基于WINCC矿用防爆辅助通风机监控系统的设计
基于PLC的矿井通风机监控系统设计毕业设计
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S7-300和Wincc在通风机在线监控系统中的应用
中图分类号 ：Ｈ１８ Ｔ ３
文献标 志码 ： Ｂ
文章编 号 ：６２８ ０ ．２ １ ）４０ ３ ．０ １７ ．９４ （０ １ ０ ．０ ８０ ３
引 言
矿井主通风机是煤矿 四大固定设备之一， 担负着
还不 至烧 坏轴 承 。
２ １年 ７ Ｊ ０１ Ｙ
徐维维等：７ ０ ￣Ｗｉ ｃ ｓ． ０ Ｉ ｎ 在通风机在线监控系统中的 ３ ｃ 应用
第 ３ 页 ９
变频器柜 的电气保护 ： 装设绕组及引出线相 间短 其中 ，Ｌ Ｐ Ｃ的设计， 的表现为硬件的组态 、 具体 变量 的 路保护 ， 保护装置对应于动作跳闸 ， 速断保护 ， 过负荷 定义 、 信号的采集处理编程 、 控制程序以及和上位机 保护 ， 电压保护 ； 过 电压表 、 电流表 、 电流和 电压等信 组态的通讯 。而在控制程序 中还须包括 电机 的启停 、 号 向微 机在线监测装置上传 ， 在上位监控机显示 ； 满 倒机的控制 、 风门的控制 以及故障的处理等。硬件的 足风机 的启动及闭锁要求 ， 风机正转或反转 的启 、 停 组 态 如 图 ３ 示 。 所 操纵与风门联锁顺序控制 ， 并尽可能集 中而简便。变 频器柜盘 面应有风机启动 、 运行 、 停止和风门的启动 和停止等按钮与指示灯 ， 且操作方便 。变频器柜控制 回路还应考虑风机就地控制按钮 （ 启动、 停止 ） 。
． １ － 控电 ｝ ｔ 潮机 ． 电 Ｉ
器
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一
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图 １硬 件 系 统设 计框 架 图
此外 ， 通风机总体 的设计要求 ， 能承受起启 动、 运 行、 停机时出现的工作应力 ， 保证运转平稳 、 连续长时 间运转 。整机结构紧凑 、 固耐用 、 坚 刚性好 、 重量轻 、
基于WINCC和PLC的通风机在线测控
基于WINCC和PLC的通风机在线测控摘要：阐述了矿井主要通风机在s7-300plc可编程控制的基础上，利用wincc监控软件和工业以太网profibus-dp现场总线设计了一套主通风机的监控系统。
介绍了整套系统的结构与软、硬件实现方法，着重论述了主通风机监测系统组成，实现的功能和wincc （wcc）与s7-300（plc）之间的通信以及对整个系统实时监控的软件设计。
关键词：主通风机工业以太网实时监控 wincc由于煤矿在开采过程中释放出大量的瓦斯、co及煤尘等，积聚后都会引起火灾和爆炸，给人的生命财产安全带来极大的威胁，通风显得尤为重要，因此煤矿通风机系统在矿山生产中被称为“矿井肺脏”。
主扇风机的运转直接影响到井下操作人身安全和生产效益，所以有必要对主扇风机进行状态监测。
传统意义上的设备仅仅局限于简单数据的采集和监测，单纯从传感器或其他数据采集方式获取设备运行数据，如温度、电参数、压力、振动等信号，进行集中显示。
这种方式只能对设备运行时的状态进行了解。
虽然起到了重要的作用，但由于大部分运行人员对设备的运行状况不能深入了解，并不能准确及时判断风机将要出现故障或将处于不稳定等情况运行。
随着计算机智能技术、网络技术、传感器及电子技术的发展，设备监测系统也不断进一步完善起来，逐步走向智能监测、远程监测、智能分析和故障诊断相结合的现代综合监控系统。
矿井主通风基于西门子s7-300plc可编程控制技术和wincc技术对通风机工作状态进行在线监测监控。
•监测参数包括风机的入口静压、风量；有功功率、无功功率、电流、电压、功率因素；风机轴承温度、电机绕组温度（pt100温度传感器用户预埋）；风机振动、风机开停信号及风门开闭状态信号等；并能远程控制风机启停。
1 系统组成监测系统只要有风量、风压变送系统，监控系统控制柜和监测软件组成。
1.1 风量、风压变送系统：该系统的主要构成为压差变送器和风量、风压引压装置。
其中，压差变送器为ytkj-dw型，引压装置的作用则在于感受、传送风量和风压信号。
基于PLC及触摸屏的矿用防爆变频器监控系统设计
环境工程2019·05119当代化工研究Modern Chemical Research技术应用与研究基于PLC 及触摸屏的矿用防爆变频器监控系统设计＊王 龙（汾西矿业两渡煤业 山西 031302）摘要：文中以PLC及触摸屏为基础对矿用变频器的监控系统进行了设计，并对监控系统的构成、PLC程序以及人机界面等部分进行了重点分析。
现场系统应用实验结果表明，该系统的运行平稳，可以有效的对变频器运行状况进行监测。
关键词：变频器；监控系统；PLC中图分类号：T 文献标识码：ADesign of Mine Explosion-proof Inverter Monitoring System Based on PLC and Touch ScreenWang Long(Liangdu Coal Industry of Fenxi Mining Industry, Shanxi, 031302)Abstract ：Based on PLC and touch screen, the monitoring system of mine frequency converter is designed, and the composition of themonitoring system, the program of PLC and the man-machine interface are emphatically analyzed. The field application experiment results show that the system runs smoothly and can effectively measure and control the operation status of the frequency converter.Key words ：frequency converter ；monitoring system ；PLC变频技术是煤矿井下机电常用的一体化综合技术，主要分功率表和控制两大功能，实现对信息的处理、转换以及传输。
基于PLC的煤矿主要通风机在线监控系统
图 3 监控程序数据传输与交换示意图
4结语
该系统具有较强的抗干扰能力，与以往的监控 系统相比，性能更加稳定安全可靠。基于 OPC 技术 的远程通信技术，实现了风机房监控系统和调度中 心上级管理系统之间的数据传输与交换，并充分利 用了工业以太网的数据传输优势，具有数据传输实 时性强、可靠性高的特点，有效的提高了煤矿的自动 化程度和信息化管理水平。该系统已在国内多家煤 矿投入运行，产生了良好的企业效益和社会效益。
图 2 软件系统构成及功能框架图
STEP7 程序处理功能块负责监测信号的采集 以及监测与控制信号的预处理，并将处理后的信号 变量存入存储块并通过 TCP / IP 协议与上位组态软 件进行变量连接。WINCC 组态功能块是上位组态 软件的核心部分，变量管理、画面组态、数据处理、报 警设置等工作都是在这里完成。此外，WINCC 组态 功能块还设计了辅助功能块，用于实现用户管理及 登陆、安全保护、权限设定及在线帮助等功能。 3． 3 远程通信设计
（ 2） 实现对监控对象的计算机集中控制功能。 操作人员通过上位计算机发出指令后，可编程控制 器通过相对应的开关量输出驱动中间继电器，中间 继电器将信号传入到相关的控制电路中，实现各类 控制动作。
（ 3） 实现事故报警及报警设置功能。对温度等 重要参数建立报警机制，具有权限的用户可以修改 报警设置，当发生报警时，相关界面有报警提示，并 进行颜色和声音报警，记录报警相关信息，该信息可 存储并打印。
参考文献：
〔1〕 张 志，杜亚江，朱德桥． 基于 OPC 技术的上位监控机 与 PLC 的 通 信 程 序 设 计〔J〕． 兰 州 交 通 大 学 学 报， 2009（ 3） ： 55 － 57．
〔2〕 王启立，胡亚非，熊建军． 基于可编程控制器的煤矿主 通风机计算机监控管理系统〔J〕． 煤炭工程，2007（ 7） ： 94 － 96．
基于PLC的矿井通风机监控系统设计
可求得此压力对应的风量 到设定的 １ ． ６ ０ ｍ 。 ／ ｓ时 ， 需要给变 频器 的模 拟输入 电压 ｕ 。 Ｑ ，Ｑ ３ － 工况 点 ２ 、３时风机风
量 ，ｍ 。 ／ ｓ ；ｎ ２ ， ｎ ３ － 工况 点 ２ 、３时风 机 转 速 ，ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ；ｆ ２ ， ｆ ３ － 工 况 点 ２ 、３时变频器 输出电压频率 ，Ｈ ｚ ；Ｕ ｚ ， Ｕ ３ － 工况 点 ２ 、３时变
系： Ｑ ｌ ／ Ｑ ２ ＝ ｎ ｌ ／ ｎ ２； Ｐ １ ／ Ｐ ２ ＝（ ｎ ｌ ／ ｎ ２ ） 。 ； Ｎ １ ／ Ｎ ２ ＝ （ ｎ ｌ ／ ｎ ２ ） 。
ｎ 、ｎ ２ 一通风机调节 前后 的转速 ，ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ；Ｐ 。 、Ｐ ２ 一通风机转速调 节前后 的风压 ，Ｐ ａ ；Ｎ 、Ｎ 。 一通风机转速调节前后的功率，ｗ 。 风机工频运行时在稳定工作区 出气静压为 ８ ８ ． ２— ２ ２ ９ ６ ． ０ Ｐ ａ ， 风机管道 出气风量为 １ ． ５ Ｏ 一 ２ ． ６ ６ ｍ ３ ／ ｓ 设某井下工作要 ｌ ９人，每 人每 分钟 需出气风量 ５ ｍ 。 ／ ｓ ，可算出要求的出气风量为 Ｑ ＝ Ｉ ． ６ １ Ｉ ｌ ３ ／ ｓ 。令 ｎ ： ２ ９ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ，Ｑ ｌ ＝ ２ ． ６ ６ ｍ ３ ／ ｓ ，ｆ ｌ ＝ ５ ０ Ｈ ｚ ，Ｑ ２ ＝ １ ． ６ ０ ｍ ３ ／ ｓ ，根据风机 的 比 例 定律 可 得开 始 掘 进 时 风 机 变 频 调 速 的起 始 速 ｎ ｚ ＝（Ｑ － ／ ） × ｎ ＝ １ ７ ４ ４ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 。再根据 风机转速 与输入 电源频率的线性关系可得 Ｑ ： １ ． ６ ０ ｍ 。 ／ ｓ时 变 频 器输 出给 风 机 的 电源 电压 频 率 ｆ ２ ＝ （ ｎ ／ ｎ 。 ） ×
矿井通风机监控系统的设计与实现
矿井通风机监控系统的设计与实现摘要：矿井通风系统是矿井开采六大系统之一，其是矿井开采过程中极为重要的关键。
在矿井生产过程中它不仅是通风动力源，同时其是井下瓦斯、粉尘排放的重要组成部分，能够及时为井下巷道提供新鲜空气，确保人员的生命安全。
在我国系统运行过程中，极易出现由于通风故障造成瓦斯浓度过高，从而发生安全事故的情况，据统计我国矿井事故中约6成事故为瓦斯事故。
所以对于矿井企业，通风系统决定着矿井的安全生产，同时关联着作业人员的生命安全。
在矿井工作过程中，通风机须处于长期工作状态，但考虑到矿井恶劣的工作环境，通风过程存在着各种安全问题，通风系统一旦发生安全问题，通风系统应当立即采取倒风机等措施，从而保证通风系统的稳定运行，所以通风机的运行状态监测十分有必要基于此，本篇文章对矿井通风机监控系统的设计与实现进行研究，以供参考。
关键词：矿井通风机；监控系统；设计与实现引言随着人类社会的发展，气候问题逐渐受到人们的重视，如何减少碳排放量，成为了各行各业需要重视的问题。
在矿井生产中，通风机不仅能够促进通风，降低矿井内瓦斯等气体含量，而且能提高生产效率，保障工人健康安全。
但是，有害气体排出后需要一定的积累才会再次造成隐患，这就需要对局部通风机进行调整，让其能够自动调节运转速度，在保证生产安全的前提下，科学地降低风机耗电量。
1矿井通风系统简述矿井井通风系统主要由通风设施、通风网格和通风方式构成，在必要时需要进行通风换气。
由于一些矿井内部的通风系统比较繁杂，在这样特殊的工作环境中，需要确保通风系统的质量，才能保证施工人员的生命安全，提高矿井的开采质量。
在实际工作中，必须要根据相关工作流程进行通风系统的设计，这样才能达到矿井通风的标准和要求，同时排除矿井内的空气。
若矿井内的通风系统在运行时，必须要保证通风系统符合通风要求，从而更好地进行通风换气，促进矿井开采的有序性。
2矿井通风系统存在的主要危害矿井下的风力直接影响着开采工作和挖掘速度。
浅析基于WinCC的煤矿主扇风机监控系统
状态指示 ， 以及各种故障报警 的状态指示 、 各风机的运行时间显
示， 并可以对此时间进行清零。 系统控制界面主要是对系统中各设 备进行远程控制 ， 可以进行分合开关、 开关风门等操作。 此外 ， 该系统还设计 了润滑站监控 、 报警 记录 、 历史 记录和 历史趋势等界面 。润滑站监控界面是对润滑站的监视 ， 显示 电源 状态 、 油泵状态以及润滑站工作出现 的故 障报警。报警记录界面
用 一 套基 于 ＷｉＣ ｎ Ｃ组 态软件 的煤 矿 主 扇 风 机 监控 系统 ， 实现 了对 风 机 的 实时监 控 和 远
程控 制。本监控 系统操作 方便 ， 能够及 时提供动态信 息 ， 具有较 高的可靠性和灵活性 。
关键 词 ： 扇 风机 ； ｎ Ｃ组 态软 件 ； 程 控 制 ； 控 系统 主 ＷｉＣ 远 监 中 图分 类 号 ：Ｄ ２ Ｔ ７ 文 献标 识 码 ： Ａ
视， 并进行故 障报警 ， 对运行过程 中出现的故障进行 记录 ， 以便
以后进行查询 ； 四 ， 第 以曲线和表格 的形式 显示 风机运行 中的重 要参数 ， 并进行记 录 ， 以便以后查 询分 析设备 的运行 状况 ； 五 ， 第 组态软件 提供可靠 的 Ｏ Ｃ通信 ， Ｐ 可以将数据传至调度 中心 ， 使调 度 中心能够实 时了解风机运行情况 。
是第一个使 用 ３ ２位 技 术的过程监视 系统 ， 具 图 １ 硬件结构图 有 良好 的灵活性和开放性 。 ｎ Ｃ内置所有操作和管理功能 ， ＷｉＣ 可 简单 、 有效地进行组态 ； 支持多语 言系统 ， 全球通用 ； 可以集成到 所有 自动化解 决方案内 ， 适合所有工业领域 的解决方案 ； 采用开 放性标准 ， 可基 于 Ｗｅ ｂ持续延展 ； 可用选件及 附件进行扩展。
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基 于 ＷＩ Ｃ Ｎ Ｃ矿用 防爆辅助通风机监控系统的设计
７
基 于 ＷＩ Ｃ Ｎ Ｃ矿 用防 爆 辅助 通风 机 监控 系统 的设 计
张浩 张雅 宋 志杰 ， ，
（． １南阳防爆集 团上海安智电气发展有限公司 ， 上海 ２１１ ； ０６５ ２南 阳市 水利建 筑勘 测设计 院 ， ． 河南 南 阳 ４３６） ７０８
一
进 发布。 行 １ 系统 的构 成
该辅 助通 风机 控 制 系统 包括 ： 防爆 通 风机 系
统、 防爆 配 电系统 、 防爆 控制 系统和在 线监控 系统 共 ４大部分 组成 。
，
段 。对此 ， 我们 针 对煤 矿 井 下 （ 回风巷 ） 助通 风 辅 机设 备 ， 用 先进 、 采 可靠 的传 感 器及 计算 机技 术 ， 系统 性提 出防 爆 通 风机 的控 制 和 流 量监 测 方 法 ， 实现 了煤矿 井 下对通 风 系统 的风压 、 流量 、 风机 通 性能参 数 、 配套 电机 工作 参 数 及 状 态 的在 线 实 时
Ｖｅ ｔ ａ ｏ ａ ｉ ｅ Ｂ ｓ ｄ ｏ Ⅵ ＣＣ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ Ｃｏ ｌＭ ｎ ａ ｅ ｎ ｌ ｎ Ｚ ＨＡＮ Ｈａ Ｇ ｏ ，珊 Ａ Ｇ Ｙ ，Ｓ Ｇ Ｎ ＯＮ ｉ ｉ — ｉ ｅ
（ ． ａｙ￣ ｐ ｓ ｎ ｒｅｉ ｒｑ， １ Ｎｎａｇ ｘｌｉ ｏ ａ ｎ ，ｌ Ｅ ｏｏ Ｐ ｔ ｏ Ｃｏ￣ Ｅ ａｉＤｖｏｍｎＣ ． ｌ ｒ ｅｌ ｅ ， ． 喇 ｅ ｃ ｅｐ ｔ ｏ ， ２ ， ６５ ￣１１； ０ ２ Ｎ ｎａｇ ｍｅ ｒ ｎ ｅ Ｉｔ ｔｏ 蹴ｒ ｅｕ ｅａｄ ｒ ｉ ｔｅ ｔｎｎ ｃ）ｎ ７０８ ． ａｙｎ ｙ￣ａ ９ｓ ｎｉ ｅｆ Ｓ ｉ ｄ ｉ ｓｔ ｓ ｒｓ ｎ Ａｃｔ ｕ ， ｔａ ￣＇ｇ４３６） ￣ ｕ Ｒ ｏ ｃ ｈｅ ｒ ｅ Ｎ ａ ｃ
旋风 机矿用 隔爆 型 三相 异 步 电动 机 ）一 用 一备 ， ，
符合 煤矿安 全规程 。风机 整体采 用分段 组合式结 构 ， 底 脚及 行 走脚 轮 ， 、 带 一 二级 主机 采 用横 向导
监测 ， 满足 防爆 、 监控 、 自动化 的要求 ， 力地保 证 有 了通 风机设 备 的经济 、 靠运行 。 可
防爆通风机系统采用两套煤矿井下用防爆对
旋式 辅助通 风 机 （Ｂ Ｄ Ｆ Ｃ Ｆ系列 对旋 轴 流 式辅 助 通
风机 ） 两套 风机 （ ， 每套 风机 配 置 ２台 Ｙ Ｆ系列 对 Ｂ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｗ Ｃ ；Ｐ Ｅ；ｃ ｎ ｇ ｒｔ ｎ ｍｏ ｉ ｒ ；ｅ ｐ ｏ ｉｎ ｐ ｏｅ ｔ ｎ ｉ ｍｉｉｇ ｎｅｌｃｕ ｌ Ｃ ｉ ｏ ｆ ｕａ ｏ ｎｔ ｉ ｉ ｏ ｘ ｌｓ ｒｔ ｉ ｎ ｎ ｎ ；ｉ ｔ ｅ ｔ ａ— ｏ ｃｏ ｌ
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０ 引言
煤矿用防爆通风机是矿井的四大主要设备之 是整 个矿井 的“ 吸系统 ” 称 为矿 工 的第 二生 呼 ， 命， 必须 寻求在 该 防爆 环境下 有效 的监 管 、 监控手
［ 关键 词 ］ＷＩＣ ＰＣ； Ｎ Ｃ；Ｌ 组态监 控 ； 矿用 防爆 ； 能化 矿井 智 ［ 摘 要 ］文章 介绍 了 由组 态软 件 ＷＩＣ Ｎ Ｃ作 监 控 管理 画面 ， Ｓ 以 ７—３０系列 Ｐ Ｃ为 主控 ０ Ｌ 制器 ， 矿用 防爆 辅 助通 风机进 行检测 和 控制 ， 细论 述 了防爆领域 监控 系统 的软 硬件结构 及 对 详 控 制方 法 ， 矿用 风机 系统 提供 了完善 的智 能化 控制方 案 。 为
［ 中图分类号］ Ｄ４： ７ Ｔ４１ Ｄ６ Ｔ
［ 文献标识码］ Ａ
［ 文章编号］ ０ — １ （ １ ０ 一Ｏ —４ １ ４ ９１ ２ ０ ４ Ｏ ７ ０ ０ ８０ ） ０
Ｄｅ ｉ ｎ Ｏ ｏ ｉ ｅ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔｍ ｏ Ａｕ ｉ ａ ｙ ｓｇ ｎ Ｍ ｎ ｔ ｄ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ ｆ ｒＥｘ ｘ ｌ ｒ ｏｒ ｉ