【正文】 數(shù)據(jù)的采集、分析等工作，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能。3）系統(tǒng)抗干擾措施所用變送器為電流輸出，傳輸信號采用屏蔽電纜，以減弱電磁耦合干擾。選用了隔離變壓器和高精度穩(wěn)壓電源，改善了電源特性。選用了變送器專用電源，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。4）系統(tǒng)的通訊通過光纖與中央控制室工業(yè)控制計算機聯(lián)網，實現(xiàn)通風機的遠程監(jiān)視和控制，達到無人值守的目的6 礦井通風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計 礦井通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)的功能 煤礦主扇風機在煤礦生產中有著重要的作用，因此必須保證主扇風機自動監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠。控制系統(tǒng)分為風機變電站的監(jiān)控和風機各種參數(shù)的測量兩個部分。風機變電站包括 11臺高壓柜，其中有 9臺高壓柜裝有南瑞的綜保裝置，因此需要將每臺開關柜的信息通過綜保裝置可靠的傳輸?shù)娇刂浦行?；風機本體振動速度、流量和負壓由傳感器監(jiān)測，并需要把傳感器的信息傳輸?shù)娇刂浦行?；風機的軸溫、風機電機的定子溫度由測溫儀來測量，因此需要把測溫儀的信息傳輸?shù)娇刂浦行?。風機系統(tǒng)的運行信息需傳輸?shù)郊厥遥员阌诩皶r進行調度管理。系統(tǒng)的主要功能有： 1．實現(xiàn)風機運行參數(shù)的實時監(jiān)測與風機主輔設備控制的一體化。2．實時監(jiān)測風機配用電機的電氣參數(shù)：電流、電壓、功率。3. 實時監(jiān)測設備的運行參數(shù)：電機和風機前后軸承溫度、振動參數(shù)以及超限報警4．顯示當前運行機號、正反轉信號，風機開停狀態(tài)。 5. 實時監(jiān)測通風機氣動參數(shù)：負壓、流量、全（靜）壓、全（靜）壓效率、軸功率。6. 實現(xiàn)定子電壓低于 ，定子電流超過上下限報警。7. 上述監(jiān)測參數(shù)通過通信線路傳送到集控室上位機，經上位機接入礦局域網。 通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)的技術指標工作電壓：~220V 環(huán)境溫度：050 c0監(jiān)測精度： 流 量 級 壓 力 級 電參數(shù) 級 其他 級監(jiān)測參數(shù)范圍：按用戶要求確定。 通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)的整體結構系統(tǒng)采用集中管理、分散控制的系統(tǒng)結構。整個系統(tǒng)分為三層，即現(xiàn)場測量控制層，中央控制層和遠程監(jiān)控層。系統(tǒng)結構配置圖 。現(xiàn)場測量層：現(xiàn)場測量層主要實現(xiàn)風機變量參數(shù)的測量，主要采用的是開關柜的綜保裝置和測溫儀和傳感器裝置。中央控制層： 中央控制層由帶有以太網接口的 西門子 S7200系列 PLC組成，通過 PLC完成對風機系統(tǒng)的實時監(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時通信。遠程監(jiān)控層：遠程監(jiān)控層直接接入礦調度室，上位監(jiān)控軟件選擇 Wonderware公司的組態(tài)軟件Intouch開發(fā)的監(jiān)控軟件，通過監(jiān)控軟件完成功能塊之間的連接，實現(xiàn)風機系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理。在運行過程中，實時監(jiān)測風機的運行狀況，實現(xiàn)對風機的控制，同時還實現(xiàn)報警、曲線和報表功能。圖 風機自動化監(jiān)控系統(tǒng)結構圖本設計主要進行的是現(xiàn)場測量層的傳感器和中央控制層的 PLC控制柜的設計與開發(fā)工作。 通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)運行方式本系統(tǒng)共有三種運行方式可供選擇，即“就地” ， “遠控” ， “自動“；在觸摸屏上我們可以選擇就地或遠控兩種方式；就地：就地就是在現(xiàn)場的觸摸屏上進行操作，因我們采用的是西門子的 PLC與其觸摸屏進行通訊，接口兼容性好并且穩(wěn)定，所以此種操作方式最可靠；遠控：遠控就是在集控室中進行高低壓開關的遠程遙合、遙分，此種工作方式由于受到線路通訊及上位機軟件的影響，反應時間上受到一定的影響，但是由于我們軟件的穩(wěn)定性很高，并且采用光纜進行信息的傳輸，所以還是可以保證風機正常的運行和操作，而且由于其遠程控制，其方便性大大增強；自動控制：自動控制仍然是遠控的一種，就是在無人操作的情況下，若是風機的運行出現(xiàn)了故障，能自動啟動另一臺風機，并且自動調整風量到設定的值，而不會由于停風而影響到煤礦的正常生產。在我們的集控室的風機控制界面上有一個自動/半自動轉換開關，當我們在觸摸屏上設置了遠控方式時，此開關才會有效，當我們選擇自動時，風機進入自動運行狀態(tài)，此時，不管是現(xiàn)場觸摸屏，還是集控室，都不能進行控制，只能進行監(jiān)測風機的運行參數(shù)；當我們選擇半自動時，風機進入半自動運行方式，此時，可以用集控室的控制終端進行控制；當我們把現(xiàn)場觸摸屏打到就地時，就只能進行現(xiàn)場的觸摸控制。7 礦井通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計 系統(tǒng)的組成和特點本系統(tǒng)以工業(yè)控制 PLC為核心，主要由信號測取裝置和傳感（變送）器、上位機及通訊裝置及其他設備組成。系統(tǒng)的組成主扇風機自動化監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成如圖。圖 風機自動化監(jiān)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)圖主要特點如下：1．采用了先進的計算機技術，功能強大，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。2．采用模塊化設計方案，各部分相對獨立，留有備用通道，便于擴展。3．采用了多種抗干擾措施，因此系統(tǒng)的抗干擾能力強，可靠性高，監(jiān)測準確。4．流量監(jiān)測措施獨特、新穎、可靠性好，精度高。5．選用了可靠性好、精度高的傳感（變送）器。6．軟件設計安全性高。7．操作簡單、維護方便。 風機參數(shù)的監(jiān)測該系統(tǒng)以工業(yè)控制 PLC配以各種外圍設備組成，在軟件的控制下，完成數(shù)據(jù)的采集、分析等工作，以圖表等多種形式顯示在顯示器上，并傳輸?shù)街付ǖ攸c。通風機性能監(jiān)測原理：通風機的性能參數(shù)主要有流量、全（靜）壓、軸功率、全（靜）壓效率、轉速等。配套電機的主要參數(shù)有電流、電壓、功率等。根據(jù)流體機械的原理有： AVQ?PdIId??2j?cdNQ/?J——流量 A——流量測量截面積V——流量測量截面積的平均流速P——風機全壓 P2——風機出口靜壓d2——風機出口動壓 I——風機入口靜壓I——風機入口動壓 j——風機靜壓N——風機軸功率 Nd——電機有功功率?d——電機效率、由損耗分析法求得。c——傳動效率 ?——風機全壓效率J——風機靜壓效率通過以上的分析可知，為了達到主通風機性能在線監(jiān)測的目的，應實時在線監(jiān)測以下主要參數(shù)：礦井負壓、風機的流量、電機有功功率、電流、電壓、風機的振動參數(shù)、溫度參數(shù)等。根據(jù)以上參數(shù)可求得風機的各項性能指標，再根據(jù)相似原理換算至規(guī)定狀態(tài)下即可繪制通風機的性能曲線。各參數(shù)的監(jiān)測原理如下。 風機監(jiān)控系統(tǒng)所需監(jiān)控的輸入輸出量在風機監(jiān)控系統(tǒng)中，我們需要實時監(jiān)測風機的前后軸溫、三相定子溫度、風機電動機的振動參數(shù)，電機電流、電壓、有功、無功功率等一系列的參數(shù)。通過對這些參數(shù)的監(jiān)測，得到風機實際的工作情況，為通風機的安全運行和及時報警提供可靠的保證。下表為風機監(jiān)控系統(tǒng)所需的輸入輸出量。表 風機監(jiān)控系統(tǒng)輸入與輸出量監(jiān)測量 數(shù)量開關柜電氣參數(shù) 140遙測量 溫度22振動參數(shù) 16壓力參數(shù) 3開關狀態(tài) 26高壓部分保護信息 50遙信量低壓部分 開關狀態(tài) 19高壓部分 20遙控量低壓部分 32其中，開關柜的電氣參數(shù)是通過一個 CP340和南瑞的綜保進行串行通訊得到所有高壓柜的電流、電壓、功率以及高壓柜的斷路器狀態(tài)等所有信息。振動參數(shù)包括四臺電機的前水平，前垂直，后水平，后垂直的振動參數(shù)。傳感器選擇的是電磁式振動傳感器，輸出的是交流電壓，經過振動變送器變送后，編成0～20mA 的電流信號，送入 PLC的 AI模塊，其振動測量范圍是 0～20mm。溫度參數(shù)包括風機四臺電機前后軸溫，三相定子溫度和兩個風道的流體溫度。其中，電機的前后軸溫和三相定子溫度是由裝在風機內部的 PT100測量得到的。流體溫度由裝在風道內的由匯博自動化儀表公司生產的 WB系列溫度變送器。輸出的電流都是4～20mA 的電流。全部送到 PLC柜內安裝的由匯博自動化儀表公司生產的帶有 485串口通信能力的 16路溫度巡監(jiān)儀。通過 S7300的 CP340通訊模塊將溫度值送入 PLC進行處理。在通風機的日常生產中，通風的流量是一個十分重要的參數(shù)，所以在本設計中，使用了專門的風量測量的裝置，通過由匯博自動化儀表公司生產的 HB1151系列電容式差壓/壓力/絕壓變送器將風道差壓信號和絕壓信號轉換成 4～20mA 的電流信號送入PLC?？?結利用 PLC變頻器和離心機通風系統(tǒng)進行節(jié)能技術改造，不僅簡化了系統(tǒng)，提高了設備的可靠性和穩(wěn)定性，設備的操作和維護方便，節(jié)省能耗，同時也大大地提高了煤礦生產的安全系數(shù)。另外還可以根據(jù)需要配置相應的通信模塊，很方便地組成集散式控制系統(tǒng)，進行遠程監(jiān)控現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)，提高了企業(yè)的生產效率和經濟效益，具有一定的推廣價值。主扇風機是煤礦的四大固定設備之一，擔負著向井下輸送新鮮空氣，排出粉塵和污濁氣流的重任。本設計采用西門子 S7－200 PLC 設計礦井主扇風機自動化監(jiān)控系統(tǒng)。采用先進、可靠的傳感器和先進的礦井主通風機流量監(jiān)測方法,實時監(jiān)測通風機的性能參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)、電機的電氣參數(shù)并能實現(xiàn)遠程通訊。通過計算機技術實現(xiàn)了主通風機性能及狀態(tài)的在線實時監(jiān)測。本設計提高了主扇風機設備的自動化管理水平，有力地保證了主扇風機設備的經濟、可靠運行，為設備的管理和維修提供了可靠的科學依據(jù)。在設計中以風機房為實施對象，實現(xiàn)了風機房的無人值守自動化監(jiān)控和管理的設計和改造。通過使用工業(yè)以太網和高可靠性的工控 PLC，本設計實現(xiàn)了風機的在線監(jiān)測和遠程控制?？梢员M可能保證風機的安全，高效、穩(wěn)定運行?？梢詫Ω鞣N影響安全生產的情況實現(xiàn)及時報警。使用高可靠性的工控 PLC設計和實現(xiàn)通風機的在線監(jiān)測及控制，通過與中央控制室工業(yè)控制計算機聯(lián)網，實現(xiàn)通風機的遠程監(jiān)視和控制，解決了以前此類系統(tǒng)都存在的問題：系統(tǒng)過于簡單，部分關鍵參數(shù)(如風機流量)監(jiān)測精度較低，監(jiān)測內容不全面，未與調度中心進行信息系統(tǒng)集成等等。根據(jù)現(xiàn)場要求，我設計的這套先進的主扇風機自動化監(jiān)控系統(tǒng)，有效地解決了上述問題，并已經成功地應用于礦井生產。致 謝時間飛逝，推杯換盞之間，三年的大學生涯即將結束，回首往事，有很多很多的東西需要感謝，也有很多的故事值得銘記。在這次畢業(yè)設計過程中，得到導師的悉心指導。特別是在課題的設計過程中，對論文的技術問題，導師都花費了大量的心血，付出了大量的勞動，并一直給予我無微不至的指導與多方面的幫助，使我的知識、能力等各方面都有了很大的進步，在此，謹向導師表示最衷心的感謝！在課題進行期間，系部為我們提供了良好的學習和設計環(huán)境。在課題的研究和進展中，同組同學也給予了很大的幫助，這里也一同表示感謝！由于時間和知識水平所限，論文中還可能會有許多紕漏或錯誤之處，懇請各位老師和同學批評指正。最后，我要向能在百忙之中抽時間對我的設計報告進行審閱、評議和對我答辯進行評判的老師們表示衷心的感謝！謝謝大家！參考文獻［1］殷洪義．可編程控制器選擇、設計與維護［M］ ．北京：機械工業(yè)出版社，2022［2］周九寧．可編程控制器在礦山設備中的應用［J］ ．采礦技術，2022，4(1)：45—46［3］彭桂力，劉知貴．集中供熱鍋爐控制系統(tǒng)的 PLC控制［J］ ．電力自動化設備，2022(9)：75．77［4］馬寧，孔紅．S7300PLC 和 MM440變頻器的原理與應用［M］ ．北京：機械工業(yè)出版社，2022［5］許明，言自行，劉堅．大型泵機組狀態(tài)監(jiān)測及工況調控系統(tǒng)的研制［J］ ．機械工程學報，2022，［6］徐國林．PLC 應用技術［M］ ．北京：機械工業(yè)出版社，2022［7］陳建明，等．電氣控制與 PLC應用［M］ ．北京：電子工業(yè)出版社，2022［8］李國厚，楊青杰，余澤通．球磨機潤滑站控制系統(tǒng)的設計［J］ ．金屬礦山，2022(9)：7475［9］丁紀凱，許逸舟．基于 PLC和現(xiàn)場總線的污水處理系統(tǒng)［J］ ．機電一體化，2022(1)：80．83［10］吳中立．礦井通風與安全［M］ ．徐州：中國礦業(yè)大學出版社，1989：138［11］傅貴，秦躍平，楊偉民，等．礦井通風系統(tǒng)分析與優(yōu)化［M］ ．北京：機械工業(yè)出版社，1995：［12］高廣軍，賈世勝，朱學軍，等．通風系統(tǒng)調整中常見問題及對策［J］ ．山西煤炭，2022，(2)［13］徐鵬．張雙樓礦西翼通風系統(tǒng)調整及經濟效果分析［J］ ．煤礦安全，2022，(4)．［14］石秋潔．變頻器應用基礎［M］ ．北京：機械工業(yè)出版社．2022［15］陳仕瑋．礦井主要用通風機在線監(jiān)測監(jiān)控現(xiàn)狀及展望［J］ ．煤礦安全，1999，(12)：39～41［16］李月紅，吳永祥．變電所監(jiān)控及其網絡系統(tǒng)的設計［J］ ．工礦自動化，2022，(3)：27～28附錄 A