礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

精品文檔-下載后可編輯礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計引言

隨著我國的信息技術(shù)的不斷發(fā)展，在煤礦開采中也向煤礦信息化的趨勢發(fā)展，煤礦信息是實現(xiàn)煤礦管理現(xiàn)代化和安全保障的重要手段，是將自動化控制技術(shù)運動到煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，對生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行實時監(jiān)控，實現(xiàn)煤礦生產(chǎn)中的信息和資源共享。

在煤礦生產(chǎn)中，礦井提升機主要是提升原煤、工具、人員和物流的實施機構(gòu)，在煤礦生產(chǎn)中起著非常重要的作用，對礦井提升機進(jìn)行實時監(jiān)控也是煤礦信息化的一個重要舉措。本文是利用PLC控制對提升機的工作狀態(tài)、參數(shù)顯示和報警處理進(jìn)行監(jiān)控，將提升機的運行數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)礦井提升機的實時監(jiān)控，提高煤礦安全生產(chǎn)的效率。

1、礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

在礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如下圖所示，主要有信息層、控制層和對象層等3個方面，在信息層主要是提升機的上位機部分，包括人機顯示、數(shù)據(jù)傳輸和報警系統(tǒng)等幾部分組成，控制部分主要是采用可編程控制器，對象層主要是提升機的控制對象，包括電機、減速箱等執(zhí)行機構(gòu)部分和各種傳感器等。

為了確保系統(tǒng)的安全可靠性，上位機部分采用研華公司的工控機，參數(shù)為P4雙核2.8G的CPU，硬盤容量為120G，并有CRT顯示器，可實時顯示系統(tǒng)的運行信息和各項參數(shù)指標(biāo)?？刂破鬟x用西門子公司的S7-300PLC，主要完成數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)裙δ?，在傳輸?shù)據(jù)時需采用CRC校驗。對象層主要是一些傳感器和執(zhí)行機構(gòu)等等，傳感器在整個監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，為了滿足需求，選用SICK公司生產(chǎn)的位移傳感器和速度傳感器，其數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性高、抗干擾能力強，調(diào)節(jié)范圍寬等參數(shù)能夠滿足礦井提升機構(gòu)的位移檢測要求。

由于西門子的PLC可采用模塊化設(shè)計，在提升機的監(jiān)控系統(tǒng)中，主要的控制任務(wù)是選擇合適的操作方式、處理控制命令、處理停車方式等指令，下圖的系統(tǒng)控制流程圖是以選擇操作方式為目的，對PCL的控制指令進(jìn)行闡述。

由于系統(tǒng)具有手動操作、遠(yuǎn)程操作和檢修操作三種指令，其中手動操作是基于接觸器的控制方式，需要工作人員在現(xiàn)場操作，這種方式一般不需要PLC來輔助，遠(yuǎn)程操作是指用上位機對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。檢修操作將設(shè)備進(jìn)行封鎖操作，保證檢修安全。

2、礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能

2.1監(jiān)控系統(tǒng)保護(hù)功能

（1）主要是控制操作提升機，包括提升機的啟停、滾筒的反轉(zhuǎn)、提升軌道的信號鎖定、提升機的位移和速度控制等功能；

（2）電氣系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)測、提升機的報警信號顯示；

（3）控制提升機的啟停狀態(tài)位置；

（4）控制提升機的減速狀態(tài)，一般當(dāng)提升機要到達(dá)需要位置前，為了能夠穩(wěn)定停車，需要在達(dá)到位置前進(jìn)行減速，若絞車司機忘記減速控制時，監(jiān)控系統(tǒng)會及時根據(jù)提升機的運行速度和位置準(zhǔn)確計算出減速流程，并控制電機進(jìn)行減速操作，避免由于操作不當(dāng)引起超車等事故。系統(tǒng)會實時監(jiān)控提升機的提升速度是否系統(tǒng)允許的提升速度范圍內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)超速情況會立即報警，系統(tǒng)會自動做出減速處理；

（5）過卷保護(hù)，由于電氣、機械故障或者人為故障等因素造成提升機超過停車位置后，過卷保護(hù)傳感器會自動報警處理，過卷保護(hù)傳感器的信號會實時傳輸至PLC，進(jìn)行緊急制動處理，以免造成安全責(zé)任事故；

（6）提升位置與線纜位置的同步校驗，若出現(xiàn)提升位置與線纜位置不同步時，會造成驅(qū)動輪打滑，線纜松動等現(xiàn)象；

（7）監(jiān)控并記錄提升機的日提升次數(shù)。

2.2監(jiān)控系統(tǒng)的實時監(jiān)視功能

（1）實時記錄提升機的運行狀態(tài)信息，系統(tǒng)會自動記錄提升機的位置實時參數(shù)，如今系統(tǒng)可對提升機進(jìn)行模型狀態(tài)顯示，將提升機的三維模型實時顯示在計算機上；

（2）顯示提升機的主要性能參數(shù)，主要包括啟停信號、電路保護(hù)信號、電機運行狀態(tài)信號、提升機運行方向信號、電流控制信號等；

（3）運行狀態(tài)記錄，主要是實時保存提升機的運行狀態(tài)信號，并在設(shè)定的時間內(nèi)上傳至服務(wù)器中，運行狀態(tài)信號主要包括電機電流信號、提升機位置與速度信號和各種故障信號等等；

（4）系統(tǒng)電路圖顯示，對整個監(jiān)控回路以電路圖的形式顯示在監(jiān)視器上，綠色表示安全運行，紅色表示系統(tǒng)報警提示。對整個電氣系統(tǒng)進(jìn)行分頁顯示，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，分頁顯示功能會提示檢修人員系統(tǒng)的故障報警點，縮短系統(tǒng)診斷時間。

2.3監(jiān)控系統(tǒng)的管理功能

監(jiān)控系統(tǒng)的管理主要是系統(tǒng)設(shè)置和用戶管理權(quán)限的設(shè)置，系統(tǒng)設(shè)置主要是對系統(tǒng)的各個參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)、對一些常見的系統(tǒng)控制模塊進(jìn)行指令化調(diào)用以滿足系統(tǒng)的要求；用戶管理權(quán)限的設(shè)置主要是針對公司內(nèi)部的人員進(jìn)行不同等級的使用操作權(quán)限。一般用戶在打開監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)置之前，需要進(jìn)行用戶確認(rèn)才能獲得相關(guān)的等級權(quán)限。

3、礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計

礦井提升機監(jiān)控系統(tǒng)的軟件部分主要包括時PLC和上位機兩部分，PLC部分主要實現(xiàn)提升機的啟?？刂?、調(diào)速的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理，上位機主要是實時監(jiān)視提升機運行工況，對實時數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、分析處理。

西門子的S7-300的PLC編程一般可通過梯形圖來完成編譯，系統(tǒng)故障處理模塊的程序是控制部分的重點。PLC的主程序控制思路是系統(tǒng)初始化、自檢模塊、然后到系統(tǒng)故障診斷與反饋。對于系統(tǒng)故障診斷部分主要是對系統(tǒng)過載、電機保護(hù)和過卷保護(hù)等故障信號進(jìn)行實時監(jiān)控，若系統(tǒng)接收到故障信號，控制器會根據(jù)故障等級實施不同的觸發(fā)信號。

上位機軟件主要是通過MCGS組態(tài)里來開發(fā)，主要是實現(xiàn)運行狀態(tài)的顯示操作和分頁顯示，完成對各種故障信號的處理與提示，對提升機的運行狀態(tài)信息、各種故障信息進(jìn)行存儲。MCGS組態(tài)軟件具有模塊化操作設(shè)計規(guī)則，運用其形象化的繪圖工具指令可以快速的繪制出提升機的模擬畫面，通過一般的VB腳本便可實現(xiàn)控制流程的編寫，滿足系統(tǒng)的使用功能。

4、結(jié)束語

隨著我國煤礦開采技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦開采