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一、系統概述
主通風機負責礦井通風，保障礦井的安全生產。主通風機的運行情況對整個礦井的安全生產起至關重要的作用，對其進行實時監測可以盡早發現故障，及時處理，有效保障礦井的安全生產。因此，建設一套具有完備監測功能的風機在線監控系統是非常有必要的。
二、系統設計
礦井主通風在線監控系統的設計，主要從以下幾點考慮：
1、風機實時的運行狀態
系統通過對風機參數的監測，實時準確了解風機運行狀態、涌出量等，以及風機用電情況、軸承溫度、振動等情況。
2、可靠的報警功能
系統可具體設置參數闕值，對軸承溫度、風機振動等參數超過這一值時，及時給出聲光報警信號，便于及時處理。
3、提高設備管理水平
系統及時了解風機運行等情況，為有效避免設備故障提供可靠的技術保障。及時統計用電情況，為生產部門及成本核算部門擬定計劃提供第一手可靠的信息。
2.1 系統架構設計
主通風機在線監控系統以S7-300PLC為核心，主要由傳感器、電力參數采集模塊、PLC、上位機等組成。
圖1 礦井通風機在線監測系統框架圖
2.2 PLC硬件設計
S7-300PLC的硬件主要由電源模塊、CPU、數字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、通信模塊組成。
（1）數字量輸入輸出模塊主要用于低壓柜控制方式及開關狀態、電動機接觸器及熱繼電器狀態、變頻器運行及故障狀態、風門接觸器狀態及臺風開到位、關到位狀態，并控制低壓柜開關的分合閘、電動機的正轉/反轉和變頻/工頻啟動，以及風門的打開和關閉。
（2）模擬量輸入輸出模塊主要對風機負壓及流量、電動機溫度和振動、變頻器輸出轉速和電流、低壓柜的電力參數等進行AD轉換。
（3）通信模塊負責與各低壓柜內的電參數采集模塊、上位機進行通信。
2.3 上位機監控軟件設計
通風機參數在線監測系統配備RJ45以太網接口，軟件接口OPC協議，通過礦井地面光纖主干環網向礦井信息與自動化系統上傳信息，實現遠方對風機設備實行監測、監控、數據共享等功能。
上位機監控系統功能如下：
1）監測主風機、電機的運行狀態（運行、備用、檢修、故障），監測電機的軸承溫度、電機定子溫度。監測風道氣流的靜壓、全壓、風量、風速、溫度。監測電機的電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數、有功電度、無功電度。
2）對電機前后軸承溫度、電機定子溫度、電機電壓、電機電流、靜壓、全壓、振動、風流中瓦斯濃度等參數提供歷史信息的查詢打印，重要參數超限時實時報警，可由用戶設置報警上下限。
3）可實時記錄風機開關傳感器狀態，以及每個主電機實施開停動作的具體時刻，并且可根據要求生成報表。
4）監測高壓柜電壓、電流、有功功率等參數，監測斷路器、接觸器、操作狀態轉換開關、保護動作信號等參數。模擬量傳感器檢測參數、主電機電壓、電流等動態參數按合理的時間密度記錄（風道環境參數由安全監測系統采集），并生成趨勢曲線圖。
5）監測數據能夠按不同的條件查詢，并且便于打印輸出，授權的網絡終端用戶能夠遠程查看監測數據。
6）提供程序及數據安全管理功能，不同的用戶可設置不同的權限，防止未授權用戶修改監控系統參數。
7）風機在線監控子系統就近接入環網交換機，通過工業以太網快速接入全礦綜合自動化平臺，提供OPC接口與自動化平臺無縫連接，實現風機的監控和數據共享。
8）可實現風機的遙控自動啟停、自動倒換和遙控“反風”運行功能。可實現多種控制方式：本地手動、本地自動、遠程手動、遠程自動。
圖2 礦井通風機在線監測主畫面
三、總結
本套系統已得到成功應用，現場運行情況良好，實現了現場數據遠傳和設備遙控的目的，使得管理人員在遠離監測現場的情況就可以得知風機的運行情況并進行遙控。同時具有一定組態軟件知識的人員也可以進行系統的二次開發。使用力控組態軟件作為OPC 的服務器也為網絡通訊和數據的遠傳提供了一種可行性的方案。
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