煤矿通风机在线监测控制系统
无线通讯矿用主通风机在线监测系统的设计研究
无线通讯矿用主通风机在线监测系统的设计研究摘要:通风机不仅是矿井的“肺脏”,它以大功耗24小时不停运转,因此其能耗很大,通过合理的方法和手段测定通风机的性能参数,关系到矿井的安全生产和技术经济指标。
随着科技的发展,利用计算机技术可实现对通风机运行状态的智能化监测和管理,在此,研究设计出一种无线通讯矿用主通风机在线监测系统,用于矿井主通风机性能参数的采集和结果处理。
系统的自动记录功能保证了数据的客观性、有效性,减轻了人工记录的负担,并且降低了人为因素造成的影响。
关键词:通风机在线监测无线通讯集成系统为了保证通风机安全可靠的运转,《规程》中规定:新安装的主要通风机投入使用前,必须进行1次通风机性能测定和试运转工作,以后每5年至少进行1次性能测定。
主要通风机至少每月检查1次;必须保证主要通风机连续运转。
由于传统的主通风机性能监测手段工作量大、精度低、易受人为因素影响,亟需新的智能在线监测系统。
无线通讯矿用主通风机在线监测系统用于矿井主通风机性能参数的采集和结果处理。
系统可分为参数监测、数据通信与计算机数据处理与管理4部分组成。
1 系统目标与任务所设计的矿井主通风机在线监测与无线通讯集成系统的总体目标与任务是为矿井主通风机的业务技术管理部门提供:(1)主通风机正常运行工况参数(H,Q)现行与历史档案的建立;(2)矿井主通风机性能鉴定参数(与曲线绘制及档案的建立。
2 监测原理和系统构成矿井主通风机在线监测与无线通讯集成系统主要监测通风机的风量、静压/负压、转速、电机输出功率等参数,进行主通风机输出功率及主通风机效率的测算,以及通风机运行工况及通风机性能曲线的测定和绘制。
2.1 主要参数的监测原理(1)流量监测。
流体力学基本能量方程d/dt(1/2·V2+Ф)=V/ρP经转化并以(1/2·V2+Ф+P/ρ)为被积函数,沿流线对该能量方程积分可得(忽略位能影响):1/2·V2ρ+P=总压力常数。
风机在线监测系统方案
太原煤气化公司东河煤矿主通风机在线监控系统应用研究报告二o—一年十月十日1、概述通风机在线监测系统是依据国家标准《工业通风机用标准化风道进行性能试验》GB/T1236-2000和煤炭行业标准《煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法》MT 421- 2004的要求，结合煤矿安全生产的实际情况而研制的新一代矿用主通风机在线监测系统。
它利用高性能PLC构成前端数据釆集和处理单元，以稳定、可幕、精确的方式将采集数据传送给主控制计算机，主控制计算机对采集数据进行分析计算并显示存储，从而对通风机的运行状态进行连续的在线监测，为通风机的安全、高效运行提供科学依据。
风机是矿井要害设备之一，风机的实时运行数据需要纳入全矿井自动化系统，传统的设备无法与矿井自动化系统交换数据，只要依赖于计算机网络技术，才可以将风机运行的实时信息数据传送给矿调度室，并将其运行数据并入全矿井数据库以供整体分析决策使用。
所以，在线监测是实现全矿井自动化的必须设备。
通风机微机监测系统是应用于大型通风机流量监测方法的装置；系统以国家标准”通风机空气动力性能试验方法”和煤炭行业标准”煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法”为依据，应用工业计算机检测技术和独特的专有研究成果对矿用大型通风机的运行状态进行连续在线测量与处理，以多种方式提供通风机运行状态的各种数据，保障通风机的安全运行和方便通风机的性能测试，并为多种功能扩充提供方便的条件。
在线测量与处理的风机运行参数包括：风量、负压、静压、动压、全压、风速、瓦斯；风机振幅；电机电压、电流、功率因数、轴功率、转速、轴承温度、定子绕组温度、电能损耗、正反转、效率等；电源配电柜母线电压、电流；根据运行情况可实时输出各种特性曲线。
数据传输模式兼容满足国际标准的多种数交换形式，FTP、局域网IE数据服务与广域网IE数据服务功能，可与全矿井自动化系统实现灵活便捷的数据联网，将风机的实时运行参数传输到矿总调度室，满足自动管理的需求。
煤矿主通风机远程在线监测监视系统
煤矿主通风机远程在线监测监视系统摘要：文章介绍了煤矿主扇风机在线监测系统的硬件构成和软件设计，以及系统的功能和特点。
经实际运行检验，证明监测系统可以保证被监测风机的安全运行。
关键词：通风机；在线监测系统；计算机主通风机是煤矿生产重要设备之一，担负着向井下输送空气、带走风尘及污浊气流、确保井下人员安全生产的重任，保证风机安全可靠的运行关系重大。
而现有的大多数煤矿风机设备仍然是由人工进行设备的状态检测，因此由于人为原因或故障而导致风机停机造成风机停机，通风中断的事故时有发生，所以，对煤矿主通风机的实时监测势在必行。
文章开发的主扇风机在线监测系统通过采用多种传感检测，计算机数据采集和数据处理新技术，对矿井风压、风量、电机功率、风机轴温、电机绕组温度以及通风机开停状态信号进行实时采集，及时发现矿井通风异常状况，使之得到及时有效处理，有利于保证矿井生产的安全。
1主扇风机远程在线监测系统文章开发了一种基于工业计算机的风机在线监测监视系统，该系统由工业计算机、上位机软件(力控组态软件)、数据采集模块、现场传感器和无线通讯网络组成，对主扇风机的运行状况进行实时在线监测，自动采集记录分析数据，发现问题隐患及时报警，提高设备安全运行的可靠性，在保证矿井正确安全生产方面起着非常重要的作用。
1.1主要监测数据目前每个矿井的通风机一般为双机配置，1台工作，1台备用，每台通风机由两台电动机驱动。
为安全监测每台风机的工作状态，需对以下参数进行监测：①空气密度、风量和风压的测定；②电机参数：三相电压、电流、功率因数以及品质因数；③风机参数：通风机轴功率、输出功率、转速以及风机效率；④环境参数：环境温度、环境湿度和环境噪声。
1.2监测系统的硬件结构该系统硬件部分包括信号采集模块、数据采集模块和工控主机、显示打印模块三大部分，其结构如图1所示。
①信号检测模块。
信号检测模块包括下端传感器、变送器和信号处理板三部分。
系统中传感器采用电涡流式振动传感器、热电偶温度传感器、电容式压力传感器、电参数综合采集模块和采用高清摄像头的图像监视装置；信号变送器对前端传感器采集的信号隔进行离、放大、补偿、变换，具有抗干扰和延长传输距离的能力；信号处理板的功能是对变送器处理过的信号放大、滤波、隔离、类型变换。
矿井主通风机在线监测与故障诊断系统
摘要 ： 文中以矿 井主通风机 为对 象， 对其常见故障类型 、 表现 特征进行 了研究和 分析 ， 确 定 了可反 映风机 运行状 态和 性能的主要监测参数。构建 了以计算机为核心的硬 件平 台， 设 计开发 了相 应的监 测和故障诊 断程序 ， 实现 了通风机 的重
要参数的 实时监测和常见故 障诊 断。故障诊断采用 了以通风机的振动信号 为诊 断依据 ， 利用小波 包分解技术从 不 同频 带
中提取故障特征信 息， 作为Ｂ Ｐ网络 的故 障样本 ， 建立故障智能诊断 系统的方法。该研 究对提 高矿 井通风机运行 的安全性 和故 障诊 断的 准确性 ， 保证 煤矿 安全高效生产具有重要 的现实意义。
Ｌ Ｉ Ｍａ ｎ ． Ｓ Ｉ Ｊ ｉ ｅ ． Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｆ ｅ ｎ ｇ ￣ ｕ ｎ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｘ ｉ ’ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｇ ｙ ， Ｘｉ ’ ａ ｌ ｌ ７ １ ０ ０ ５ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
关键词 ： 通风机 ； 在线监测 ； 小波包 ； 神 经网络 中图分类号 ： Ｔ Ｄ ７ ６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ２—１ ８ ４ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ６ ２— ０ ２
Ｍｉ ｎ ｅ Ｍａ ｉ ｎ Ｆ ａ ｎ Ｏｎ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｆ ａ ｕ ｌ ｔ Ｄｉ ａ ｇ ｎ ｏ ｓ ｉ ｓ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
风机在线监测说明标准
矿井主扇风机在线监测设备功能说明一、系统组成：KGF-ZXJC主扇风机在线监测系统主要由日本三菱可编程序控制器、日本富士彩色触摸屏、电参数测试模块、隔爆型风速、风压传感器、监控计算机、以及控制柜体（分箱式和操作台式）等组成一套完整的监控系统，能监测两台主扇风机的运行参数，包括风机的风速、风压、电机轴承温度、定子温度、风机入口的瓦斯浓度、风门开度、电机电压、电流、功率、频率等参数，控制主扇风机共4台电机、以及两台风门蝶阀的运行。
在线监测控制柜安装在风机控制室，计算机设在矿调度室，通过双绞线或光缆实现数据传输。
KGF-ZXJC型风机在线监测控制柜照片(用户也可选择操作台方式)KGF-ZXJC型风机在线监测系统调度室计算机运行图（部分）二、功能说明：KGF-ZXJC型主通风机在线监控设备（以下简称本系统）需要控制由4台电机拖动的两台轴流风机实现自动运行，具体控制方式和性能指标如下：1.PLC控制及远程电脑监控系统能实现授权远控、现场集中、就地手动三种控制方式。
远控方式：由调度室通过计算机监测主扇风机的运行情况，通过计算机控制风机以及风门的启停；现场集中控制：通过操作安装在现场在线监测设备上的彩色触摸屏，实现风机的自动启停控制；就地操作：通过安装在在线监测设备上启停按钮实现风机的启停控制。
2.在控制室内实现对主扇风机和辅机的" 三遥"控制,风速、负压等参数的实时监测。
3.外设整套负压、风量监测装置，通过模拟信号接入PLC。
4.主通风机正常状态下的开、停控制。
5.主通风机定期轮换控制(只有变频控制风机的情况下)。
6.矿井发生事故需返风时的倒转反风控制(只有变频控制风机的情况下)。
7.风门绞车控制，控制风门电动执行机构，实现风门的开闭，并监测到位信号；8.监测风机电机的轴承温度、绕组温度信号。
9.显示、记录所检测的各个温度值，并提供历史数据的查询。
10.主要过程参数以报表和硬盘形式记录，记录时间大于一年。
矿井主通风机在线监测监控系统研究
１设计依据及原则
１ ． １设 计依 据 煤矿 安 全规 程 ２ ０ １ ０ Ａ ＱＩ Ｏ １ １ － ２ ０ ０ ５ 煤矿 用 主 通风 机 系 统 安 全检 测 检验规 范 Ｇ Ｂ ／ Ｔ ４ ９ ２ ４ ． ２ － ９ ３ 低 压 电 器外壳 防 护 等 级 Ｇ Ｂ １ ２ １ ７ ３ － ９ ０ 矿 用一 般 型 电气设 备 Ｇ Ｂ ５ ０ ３ ４ ３ － ２ ０ ０ ４ 建筑 物 电子 信 息系统 防 雷技 术规 范 ＭＴ ２ ０ ９ － ９ ０ 煤矿 通信 、检测 、控 制用 电工 电子产 品通 用 技术 ＭＴ ２ １ ０ － ９ ０ 煤矿 通信 、检 测 、控 制基 本试 验 方法 ＭＴ ／ Ｔ１ ０ ０ ７ — ２ ｏ ０ ６ 矿 用信 息 传输 接 口 １ ． ２ 设计 原 则 可靠 性 ：系 统 采 用 西 门 子 Ｐ ＬＣ 作 为 数 据处 理核 心 ，能 够在 煤矿 恶 劣环 境下 长期 工 作 ，确保 系 统可 靠运 行 。 安 全 性 ：系统 采 用 冗 余 及 容 错 技 术 ， 具 有 数据 备 份 、数据 恢 复功 能 ，具 有 完善 的 防范 措施 （ 如权 限认 证 、防 病毒 等 ） ，保 证 系统 安全 、稳 定 地运 行 。 先 进 性 ：系统 采 用 先 进 的 技 术 ，功 能 强 ，确保 系统 的 使用 周期 。 扩 展 性 ： 系统 采 用 标 准 接 口 ，结 构 灵 活 ，根据 需要 ，容易 扩充 ，保 护 用户 投资 。 易用 性 ： 系统 组 成 简单 、 灵 活 ，易 于 安 装 维 护 ，操 作 简 便 、实 用 ，满 足 煤 矿 需 求。
Ｚｈ ｕ Ｓｉ ｈ ｅ Ｘｕ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｈｉ ｇ ｈ ｅ ｒ Ｖｏ ｃ ａ ｔ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｘｕ ｚ ｈ ｏ ｕ ２２ １ ０ １ １， ｃ ｈ ｉ ｎ ａ
风机在线监测系统方案
太原煤气化公司东河煤矿主通风机在线监控系统应用研究报告二〇一一年十月十日1、概述通风机在线监测系统是依据国家标准《工业通风机用标准化风道进行性能试验》GB/T1236-2000和煤炭行业标准《煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法》MT 421-2004的要求，结合煤矿安全生产的实际情况而研制的新一代矿用主通风机在线监测系统。
它利用高性能PLC构成前端数据采集和处理单元，以稳定、可靠、精确的方式将采集数据传送给主控制计算机，主控制计算机对采集数据进行分析计算并显示存储，从而对通风机的运行状态进行连续的在线监测，为通风机的安全、高效运行提供科学依据。
风机是矿井要害设备之一，风机的实时运行数据需要纳入全矿井自动化系统，传统的设备无法与矿井自动化系统交换数据，只要依赖于计算机网络技术，才可以将风机运行的实时信息数据传送给矿调度室，并将其运行数据并入全矿井数据库以供整体分析决策使用。
所以，在线监测是实现全矿井自动化的必须设备。
通风机微机监测系统是应用于大型通风机流量监测方法的装置；系统以国家标准”通风机空气动力性能试验方法”和煤炭行业标准”煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法”为依据，应用工业计算机检测技术和独特的专有研究成果对矿用大型通风机的运行状态进行连续在线测量与处理，以多种方式提供通风机运行状态的各种数据，保障通风机的安全运行和方便通风机的性能测试，并为多种功能扩充提供方便的条件。
在线测量与处理的风机运行参数包括：风量、负压、静压、动压、全压、风速、瓦斯；风机振幅；电机电压、电流、功率因数、轴功率、转速、轴承温度、定子绕组温度、电能损耗、正反转、效率等；电源配电柜母线电压、电流；根据运行情况可实时输出各种特性曲线。
数据传输模式兼容满足国际标准的多种数交换形式， FTP、局域网IE数据服务与广域网IE数据服务功能，可与全矿井自动化系统实现灵活便捷的数据联网，将风机的实时运行参数传输到矿总调度室，满足自动管理的需求。
风机在线监测系统方案MicrosoftWord文档
太原煤气化公司东河煤矿主通风机在线监控系统应用研究报告二〇一一年十月十日1、概述通风机在线监测系统是依据国家标准《工业通风机用标准化风道进行性能试验》GB/T1236-2000和煤炭行业标准《煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法》MT421-2004的要求，结合煤矿安全生产的实际情况而研制的新一代矿用主通风机在线监测系统。
它利用高性能PLC构成前端数据采集和处理单元，以稳定、可靠、精确的方式将采集数据传送给主控制计算机，主控制计算机对采集数据进行分析计算并显示存储，从而对通风机的运行状态进行连续的在线监测，为通风机的安全、高效运行提供科学依据。
风机是矿井要害设备之一，风机的实时运行数据需要纳入全矿井自动化系统，传统的设备无法与矿井自动化系统交换数据，只要依赖于计算机网络技术，才可以将风机运行的实时信息数据传送给矿调度室，并将其运行数据并入全矿井数据库以供整体分析决策使用。
所以，在线监测是实现全矿井自动化的必须设备。
通风机微机监测系统是应用于大型通风机流量监测方法的装置；系统以国家标准”通风机空气动力性能试验方法”和煤炭行业标准”煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法”为依据，应用工业计算机检测技术和独特的专有研究成果对矿用大型通风机的运行状态进行连续在线测量与处理，以多种方式提供通风机运行状态的各种数据，保障通风机的安全运行和方便通风机的性能测试，并为多种功能扩充提供方便的条件。
在线测量与处理的风机运行参数包括：风量、负压、静压、动压、全压、风速、瓦斯；风机振幅；电机电压、电流、功率因数、轴功率、转速、轴承温度、定子绕组温度、电能损耗、正反转、效率等；电源配电柜母线电压、电流；根据运行情况可实时输出各种特性曲线。
数据传输模式兼容满足国际标准的多种数交换形式， FTP、局域网IE数据服务与广域网IE数据服务功能，可与全矿井自动化系统实现灵活便捷的数据联网，将风机的实时运行参数传输到矿总调度室，满足自动管理的需求。
煤矿风机在线监测系统
煤矿风机在线监测系统煤矿是中国经济中的一个重要组成部分，但是煤矿井下工作环境却十分危险。
由于井下环境恶劣、通风条件差等原因，煤矿安全问题一直是煤矿生产中最关注的问题之一。
其中，煤矿通风系统是保障煤矿安全生产的主要手段之一。
而煤矿风机在线监测系统则是通风系统中不可或缺的一部分。
本文就煤矿风机在线监测系统进行分析。
一、煤矿风机在线监测系统的意义煤矿风机在线监测系统是指通过现代信息技术手段，对煤矿通风系统中的风机运行状态进行实时监测、分析和预警的系统。
该系统主要由嵌入式数据采集器、数据传输网和应用软件三部分组成。
煤矿风机在线监测系统的意义主要体现在以下几个方面：1、提高通风安全水平传统的通风监测手段主要是通过人工巡检的方式，存在着劳动强度大、数据采集难度大等问题。
而煤矿风机在线监测系统通过实时采集风机运行状态和环境参数等关键数据，可以实现对通风系统的全面监测，从而提高通风系统的安全水平。
2、提高煤矿生产效率煤矿生产需要消耗大量的能源，其中通风系统是占据其中很大一部分的。
如果通风系统出现了问题，将严重影响煤矿生产效率。
通过煤矿风机在线监测系统，可以实时了解通风系统的运行状态及风机的损耗率、故障频率等重要参数，对通风系统进行精细化管理，提高煤矿生产效率。
3、降低维护成本传统的通风系统监测需要很多专业人员进行巡检，并对数据进行分析和处理。
而煤矿风机在线监测系统可以实现自动化数据采集、处理和分析等功能，不仅可以从人力上降低维护成本，还可以避免维护人员误操作等因素导致的安全隐患。
二、煤矿风机在线监测系统的功能和技术特点1、功能通过煤矿风机在线监测系统，可以实时获取风机转速、温度、电流、压力等关键参数，进行实时监测和分析。
其中，系统通过分析风机运行状态和环境参数，可以对风机当前状态进行预警分析，预测出可能存在的故障和问题。
同时，还可以对风机运行数据进行统计分析和报表生成等功能。
2、技术特点因为煤矿环境的特殊性，煤矿风机在线监测系统需要具备一些特殊的技术特点。
基于PLC的矿井通风机监控系统设计
摘要煤矿的安全生产中，矿井通风系统起着极其重要的作用，它是煤矿安全生产的关键环节。
而矿井通风机又是矿井通风系统的主要设备之一，因此对其进行PLC控制的变频调速系统的设计和研究，不仅可以大大提高煤矿生产的机械化、自动化水平，还能节省大量的电能，具有较高的经济效益。
煤矿主通风机监控系统主要包括风机性能检测和风机风量调节控制两部分。
本文以一台矿用对旋轴流风机为控制对象，结合PLC控制技术、变频调速技术和组态监控技术，对矿井通风机进行了PLC控制的状态监测和变频调速的设计和研究。
监控系统采用上位机加下位机的设计模式。
下位机采用可靠性高的可编程逻辑控制器，通过各种传感器和电量采集单元实时监测通风机的性能参数和状态参数、电机的电气参数并能实现远程通讯。
上位机应用北京亚控科技公司开发的KINGVIEW6.52组态软件编写人机界面，将风机工作流程以直观的画面显示出来，实现数据采集和显示、关键数据的记录和报警、生产数据的存储和报表输出、为操作员提供良好的操作界面，完成了风机房的无人值守自动化监控和管理的设计和改造。
在变风量系统中，主要比较了风门调节与变频调节，显示出了变频调节系统不仅能使风机工作在高效区，并且其节能效果要优于其它调节方法，具有很重要的应用前景。
风机调节控制由PLC+变频器控制电机转速实现风量控制。
同时本文还研究了风量调节的算法。
关键词：PLC控制；变频调速技术；矿井通风机；组态王软件。
目录1 绪论 (1)1.1选题的背景和意义 (1)1.2 风机监控系统国内外研究状况 (1)1.3矿井主通风机在线监测监控的展望 (2)1.4本论文的主要工作和安排 (3)2 系统构成及各部分功能 (4)2.1矿井主扇风机 (4)2.1.1矿井主扇风机概述 (4)2.1.2风机主要技术指标 (4)2.1.3风机的特性曲线 (6)2.1.4风量的调节方法 (7)2.2可编程控制器的应用 (7)2.2.1 PLC概述 (7)2.2.2 PLC的基本构成 (8)2.2.3 PLC的工作原理 (9)2.3风机参数的检测 (9)2.3.1风压、风量参数的检测 (10)2.3.2振动参数的检测 (10)2.3.3电气参数的检测 (12)2.3.4电机轴承和定子温度检测 (12)2.3.5开关量检测 (13)2.4 变频调速 (13)2.4.1变频调速技术在矿井通风机上的应用概述 (13)2.4.2变频调速的基本原理 (14)2.4.3风机变频调速节能分析 (15)2.4.4变频器的结构 (16)2.4.5 PLC控制变频器的方式 (17)3 通信网络的实现 (19)3.1 风机自动化监控系统的整体结构 (19)3.2基于现场总线和工业以太网的控制系统 (19)3.2.1现场总线控制系统和以太网技术 (19)3.2.2现场总线与以太网的互连 (20)3.2.3网络的具体实现方法 (21)4 系统的硬件设计 (22)4.1系统硬件连接 (22)4.2主电路 (22)4.3控制电路的设计 (22)4.4 器件的选型 (25)4.4.1PLC的选型 (25)4.4.2变频器的选型 (26)4.5 变频器与PLC的连接 (26)4.6风量的控制算法 (27)4.6.1变频器输入值计算 (27)4.6.2 U-P和Q-P曲线的拟合 (29)5主通风机监控系统的软件设计 (30)5.1 PLC软件设计 (30)5.1.2子程序0和1程序流程 (31)5.1.3子程序2和3程序流程 (32)5.1.4子程序4程序流程 (33)5.1.5中断子程序 (34)5.2 组态软件设计 (35)5.2.1 KINGVIEW 6.52操作界面 (35)5.2.2煤矿主通风机在线监测系统主界面 (35)5.2.3 PLC控制变频器调速系统主界面 (36)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)1 绪论1.1选题的背景和意义通风机是煤矿的四大固定设备之一，它担负着向井下输送新鲜空气、排出粉尘和污浊气流的重任，具有“矿井肺腑”之称。
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前言第一章系统功能与技术指标1.系统功能2.技术指标3.监测参数围4.系统特点5.系统的组成6.系统的工作原理第二章气体流量的监测1.气体流量计算的基本原理2.负压测点的布置3.系统负压测点的结构与物理位置4.压力变送器的基本技术指标与使用方法5.压力的采集与气体流量的计算第三章电机的轴承温度、绕组温度的测量1.PT100电阻介绍2.温度采集模块3.温度采集工作原理第四章电气参数的测量1.三相电参数采集模块2.系统三相电参数的采集第五章风机流量的计算流量的计算第六章振动的测量振动的监测第七章转速的测量转速的监测第八章模拟量的采集模拟量采集模块第九章场安装环境的选择及要求1.安装环境的选择2.安装程序、方法3.信号线的接线方法4.现场保养与维护前言风机是矿井要害设备之一，它的实时运行数据需要纳入全矿井自动化系统。
传统的设备无法与矿井自动化系统交换数据，只有依赖于计算机网络技术，才可以将风机运行的实时信息数据传送给矿调度室，并将其运行数据并入全矿井数据库以供整体分析决策使用。
所以，在线监测系统是实现全矿井自动化的必须设备之一。
通风设备配电在线监测系统是基于大型风机流量监测方法的装置。
系统以国家标准《通风机空气动力性能试验方法》、《煤炭行业标准》和《煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法》为依据，应用工业计算机检测技术和独特的专有研究成果对矿用大型通风机的运行状态进行连续在线测量与数据处理，以多种方式提供通风机运行状态的各种数据，保障通风机的安全运行和方便通风机的性能测试，并为多种功能扩充提供方便的条件。
在线测量与处理的风机运行参数包括：风机入口静压、风速、流量，电机的轴承温度、定子绕组温度、电机功率、电机振动烈度、风机的转速、进出气体温度等。
数据传输模式可与全矿井自动化系统实现灵活便捷的数据联网，将风机的实时运行参数传输到矿总调度室，以满足自动管理的需求。
通风设备配电在线监测系统能够在生产过程中随时掌握通风设备的运行状态，改变了传统的设备管理方式，提高了通风设备的自动化管理水平，有力地保证了通风机设备的经济、可靠运行，为设备的管理和维修提供了可靠的科学依据，深受用户欢迎。
本系统测控功能齐全，画面和报表丰富多彩，方便现场操作人员使用和技术维护。
第一章系统功能与技术指标1 系统功能系统的主要功能有：实时监测通风系统参数、通风机的性能参数、电机的电气参数、轴承温度、数据管理、报表管理、性能测试、远程通讯等，详述如下：⏹实时监测通风系统风压、风量。
⏹实时监测通风机性能参数：流量、静压、效率。
⏹实时监测风机配用电机的电气参数：电流、电压、功率。
⏹实时监测轴承温度并在超限时报警。
⏹实时监测定子温度并在超限时报警。
⏹数据实时显示、存储、查询、打印。
⏹历史数据报表查询。
⏹实时显示风压-风量、效率-风量等曲线。
⏹数据全矿共享⏹实时监测矿井瓦斯浓度2 技术指标⏹工作电压：～220V±10%⏹环境温度：－10℃～＋50℃⏹环境湿度：≯85%⏹变送器精度：≮0.5级监测精度：⏹流量：1.5级⏹压力：0.5级⏹电参数：0.25级⏹温度：0.5级⏹振动：1级3 监测参数围⏹流量：4000～125000 m3/min⏹压力：0～6000Pa⏹温度：0～150℃⏹电压：0～10kV⏹电流：由互感器确定⏹功率：无限制⏹振动： 0～50mm/s⏹瓦斯4 系统特点⏹采用了先进的计算机技术，功能强大，智能化程度高；以图形界面显示工作状态，画面丰富，直观生动。
⏹采用模块化设计方案，系统抗干扰能力强，运行精度高，使用维护方便。
⏹采用了先进的计算机技网络技术，实现了全矿数据共享。
⏹采用了多种抗干扰措施，因此系统的抗干扰能力强，可靠性高，监测准确。
⏹流量监测措施独特、新颖，可靠性好、精度高。
⏹选用了可靠性好、精度高的传感（变送）器。
⏹软件设计安全性高。
操作简单快捷、维护方便5 系统的组成本系统以PLC为核心，主要由信号测取装置和传感（变送）器、信号采集及转换装置、通讯装置、供电装置、显示器等组成。
信号测取装置和传感（变送）器主要包括取压装置、模拟量采集器、压力变送器、温度采集器等。
信号采集及转换装置主要包括滤波环节和电压/电流变换。
通讯装置主要包括10mbps/100mbps自适应网卡。
供电装置主要包括交流稳压电源。
6 系统的工作原理该系统以PLC为核心，配以各种外围设备组成，在软件的控制下，完成数据的采集、分析等工作，以图表等多种形式显示在显示器上，并传输到指定地点。
各部分的工作过程简述如下。
电气参数的监测电气参数指配套电机的电流、电压、功率、功率因数等。
选用精度高、可靠性好的电量采集模块将来自电压、电流互感器的电压、电流换成标准电信号，再送给计算机进行处理。
气体流量的监测在系统中，气体流量的监测是依据气体流经变截面构件时所形成的动压计算获得。
风机振动的监测通过电磁电式振动速度传感器，对风机轴承振动绝对峰-峰值进行连续监视和测量。
转速的监测采用霍尔效应，当金属齿经过霍尔传感器前端时，引起磁场变化，霍尔元件检测到磁场变化，并转换成一个交变电信号，传感器置电路对该信号进行放大、整形，输出良好的矩形脉冲信号，测量频率围更宽，输出信号更精确稳定，安装简单，防油防水。
信号采集与转换由各种集成化的模块将数据采集后送PLC进行处理，最后由计算机显示出来。
系统的供电由开关电源为各种变送器、传感器提供直流电源。
第二章气体流量的监测1 气体流量计算的基本原理系统对流量监测的核心任务是监测气体在流经风机时经过断面时所产生的压力值。
系统工作流程如图一所示。
图一系统使用压力变送器，分别将两台风机的4个断面处的压力转换为频率信号，送到PLC进行数据处理，换算得到对应的数值。
最后交由计算机显示出来。
2 负压测点的布置根据《煤矿用主要通风机现场性能参数测定方法》MT 421—1996，中华人民国煤炭工业部1996—12—30批准，Ｐ1测点布置在一级风机环形断面测点分布见图二a，测点布置在水平、垂直的两条直径与硐壁和芯筒外缘的交点a、b、c、d、e、f、g、h处；P2测点布置在连接风筒圆形断面见图1b，测点布置在水平、垂直的两条直径与硐壁的交点a、b、c、d 处，见图二b；3 系统负压测点的结构与物理位置系统在工厂设计时是在风机部的理论位置放置负压引压环，负压引压环是使用Φ40mm的金属管弯圆焊接制成，并在理论位置上打孔，然后引通到相应位置的风机顶部，用以连接测量器件，工艺已标准化。
4 压力变送器的基本技术指标与使用方法在系统中，负压的测量采用压力变送器，其性能与技术指标如下：特点⏹长期稳定性好⏹防浪涌电压和极性反相保护⏹抗干扰设计⏹灵敏度高，温漂小主要技术参数⏹输出形式：频率信号⏹供电电源：＋24VDC +12VDC⏹准确度：±0.25％⏹介质温度：－20～85℃⏹环境温度：－10～60℃⏹响应时间：≥30mS⏹负载能力：≤600Ω⏹过载压力：2倍在风机工作时，压力变送器接受到来风机的压力，将此压力信号转换为频率信号，交由PLC进一步处理。
5压力的采集与气体流量的计算风机工作的时候，由风机的风速压力作用于压力变送器后交由PLC的高速采集口来采集。
这样，PLC便获得了系统监测静压与平均动压（P）的原始信号。
对原始信号的处理：系统使用PLC编程，对所有采集到的信号进行换算与处理。
数据最终由工控组态软件显示出来第三章电机的轴承温度、绕组温度的测量电机的轴承温度、绕组温度的测量电机绕组温度、轴承温度的感知元件为在电机出厂时预埋的PT100铂热电阻，并以三线制的方式引出风机机体处接线盒。
每台电机共有两个轴承温度测点与三个定子绕组温度测点，每个测点均预埋有2个PT100铂热电阻，其中一支为备用。
两台风机共4台电机共有二十个测点，分别使用4块6路温度测量模块与之连接，采集电机工作时的工作温度。
1 PT100电阻介绍概述：铂热电阻根据使用场合的不同与使用温度的不同，按照绕制的骨加来区分，有云母、瓷、簿膜等元件。
作为测温元件，它具有良好的输出性能，可作为显示仪、记录仪、调节仪以及其它”电脑”之类仪表提供精确的输入值。
若配接一体化温度变送器，可输出4～20mA和0～10V等标准电流和电压信号，使用更为方便。
结构和原理装配式热电阻是由感温元件、不锈钢保护管、接线盒以及各种用途的固定装置组成。
铠装式铂热电阻比装配式铂热电阻直径小、易弯曲、适宜安装在装配式无法安装的场合，它的外保护管采用不锈钢，充满高密度氧化物质绝缘体因此它具有很强的抗污染和优良的机械强度，能在环境较为恶劣的场合使用。
隔爆式铂热电阻通常用于生产现场伴有各种易燃、易爆等化学气体、蒸气的场合，如使用普通铂热电阻极易引起环境气体爆炸，因此在这种场合必须使用隔爆式的铂热电阻，隔爆铂热电阻，能适用在dⅡBT1—6以及dⅡCT1—6温度组别区间具有爆炸性气体危险场所。
铂电阻是一种温度传感器，其工作原理：在温度作用下，铂热电阻丝的电阻值随之变化而变化，且电阻与温度的关系即分度特性完全和IEC标准等同，因此PT100主要用来测量-200—+600℃的温度。
主要技术指标：铂热电阻在0℃时的电阻值称R（0℃）和100℃时的电阻值称R（100℃）以及R（100℃）/R（0℃）叫作比值W100。
Pt100其含义为（0℃）时的名义电阻值为100Ω，目前使用的一般都是这种铂热电阻。
国际标准规定的PT100测量精度允许偏差如下：A级——R（0℃）=100Ω±0.06Ω±(0.15+0.002︱t ︱) ℃B级——R（0℃）=100Ω±0.12Ω±(0.30+0.005︱t ︱) ℃比值W100=1.3850 A级±0.0000006 B级0.00012上式中”︱t︱”为实际温度的绝对值2温度采集模块温度采集模块主要性能温度采集模块可测量：5路三线制PT100(PT500，PT1000等)输入； 1路置环境温度测量（通道号为5）；模块不具备测量热电偶传感器的功能。
温度采集模块同时具有：2路开关量输出（温度上下限报警，可设置为按任一路报警或无报警，报警值等可设置），为无源光耦输出；其中DO0代表报警下限，DO1代表报警上限输出。
温度采集模块可广泛应用于各种工业控制与测量系统中。
它能测量PT100，PT500，PT1000。
其输出为485总线方式。
双协议：ASCII码协议与十六进制LC-04协议，其ASCII 码指令集兼容于NuDAM、ADAM等模块，可与其他厂家的控制模块挂在同一485总线上，便于计算机编程。
温度采集模块外形图功能与技术指标⏹温度信号输入： 5路独立的温度电压信号输入；对输入信号顺序进行放大与AD转换；⏹信号处理：16位A/D采样；⏹测量周期：每通道0.15秒，数字滤波，6通道循环测量。