【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 重要意義。主扇風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)起、停和正反轉(zhuǎn)的全自動(dòng)化控制,運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并且能在運(yùn)行參數(shù)異常時(shí)發(fā)出報(bào)警,避免原先人工觀察數(shù)據(jù)可能存在的疏漏。具體如下：1) 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)壓、風(fēng)速風(fēng)量、軸承溫度、定子溫度、電網(wǎng)電流、電壓、功率、電機(jī)與風(fēng)機(jī)效率、風(fēng)峒大氣參數(shù)（溫度、濕度、大氣壓力）等風(fēng)機(jī)運(yùn)行各種參數(shù)；2) 監(jiān)測(cè)風(fēng)門位置、風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)、控制風(fēng)門開/關(guān)、風(fēng)機(jī)啟 /停；3) 系統(tǒng)主要運(yùn)行參數(shù)的模擬顯示，當(dāng)參數(shù)超出其取值范圍時(shí)，會(huì)報(bào)警提示，同時(shí)系統(tǒng)還提供了歷史趨勢(shì)、實(shí)時(shí)趨勢(shì)等查詢形式。4) 通過動(dòng)畫鏈接的設(shè)置，使風(fēng)門、風(fēng)機(jī)的動(dòng)作能夠真實(shí)的模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)及其動(dòng)作情況。 本章小結(jié)本章簡(jiǎn)單介紹了煤礦主扇風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，結(jié)合王莊煤礦主扇風(fēng)機(jī)現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)，得出本論文的工作目的及意義。2 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能分析 通風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理通風(fēng)機(jī)是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，因此自然成為風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的首要監(jiān)測(cè)對(duì)象。鑒于通風(fēng)作業(yè)在煤礦安全生產(chǎn)中占據(jù)的至關(guān)重要的地位與作用，在通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中都毫無例外地體現(xiàn)了系統(tǒng)冗余的思想，即重復(fù)配置兩臺(tái)相同的通風(fēng)機(jī)組，互為備用，確保通風(fēng)作業(yè)的不間斷性。本系統(tǒng)采用的是燕京風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的 BD(K)系列煤礦用防爆對(duì)旋式主扇通風(fēng)機(jī) 2臺(tái)，這是一種典型的軸流式通風(fēng)機(jī)。BD(K)系列抽流式對(duì)旋式通風(fēng)機(jī)具有壓力增益 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 大，效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和軸向尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。在離心風(fēng)機(jī)中，氣流在葉輪內(nèi)的流動(dòng)是徑向的。而在軸流風(fēng)機(jī)中，氣流在葉輪內(nèi)是沿軸向流動(dòng)的。軸流風(fēng)機(jī)由整流罩、葉輪、導(dǎo)葉、整流體、集風(fēng)器及擴(kuò)散筒等組成。如軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 ：其中葉輪是回轉(zhuǎn)的，稱為轉(zhuǎn)子，其他部分則是固定的。工作時(shí)氣流從集風(fēng)器進(jìn)入，通過葉輪時(shí)氣流獲得能量，然后流入導(dǎo)葉，使氣流轉(zhuǎn)為軸向；最后，氣流通過擴(kuò)散筒，將部分軸向氣流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能。氣流從擴(kuò)散筒流出后，輸入管道中。 ??910??2 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求和功能設(shè)計(jì)煤礦主通風(fēng)機(jī)作為煤礦的“肺臟” ，它的運(yùn)行正常與否，直接關(guān)系到整個(gè)煤礦的生產(chǎn)安全。同時(shí)它又是煤礦主要設(shè)備中的耗能大戶，其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對(duì)煤礦的經(jīng)濟(jì)效益也具有重要意義。所以要求給予的配套在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)主通風(fēng)機(jī)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，及時(shí)掌握主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，提高主通風(fēng)機(jī)的自動(dòng)化管理水平，有力地保障主通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)、可靠、安全的運(yùn)行，同時(shí)也要為設(shè)備的管理和維護(hù)提高可靠的科學(xué)依據(jù)。本系統(tǒng)的主要的功能包括：在線測(cè)量與處理風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，包括：風(fēng)機(jī)入口靜壓、入口溫度（即井下排出氣體溫度） 、全壓、風(fēng)速、流量、電機(jī)的軸承溫度、定子繞組溫度、電機(jī)輸入電壓、電流、功率和總功率；以及風(fēng)機(jī)效率、風(fēng)機(jī)擺動(dòng)圖1422 軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖 軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 集風(fēng)器整流罩葉輪導(dǎo)葉整流體擴(kuò)散筒1 11 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè) 等；還可用于煤礦主通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)檢測(cè)，提供可靠完整的測(cè)試數(shù)據(jù)。??1234系統(tǒng)的基本功能：（1）在屏幕上以各種圖形和數(shù)字方式顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)參數(shù)；集中定位顯示在線測(cè)量與處理的風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，并以指定的時(shí)間間隔刷新，通常以每分鐘為時(shí)間間隔單位進(jìn)行存儲(chǔ)各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并記錄每分鐘的各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以便發(fā)生故障時(shí)能夠查詢，便于各種參數(shù)的直接定位觀察和調(diào)用；（2）各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)及查詢：風(fēng)壓、風(fēng)量、定子溫度和軸承溫度、電機(jī)功率、風(fēng)機(jī)振動(dòng)等監(jiān)測(cè)參數(shù)定時(shí)存儲(chǔ)在硬盤中，以便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)表的按班或按月輸出打印，也為管理部門（如通風(fēng)科、調(diào)度室等）查看、分析和追朔有關(guān)數(shù)據(jù)提供方便，以利強(qiáng)化通風(fēng)機(jī)的管理，系統(tǒng)可保存一至三年甚至更長(zhǎng)時(shí)間的記錄數(shù)據(jù)（視存儲(chǔ)介質(zhì)空間的大?。?；（3）可以動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)曲線圖形方式顯示在線測(cè)量與處理的風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，便于觀察不同時(shí)間段各參數(shù)的變化趨勢(shì)；（4）實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的報(bào)警信息，實(shí)時(shí)報(bào)警打印，并提供報(bào)警歷史信息的查詢；以多種形式對(duì)在線測(cè)量與處理的風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)超限值報(bào)警：；；；。 本章小結(jié)本章結(jié)合王莊煤礦的實(shí)際情況主要介紹了軸流風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，并分析了該監(jiān)控系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能要求。3 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介 概述組態(tài)軟件是指數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境中能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的適應(yīng)方法，其預(yù)設(shè)的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和 I/O設(shè)備，與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟、硬件 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。 ??17 常見組態(tài)軟件簡(jiǎn)介目前工業(yè)控制監(jiān)控系統(tǒng)已有的組態(tài)軟件有很多，下面就對(duì)幾種常見組態(tài)軟件分別進(jìn)行介紹 [4]：(1) InTouch：Wonderware 的 InTouch 軟件是最早進(jìn)入我國(guó)的組態(tài)軟件。在80 年代末、90 年代初，基于 的 InTouch 軟件曾讓我們耳目一新，并且 InTouch 提供了豐富的圖庫(kù)。但是，早期的 InTouch 軟件采用 DDE 方式與驅(qū)動(dòng)程序通信，性能較差，最新的 版已經(jīng)完全基于 32 位的 Windows 平臺(tái)。(2) Fix：Intellution 公司以 Fix 組態(tài)軟件起家，1995 年被愛默生收購(gòu)，現(xiàn)在是愛默生集團(tuán)的全資子公司，Intellution 將自己最新的產(chǎn)品系列命名為 iFiX，在iFiX 中，Intellution 提供了強(qiáng)大的組態(tài)功能。在 iFiX 中，Intellution 的產(chǎn)品與Microsoft 的操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了緊密的集成。(3) Citech：CiT 公司的 Citech 也是較早進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的產(chǎn)品。Citech 具有簡(jiǎn)潔的操作方式，但其操作方式更多的是面向程序員，而不是工控用戶。Citech 提供了類似 C 語(yǔ)言的腳本語(yǔ)言進(jìn)行二次開發(fā)，但與 iFix 不同的是，Citech 的腳本語(yǔ)言并非是面向?qū)ο蟮?，而是類似?C 語(yǔ)言，這無疑為用戶進(jìn)行二次開發(fā)增加了難度。(4) WinCC：Simens 的 WinCC 也是一套完備的組態(tài)開發(fā)環(huán)境，Simens 提供類 C 語(yǔ)言的腳本，包括一個(gè)調(diào)試環(huán)境。WinCC 的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用戶最好經(jīng)過Simens 的培訓(xùn)以掌握 WinCC 的應(yīng)用。(5) 組態(tài)王：組態(tài)王是國(guó)內(nèi)第一家較有影響的組態(tài)軟件開發(fā)公司（更早的品牌多數(shù)已經(jīng)湮滅）。組態(tài)王提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語(yǔ)言支持。組態(tài)王也提供多種硬件驅(qū)動(dòng)程序。(6) Controx（開物）：華富計(jì)算機(jī)公司的 Controx2022 是全 32 位的組態(tài)開發(fā)平臺(tái)，為工控用戶提供了強(qiáng)大的實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、報(bào)警、數(shù)據(jù)報(bào)表及報(bào)告功能。(7) ForceControl（力控）：大慶三維公司的 ForceControl（力控）從時(shí)間概念上來說，大慶三維公司的 ForceControl（力控）也是國(guó)內(nèi)較早就已經(jīng)出現(xiàn)的組態(tài)軟件之一。 ??15 組態(tài)軟件的組成及其基本功能無論是美國(guó)Wonderware公司推出的世界上第一個(gè)工控組態(tài)軟件Intouch 還是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的各類組態(tài)軟件，在工業(yè)應(yīng)用中整個(gè)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)基于面向?qū)ο蟮乃枷耄_(dá)到系統(tǒng)的高度模塊化設(shè)計(jì)，一般都是由系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境(或稱組態(tài)環(huán)境)與系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境兩大部分組成。它們之間的聯(lián)系紐帶是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) [21]。以Intouch組態(tài)軟件的運(yùn)作機(jī)理（）為例進(jìn)行說明 [3]。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 運(yùn)行界面WindowsViewerFoxPro forWindowsInTouch環(huán)境DDE開發(fā)界面 WindowsMaker DDE Server外部設(shè)備圖 InTouch 組態(tài)軟件的運(yùn)作機(jī)理(1) 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境。它是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)人員為實(shí)施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進(jìn)行應(yīng)用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴的工作環(huán)境。通過建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，供系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境由若干個(gè)組態(tài)程序組成，如圖形界面組態(tài)程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)程序等。(2) 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境。在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)應(yīng)用程序被裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境由若干個(gè)運(yùn)行程序組成，如圖形運(yùn)行程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行程序等。是直接針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作使用的。工控組態(tài)軟件支持在線組態(tài)技術(shù)，即在不退出系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的情況下，可以直接進(jìn)入組態(tài)環(huán)境并修改組態(tài)，而且修改后的組態(tài)可以直接生效。 ??16在系統(tǒng)組態(tài)環(huán)境下，現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員能夠方便地進(jìn)行圖形界面的設(shè)計(jì)、繪制、數(shù)據(jù)連接，數(shù)據(jù)點(diǎn)定義、通訊端口設(shè)置等組態(tài)工作，建立一系列用戶數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，供系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境應(yīng)該具備以下幾個(gè)基本功能 [21]：1）數(shù)據(jù)通信。包括與現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)裝置、智能儀表的通信；和上一級(jí)調(diào)度單元的數(shù)據(jù)通信功能。2）數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)下位機(jī)裝置的運(yùn)行情況，對(duì)裝置模擬量、開關(guān)量的變化都能夠進(jìn)行相應(yīng)的正確處理。3）對(duì)下位機(jī)裝置的控制和操作。如遙控分、合閘，更新裝置時(shí)間，遙控裝置復(fù)位，修改裝置保護(hù)定值等。4）數(shù)據(jù)分析和整理等幾個(gè)功能。如系統(tǒng)報(bào)警記錄、操作記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢等。 組態(tài)軟件的主要特點(diǎn)(1) 延續(xù)性和可擴(kuò)充性。組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改就可方便地完成軟件的更新和升級(jí)；(2) 封裝性（易學(xué)易用），組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；(3) 通用性，每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的 I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。因此，組態(tài)軟件是一個(gè)具有易用性、開放性和集成能力的應(yīng)用軟件。應(yīng)用組態(tài)軟件可以使工程師把主要精力放在控制對(duì)象上，而不是形形色色的通信協(xié)議、復(fù)雜的圖形處理、枯燥的數(shù)字統(tǒng)計(jì)，只需要填表式操作，即可生產(chǎn)適合于自己的“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。 ??189 組態(tài)軟件的層次結(jié)構(gòu)通常組態(tài)軟件的整個(gè)系統(tǒng)劃分為三個(gè)層次結(jié)構(gòu)，即控制層、監(jiān)控層、管理層。其中，監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且常在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。監(jiān)控層的硬件以工業(yè)級(jí)的微型計(jì)算機(jī)和工作站為主，目前更趨向于工業(yè)PC機(jī)。系統(tǒng)軟件按照功能劃分為兩大部分：監(jiān)控部分及數(shù)據(jù)庫(kù)部分 [14][15][23]。監(jiān)控部分包括人機(jī)界面監(jiān)控軟件、后臺(tái)控制軟件、協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件。監(jiān)控軟件以Microsoft公司的 Windows XP Professional操作系統(tǒng)為軟件平臺(tái)，以Wonderware 公司的InTouch為平臺(tái)對(duì)人機(jī)界面軟件、后臺(tái)控制軟件和協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件進(jìn)行二次開發(fā)。本監(jiān)控界面采用圖形及文字相結(jié)合的導(dǎo)航模式，分為實(shí)時(shí)信息監(jiān)控、實(shí)時(shí)告警、事件報(bào)警記錄以及歷史趨勢(shì)查詢等。數(shù)據(jù)庫(kù)部分包括實(shí)時(shí)或歷史趨勢(shì)以及告警。此數(shù)據(jù)庫(kù)軟件可以對(duì)任何時(shí)間、任何設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)的查詢，滿足不同層次的管理人員的需要。根據(jù)實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)，還可以生成各種曲線，并對(duì)用電趨勢(shì)進(jìn)行分析。另外，任何的系統(tǒng)告警都存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，并以彈出對(duì)話框、閃光報(bào)警相結(jié)合的方式提醒管理人員注意，并采取相應(yīng)措施。 ??201 組態(tài)軟件的優(yōu)勢(shì)針對(duì)中小型煤礦變電站監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)于其它兩類應(yīng)用軟件來說，組態(tài)軟件的架構(gòu)決定其具有的天然優(yōu)勢(shì) [21]：(1) 高度開放的接口。相對(duì)于各個(gè)硬件廠家所推出的監(jiān)控軟件而言，作為第三方的組態(tài)軟件則開放得多。無論是現(xiàn)場(chǎng)總線，或者是自定義的通訊格式，只要能確定通訊協(xié)議，都可以通過增加相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)，關(guān)聯(lián)該設(shè)備，進(jìn)而監(jiān)測(cè)控制。這樣，用戶就擁有了最大的選擇余地，幾乎可以任意的選擇各家硬件廠家的產(chǎn)品來 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁(yè) 組合成自己所需的控制系統(tǒng)，從而構(gòu)成自己所需的以組態(tài)軟件為控制核心的監(jiān)控系統(tǒng)。(2) 快速的界面設(shè)定。通過組態(tài)軟件可以輕松的繪制各種人機(jī)界面，簡(jiǎn)單的幾個(gè)操作和設(shè)定就可以實(shí)現(xiàn)最常用的歷史曲線、報(bào)表、報(bào)警、各種動(dòng)畫等，相比較高級(jí)的編程工具VB、VC等容易了很多。(3) 自由的組網(wǎng)方式。圍繞著組態(tài)軟件，可以根據(jù)工程需要，構(gòu)建所需的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)真正的分布式結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)間的傳輸介質(zhì)也多種多