曹婧

摘要：壓風(fēng)系統(tǒng)是煤礦的主要系統(tǒng)之一。壓風(fēng)機是壓風(fēng)系統(tǒng)的主要動力源，因此務(wù)必要保證壓風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性、安全性。文章以某礦井的壓風(fēng)系統(tǒng)為例，分析了礦井壓風(fēng)機自動化控制的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：壓風(fēng)機；自動控制；無人值守；聯(lián)控

中圖分類號：TD441 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-8937（2014）17-0054-01

某礦井一壓風(fēng)機房內(nèi)共安裝了6臺66 m3/min大流量螺桿式空氣壓縮機，啟停操作只能在壓風(fēng)機控制面板和啟動柜上完成，壓風(fēng)機的進(jìn)出水閥門、風(fēng)包閥門以及水泵閥門為老式閘閥，操作費時費力，且使用壽命短，壓風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)僅能做到系統(tǒng)的監(jiān)視，不能實現(xiàn)在上位機上控制、遠(yuǎn)程控制和無人值守控制。因此，經(jīng)研究決定對該風(fēng)井螺桿壓風(fēng)機監(jiān)控管理系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化改造，即把螺桿壓風(fēng)機原來的監(jiān)控系統(tǒng)改造為無人值守監(jiān)控系統(tǒng)。經(jīng)考察分析決定采用施耐德的M340系列PLC、昆侖通態(tài)TPC1063E觸摸屏等先進(jìn)的工控設(shè)備。

1施耐德的M340系列PLC、昆侖通態(tài)TPC1063E觸

摸屏等設(shè)備的特點

①該系統(tǒng)可以控制2~8臺空氣壓縮機。②系統(tǒng)空氣壓力控制以單一壓力點為基礎(chǔ)，而不基于多點壓力。③系統(tǒng)空氣壓力設(shè)定，可以通過用戶編程進(jìn)行更改。④加載和卸載延時間隔可以根據(jù)空氣系統(tǒng)的特性進(jìn)行單獨設(shè)定。⑤該系統(tǒng)裝置可以遠(yuǎn)離空氣壓風(fēng)機安裝，對壓風(fēng)機遠(yuǎn)控起動、停止操作。⑥有最多8個用戶可編程壓風(fēng)機順序。⑦該系統(tǒng)裝置從一個運行順序切換到另一個運行順序時，用戶可以根據(jù)運行時間分。進(jìn)行編程，設(shè)定范圍是最多為40 d。⑧該系統(tǒng)裝置一次起動一臺壓風(fēng)機，以達(dá)到節(jié)能優(yōu)化目的。⑨運行順序平穩(wěn)切換輪回避免系統(tǒng)空氣壓力的波動。⑩該系統(tǒng)裝置操作參數(shù)可以在不停止系統(tǒng)的情況下進(jìn)行更改。11該系統(tǒng)和變頻器配合使用可有效地節(jié)約電能。

2自動化控制系統(tǒng)的組成

根據(jù)壓風(fēng)系統(tǒng)對穩(wěn)定性和實用性的要求，該系統(tǒng)采用觸摸屏和工業(yè)計算機作為人機交互的載體，采用專門數(shù)據(jù)歸檔服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。由于壓風(fēng)機控制器支持施耐德的Modbus通訊協(xié)議，為了通訊的可靠性，該系統(tǒng)采用施耐德的M340系列PLC作為信號采集和處理的工具，采用工業(yè)屏蔽線作為數(shù)據(jù)通信的介質(zhì)，實現(xiàn)了壓風(fēng)系統(tǒng)的聯(lián)機運行、優(yōu)化運行、以及對壓風(fēng)系統(tǒng)故障的監(jiān)視及其診斷。

3自動化控制系統(tǒng)的操作

3.1用戶登錄

系統(tǒng)啟動后，首先進(jìn)行用戶登錄，否則，無法正常使用集控系統(tǒng)進(jìn)行操作。用戶登錄窗口在任務(wù)欄上點擊“用戶登錄”，彈出如所示的窗口。在這里您可以選擇您的用戶名，輸入正確的密碼后，回車，就能成功登錄了。登錄完成之后，您就可以進(jìn)行您權(quán)限允許的操作了。當(dāng)然，你點擊“注銷”，就能退出登錄，退出登錄之后就無法進(jìn)行操作。

3.2上位機通訊狀態(tài)

通訊狀態(tài)當(dāng)控制計算機與PLC站點通信故障時，壓風(fēng)機圖片上出現(xiàn)感嘆號圖片，表示通訊中斷。通信故障之后，所有狀態(tài)都不一定能反應(yīng)其真實狀態(tài)，所有的操作都是無效的。

3.3設(shè)備狀態(tài)查看及操作

本系統(tǒng)用顏色表示設(shè)備的運行狀態(tài)，黑色表示壓風(fēng)機停止；藍(lán)色表示壓風(fēng)機處于運行狀態(tài)；綠色表示壓風(fēng)機處于加載狀態(tài)；紅色表示設(shè)備報警狀態(tài)。灰色表示水泵停止?fàn)顟B(tài)，綠色表示水泵運行狀態(tài)。在設(shè)備上單擊鼠標(biāo)左鍵，彈出窗口。在打開的設(shè)備狀態(tài)窗口標(biāo)題欄上，顯示有對應(yīng)當(dāng)前設(shè)備的名稱，在進(jìn)行操作之前，請確定當(dāng)前打開的窗口是否對應(yīng)要進(jìn)行操作的設(shè)備。顯示當(dāng)前用戶，當(dāng)前運行順序，當(dāng)前運行方式及輪換時間。當(dāng)報警到來時，報警蜂鳴器會發(fā)出聲音，點擊主窗口的消音按鈕可以去除聲音。

3.4 參數(shù)設(shè)置

①提供壓風(fēng)機次序設(shè)置功能，順序中的數(shù)字只能在1~6之間設(shè)定，在同一順序設(shè)定中不能夠重復(fù)相同的主備機數(shù)字，否則設(shè)定的該順序是無效的，同時彈出對話框。②提供順序輪換功能，輪換可以由設(shè)定的“順序切換時間”設(shè)定，也可以由“切換到下一次序”按鈕來提前切換。③設(shè)定目標(biāo)壓力上限與下限值。④設(shè)定間隔時間，當(dāng)壓力低于下限或高于上限時，聯(lián)控系統(tǒng)加載下一臺機器的間隔時間。⑤順序輪換時間，聯(lián)控系統(tǒng)執(zhí)行下一個順序的間隔時間。⑥加載卸載時間，控制系統(tǒng)從啟動到加載之間的延時，和從卸載到停機之間的延時。⑦當(dāng)壓風(fēng)機處于報警狀態(tài)或選擇開關(guān)處于非聯(lián)控狀態(tài)時，自動系統(tǒng)程序中把這臺壓風(fēng)機處理為屏蔽狀態(tài)即自動啟停時會繞過這臺壓風(fēng)機，不對它進(jìn)行處理。

3.5把一臺壓風(fēng)機突入聯(lián)控的步驟

①壓風(fēng)機自動停機功能是完好的；②壓風(fēng)機沒有故障；③壓風(fēng)機通訊正常；④壓風(fēng)機選擇開關(guān)處于聯(lián)控狀態(tài)；⑤壓風(fēng)機順序處于對號狀態(tài)；⑥壓風(fēng)機管網(wǎng)壓力上下限設(shè)置正確；⑦壓風(fēng)機時間參數(shù)設(shè)置正確；⑧聯(lián)控柜操作面板上壓風(fēng)機置于自動狀態(tài)；⑨控制柜選擇開關(guān)處于自動狀態(tài)，并按確認(rèn)按鈕直到確認(rèn)燈亮。

3.6壓力控制邏輯

在系統(tǒng)自動狀態(tài)下，控制系統(tǒng)實時將測量的系統(tǒng)壓力與設(shè)定目標(biāo)壓力的上下限進(jìn)行比較，當(dāng)比較后出現(xiàn)小于設(shè)定下限或超過設(shè)定上限時將采取行動。若出現(xiàn)壓力下限，控制系統(tǒng)將按當(dāng)前運行次序（如1-2-3-4-5-6-7-8）從左到右查詢，加載最近找到的沒有加載的壓風(fēng)機并且加載它。若計時到壓力還沒有進(jìn)入到設(shè)定的范圍之內(nèi)，聯(lián)動控制系統(tǒng)將自動卸載下一臺壓風(fēng)機。一旦壓風(fēng)機得到加載信號，聯(lián)動控制系統(tǒng)的加載延時定時器會復(fù)位并重新激活。這個過程會繼續(xù)到壓力上升到設(shè)定的上下限范圍之內(nèi)。只要壓力進(jìn)入的上下限范圍之內(nèi)，聯(lián)動控制系統(tǒng)不會有告訴壓風(fēng)機再進(jìn)行加載。如壓力仍然在“壓力下限”之下，則而在下一個加載間隔時間到達(dá)后，CG10-8將命令另一臺壓風(fēng)機進(jìn)行加載。當(dāng)系統(tǒng)壓力上升到“壓力上限”之上時，控制裝置會按照從右到左地次序告訴最近一臺加載的壓風(fēng)機立即進(jìn)行卸載。卸載間隔時間為CG10-8裝置在告訴下一臺壓風(fēng)機進(jìn)行卸載前的等待時間長度，條件是壓力仍然高于“壓力上限”。

3.7實時報警消息查看

用戶登錄后，進(jìn)入“主畫面”，在“主畫面”的最右側(cè)是實時報警消息查看窗口，紅色表示報警消息出現(xiàn)，對應(yīng)時間為進(jìn)入消息的時間。綠色色表示報警消息離去，對應(yīng)時間為消息離去時間。紫色為警告出現(xiàn)藍(lán)色表示警告離去。當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)問題時，為了盡快確定現(xiàn)場情況，需要及時查看實時報警消息。

3.8運行記錄查詢

用戶登錄后，點擊“數(shù)據(jù)查詢”打開數(shù)據(jù)查詢界面，在該界面下可以查詢設(shè)備運行記錄和操作員的操作記錄。查詢設(shè)備運行記錄時，首先選擇需要查詢的設(shè)備，然后設(shè)置好要查詢的時間段，最后點擊“開始查詢”即可，系統(tǒng)能自動統(tǒng)計出這段時間內(nèi)設(shè)備開停的次數(shù)以及這段時間內(nèi)的累計運行時間。

3.9操作記錄查詢

查詢操作員操作記錄時，只需要設(shè)置起始時間和結(jié)束時間，設(shè)置完畢，點擊“開始查詢”即可。

3.10系統(tǒng)啟動

操作系統(tǒng)啟動后，監(jiān)控軟件沒有啟動，請在桌面上找到這個圖標(biāo)，雙擊啟動，打開編輯界面后，在工具欄上找到激活系統(tǒng)，擊后就能打開監(jiān)控界面。

4綜保電流電壓采集軟件

軟件采用OPC通信方式，當(dāng)wincc未激活時，wincc無法提供OPC服務(wù)器，軟件鏈接不到服務(wù)器，會報錯。因此使用前必須先打開wincc 并激活?；蛘叩葁incc打開后點擊連接OPC按鈕。軟件上部顯示的是接收到的信息，當(dāng)信息接收到后，紅色小燈閃爍。軟件中間部分顯示的是從1~6號綜保中取得的數(shù)。

5結(jié)語

經(jīng)過壓風(fēng)機房的自動化改造應(yīng)用，監(jiān)測數(shù)據(jù)增加了，提高了壓風(fēng)機的安全系數(shù)，實現(xiàn)了根據(jù)管網(wǎng)總壓力調(diào)節(jié)空氣壓縮機電機頻率，通過對人員的培訓(xùn)和遠(yuǎn)程控制的實現(xiàn)、視頻圖像的接入，實現(xiàn)了壓風(fēng)機房無人值守，從而達(dá)到全礦井的綜合自動化管理。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙婷婷,賈明全,周維慶.礦井壓風(fēng)機節(jié)能運行及其控制[J].礦山機械,2010,(13).