yè)電視的發(fā)展的趨勢是數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化，但這部分設(shè)備始終沒有改變。根據(jù)冶山礦業(yè)的現(xiàn)場情況：點(diǎn)數(shù)較少，此方案設(shè)計每個風(fēng)機(jī)房安裝兩臺防爆攝像機(jī)來監(jiān)控控制柜指示燈工作情況，及風(fēng)口風(fēng)向旗擺動情況，實(shí)時觀看設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。2.2傳輸電纜對于監(jiān)控系統(tǒng)傳輸部分最簡單與最復(fù)雜。簡單是因?yàn)橹挥腥€，一根視頻線、一根控制線、一根電源線。但是由于前端設(shè)備分布范圍較大，距離遠(yuǎn)，電磁干擾等等因素的影響，如果需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端對各個前端設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控，就必須利用有效的傳輸介質(zhì)才能實(shí)現(xiàn)將各個場所的圖像實(shí)時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。選擇傳輸介質(zhì)要從成本、傳輸距離、傳輸效果、傳輸速度、傳輸穩(wěn)定性等等幾個方面綜合考慮。根據(jù)現(xiàn)場情況：要從井下幾百米處傳輸?shù)骄险{(diào)度室，傳輸距離比較遠(yuǎn)所經(jīng)過的電磁環(huán)境比較復(fù)雜要求圖像清晰無失真本方案綜合上面因素的考慮選用光纖作為整個系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)。2.3控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的核心，是實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的指揮中心?？刂撇糠种饕捎嬎銠C(jī)處理設(shè)備、視頻交換設(shè)備、信號處理設(shè)備、指令控制設(shè)備等組合而成。一般稱