背景
煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦礦井安全生產(chǎn)的重要組成部分，煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)能否正常工作與礦井內(nèi)工作環(huán)境條件、生產(chǎn)效率、安全生產(chǎn)密切相關(guān)。隨著我國政府對各行各業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)管力度的不斷加強(qiáng)，尤其對煤礦安全生產(chǎn)的要求越來越高，對煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，提高其運行穩(wěn)定性、可靠性、節(jié)能降耗等勢在必行。目前煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，大多仍采用繼電器、接觸器控制系統(tǒng)，但這種控制系統(tǒng)存在著體積大、機(jī)械觸點多、接線復(fù)雜、可靠性低、排除故障困難等很多的缺陷;如果工作通風(fēng)機(jī)不采用變頻控制，那么礦井通風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法，只能依靠兩個垂直風(fēng)門提起的高度，和調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)扇葉的數(shù)量和角度，使主通風(fēng)機(jī)就會一直高速運行，備用通風(fēng)機(jī)停止，不能輪休工作，易使工作通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生故障，降低使用壽命，也會造成很大的能源浪費。
因此，新一代通風(fēng)機(jī)自動化監(jiān)控平臺以PLC為核心結(jié)合變頻器及計算機(jī)技術(shù)，解決了之前復(fù)雜的繼電盤控制存在的諸多問題。實現(xiàn)了對電動機(jī)工作過程和運轉(zhuǎn)速度的有效控制，使礦井中的離心通風(fēng)機(jī)通風(fēng)高效、安全，達(dá)到了明顯的節(jié)能效果。由PLC控制的變頻調(diào)速離心風(fēng)機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)，具有較高的可靠性和較好的節(jié)能效果，易于組建成整體的自控系統(tǒng)，很方便地實現(xiàn)各種控制切換和遠(yuǎn)程監(jiān)控，為煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的升級改造提供一條新途徑。因此本案例以礦井對旋軸流風(fēng)機(jī)為控制對象，以羅克韋爾自動化1769-L32E可編程邏輯控制器作為監(jiān)控核心，運用溫度、壓力、振動等傳感器和電量采集單元對風(fēng)機(jī)運行狀態(tài)以及各種電量參數(shù)進(jìn)行檢測，同時利用PLC和上位機(jī)之間的通信實現(xiàn)通風(fēng)機(jī)運行的實時在線監(jiān)控功能。
一、系統(tǒng)功能
系統(tǒng)的主要功能有：提供手動/自動兩種工作模式，通過組態(tài)界面對風(fēng)機(jī)及其它輔助設(shè)備進(jìn)行啟動/停止控制，風(fēng)機(jī)和風(fēng)門的相互聯(lián)鎖保護(hù)，電機(jī)參數(shù)的警示及故障停機(jī)保護(hù)，所有設(shè)備操作都有二次確認(rèn)保護(hù)，設(shè)備故障歷史及實時曲線和歷史曲線記錄功能，實時監(jiān)測通風(fēng)系統(tǒng)參數(shù)、通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)、電機(jī)的電氣參數(shù)、軸承溫度、電機(jī)振動、數(shù)據(jù)管理、報表管理、性能測試、遠(yuǎn)程通訊等，詳述如下：
實時監(jiān)測通風(fēng)系統(tǒng)入口靜壓、入口溫度、風(fēng)量。
● 實時監(jiān)測通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)：流量、全/靜壓、效率。
● 實時監(jiān)測風(fēng)機(jī)配用電機(jī)的電氣參數(shù)：電流、電壓、功率。
● 實時監(jiān)測軸承溫度并在超限時報警。
● 實時監(jiān)測定子溫度并在超限時報警。
● 實時監(jiān)測電機(jī)振動在超限時報警。
● 數(shù)據(jù)實時顯示、存儲、查詢。
● 報表自動生成、存儲、查詢。
● 兼容多種國際計算機(jī)通訊協(xié)議(FTP、IE)。
● Internet信息發(fā)布功能。
● Modbus RTU通訊可以對高壓進(jìn)線柜進(jìn)行監(jiān)視和分合閘操作。
二.系統(tǒng)受控設(shè)備
1. 兩臺離心風(fēng)機(jī)，每臺離心風(fēng)機(jī)有兩臺電機(jī)，每臺電機(jī)驅(qū)動一組扇片，兩組扇片是對旋的，一組用于吸風(fēng)，一組為增加風(fēng)速，對井下進(jìn)行供風(fēng)。根據(jù)井下用風(fēng)量的不同，采用不同型號的風(fēng)機(jī)。本系統(tǒng)采用風(fēng)機(jī)為4×1000kW的10kV高壓電機(jī)，該電機(jī)擁有595r/min的轉(zhuǎn)速。4臺高壓變頻器分別控制兩臺主扇一、二級風(fēng)機(jī)電機(jī)。
2. 四個潤滑油站提供兩個主扇的自動潤滑。
3. 兩個垂直風(fēng)門控制兩個主扇的通風(fēng)。
4. 兩個水平風(fēng)門用于風(fēng)機(jī)檢修及試車。
三.硬件、軟件及網(wǎng)絡(luò)介紹
1. 硬件介紹
處理器
CompactLogix控制器可以通過本地I/O或分布式I/O擴(kuò)展，(經(jīng)EtherNet/IP、ControlNet、DeviceNet)實現(xiàn)實時控制 。本地擴(kuò)展可達(dá)到3 0個I/O模塊，CompactLogix控制器采用 具 有 優(yōu) 先 級 的 實 時 多 任 務(wù) 操 作系統(tǒng)。內(nèi)存可達(dá)3MB，更快的背板I/O掃描能力為1ms，控制器支持16個可組態(tài)任務(wù)、一個任務(wù)為連續(xù)性任務(wù)，其他必須為周期性或事件性任務(wù)。每個任務(wù)最多可以32個程序。
I/O模塊
1769 I/O 無機(jī)架設(shè)計模塊安裝簡單，組合靈活方便。
模塊上LED可反映點級診斷信息。
可以使用面板安裝或DIN導(dǎo)軌固定、模塊更換方便。
可拆卸端子從而在更換模塊時無需接線。
專利設(shè)計的帶機(jī)械舌桿自鎖功能的總線連接器保證了模塊通訊的可靠性。
所有模塊都具有UL和C_UL認(rèn)證，也同樣適用于CE標(biāo)準(zhǔn)。
2. 軟件介紹
編程軟件
羅克韋爾自動化的Logix平臺提供了統(tǒng)一的集成控制架構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)過程，批次處理，離散，傳動，安全，運動控制。提供了通用的控制引擎、編程軟件環(huán)境、以及跨越多個控制平臺的通訊支持。所有的Logix控制器都可以運行在多任務(wù)、多處理過程的實時操作系統(tǒng)上，編程有豐富的指令集和多種編程語言如：梯形圖(LD)、功能塊(FD)、結(jié)構(gòu)語言(ST)、順控圖表(SFC)。用戶只需要掌握RSLogix 5000編程軟件，即可對所有的Logix控制器控制器進(jìn)行編程。支持NetLinx集成通訊技術(shù)，支持的通訊網(wǎng)絡(luò)：EtherNet/IP、ControlNet、DeviceNet根據(jù)需要組合和匹配網(wǎng)絡(luò)。
組態(tài)軟件
FactoryTalk View SE是基于組件集成并用于監(jiān)視和控制自動化設(shè)備和過程的人機(jī)界面監(jiān)控軟件。通過開放的技術(shù)達(dá)到了與其它羅克韋爾軟件產(chǎn)品、微軟產(chǎn)品以及第三方應(yīng)用程序的高度兼容。
擁有圖形與動畫設(shè)計功能、監(jiān)視與報警功能、日志記錄功能、事件檢測功能、用戶權(quán)限、數(shù)據(jù)庫功能等。FactoryTalk View SE具備高質(zhì)量人機(jī)界面監(jiān)控軟件的功能外，還提供獨特的系列工具來最大限度地提高監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)效率，在開發(fā)應(yīng)用項目中，只需要點擊一個按鈕就可以實現(xiàn)模擬運行;無需對圖形對象組進(jìn)行分解就可以編輯組內(nèi)對象，不影響與之相關(guān)的動畫顯示;通過“智能對象軌跡”功能，拖動鼠標(biāo)定義圖形對象的運動路徑;通過標(biāo)記占位符和參數(shù)文件實現(xiàn)一個圖形畫面代表多個設(shè)備;通過標(biāo)記替代功能實現(xiàn)快速更換標(biāo)記名和字符串;輕松導(dǎo)入在其它繪圖應(yīng)用程序中開發(fā)的圖形;通過在線幫助、指南以及演示項目范例獲取所需要的幫助。
3. 網(wǎng)絡(luò)介紹
NetLinx是羅克韋爾自動化公司倡導(dǎo)的開放式網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)、以實現(xiàn)從工廠頂級到車間的無縫集成。NetLinx架構(gòu)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)-DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP使用同一種應(yīng)用層協(xié)議、共享一套通用的通訊服務(wù)。這意味著用戶無需編程、即可從任意點接入、自動訪問任意網(wǎng)絡(luò)中的任意設(shè)備?？s短了系統(tǒng)投運時間便于網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、可透過Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)。
四.系統(tǒng)拓?fù)鋱D及特點
系統(tǒng)特點
本系統(tǒng)采用羅克韋爾自動化CompactLogix系列控制器，雙CPU冗余設(shè)計能在0-8ms內(nèi)實現(xiàn)故障自動無擾切換功能。也可進(jìn)行主備CPU的強(qiáng)制切換。上位機(jī)采用FactoryTalk View SE的組態(tài)軟件，具有歷史報警查詢、歷史趨勢查詢、運行報表，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。
● 采用模塊設(shè)計，系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，運行精度高，使用維護(hù)方便。
● 采用了先進(jìn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)了全礦數(shù)據(jù)共享。
● 采用了多種抗干擾措施，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，監(jiān)控準(zhǔn)確。
● 流量監(jiān)測措施獨特、新穎、可靠性好、精度高。
● 選用了可靠性好、精度高的模擬量采樣模塊。
● 軟件設(shè)計安全性高。
● 操作簡單快捷、維護(hù)方便。
總結(jié)
主扇風(fēng)機(jī)是煤礦的四大固定設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著向井下輸送新鮮空氣，排出粉塵和污濁氣流的重任。該風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用PLC變頻器和計算機(jī)技術(shù)提高了通風(fēng)系統(tǒng)可靠性和安全性，使設(shè)備的操作和維護(hù)更方便，節(jié)省能耗，同時也大大地提高了煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)，并提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的推廣價值。
（轉(zhuǎn)載）
