（潞安矿业(集团)有限责任公司五阳煤矿南丰工区 山西长治 046204）
摘要：矿井压缩空气系统又叫压风系统，与排水系统、通风系统和提升系统并称为矿井四大系统。压风系统主要由空气压缩机及配套的电气控制设备、空气过滤器、风包、冷却装置、安全保护装置、压风管网、闸门等构成，其中空气压缩机是最主要的部分，压缩空气是做功的介质。压缩空气在煤矿的用途包括压风动力、压风自救系统和紧急避险系统。由于具有清洁安全、存储方便、运输便利等特点，压缩空气在安全领域有巨大优势，发展前景广阔。特别对于煤炭高危行业，应该深层次挖掘压缩空气的价值，用来解决实际安全问题。
关键词：矿用风压机；远程控制；系统；分析
1导言
压风机远程监控系统具备对压风机的远控、就地控制、自动启动和自动倒台，压风机的各类信息（包括风压机运行状况 、各传感器具体参数等 ）的采集和显示以及故障报警和自诊断等功能，充分满足了工矿企业对压风机控制系统的各项要求，保障了压风机的安全运行，提高煤矿的经济效益和管理水平。
2压风机的传感系统设计
一是供电系统升级为带有综合电量参数监控保护模块的高压供电系统，能够集中显示电流、出口压力和出气口温度等；二是增加进气系统和出气系统的压力传感器，实现进气和出气系统的动态检测；增加总管压力传感器，实现总管压力动态检测，并能集中显示现场模拟数据和压风机运行状态；三是在监控中心配置上位PC机，通过网络交换机与下位PLC相连，并通过PROFINET协议进行通信；四是具备可靠的状态监测和数据存储功能，包括直观地显示各传感器数据、故障信息的报警提示，并能实时存储各种运行参数，以便于操作人员的操控及故障查询与分析；五是本地用组态软件Win CC Flexible 2008开发触摸屏界面，远程用组态软件Win CC 7.0开发上位机界面，将总的系统进行集成，集中显示数据，并能通过网络上传数据。六是远程控制压风机的启动、停止、加载和卸载等功能。同时，为了满足压风机的远程在线监控系统的信息需求，需要增加系统的传感器来完善传感系统：首先压力传感器采用GPT系列压力变送器。其核心传感器采用了经激光烧刻补偿技术制造的扩散硅进口器件，测量范围为0.2-5 MPa。由传感器生成的电信号经过变送电路完成信号放大、线性修正、温度补偿电流转换,最终形成与被测压力成正比的4-20mA标准输出。采用GPT系列的压力变送器能实现出风口压力的动态监测，为远程在线监控系统提供实时数据。送器能实时准确地监测电机温度、电机1轴承温度、电机2轴承温度、排气温度，并将监测数据传输给远程在线监控系统，避免电机的频繁启停；其次流量传感器采用AVS涡街流量计。AVS涡街流量计具有优良的抗振性能，能自动识别振动信号和流量信号，可同时输出抗振处理和无抗振处理的脉冲信号，采用先进的集成电路，能进行高精度信号处理，直接输出可靠的质量流量或者体积流量；
3系统设计
3.1系统的整体结构组成
一是管理监控层调度室远程监控站设置在集控中心，通过操控站对压风机相关设备进行集控和监视。远程监控站主要包括硬件和软件两大部分：硬件设备包含工业控制技术计算机、显示器、打印机等。压风机在线监控系统软件：管理人员根据软件界面可以随时了解压风机房内的系统运行状况，调度室远程监控站以高性能的工程机为平台，通过该平台上的压风机在线监控软件完成与控制器的参数和命令的传达，是人-机交互的核心；实现数据的存储，并以图形、报表、曲线等形式实现数据的分析、显示，担负着系统运行的监测、维护、报警以及命令的执行等任务。二是工业以太网传输工业以太网是系统各部分相互通信的基础，为了实现系统数据远程传输，从压风机机房到调度中心敷设通信光缆，与工业级交换机组成工业以太网。压风机房就地监控系统接入压风机房处的交换机，调度室远程监控站、网络发布系统接入调度中心的交换机，压风机房就地监控系统、远程监控系统和网络发布系统等通过以太网平台进行数据通讯，相互传递数据。三是压风机房监控系统压风机房监控系统主要由位于压风机房内的就地监控站、PLC控制柜（控制柜内部主要包括可编程控制器、触摸显示屏、继电器、接触器等）、压力传感器、温度传感器和电力采集模块等组成。
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3.2压风机房监控系统设计
一是传感器配置压力传感器通过在每个气罐和空压机上安装压力传感器，测量每个气罐的压力变化；监测每台压风机的排气压力；润滑油压力；吸气压力、油滤压差。温度传感器通过对每个气罐的出气管路上安装一个温度传感器，测量每个气罐的温度变化；监测每台压风机的主机排气温度，电机三相绕组温度；电机轴承温度。电气参数电气参数指配套电机工作时的电流电压、功率、功率因数等。通过电力采集模块与串口服务器，采集电机工作时的电流、电压、功率、功率因数等参数。二是控制系统设计PLC控制器配置有以太网模块，实现PLC控制器与触摸屏和上位机的数据传输，实现对压风机的监测和控制。系统具备远程自动控制、远程单机自动控制、远程单机手动控制、就地控制4种操作方式。系统在正常运行过程中，无论何种工作方式，均可实时将压风机房现场的各种运行参数、设备状态通过通讯网络传到远程监控中心计算机。三是故障保护压风机容量较大，耗电量较大，是煤矿重要的动力来源，对压风机在线监控系统的安全性、可靠性要求较高，所以系统设计了全方位的故障报警功能：首先温度报警压缩空气温度、压力故障报警通过配置温度和压力传感器，采集压缩气体的温度、压力，与设定限值比较，并通过PLC程序进行判断，实现压风机的加载、卸载、超限报警及故障停车，从而实现压风机超温、超压保护；其次压力故障报警对主机排气压力超限等异常情况，监控系统及时发出声、光报警信号，并在上位机形成报警信息记录，详细记录报警发生的时间和确认消失的时间；最后电力参数故障报警利用电力采集模块采集压风机运行的电力参数，监控压风机电流、电压、功率等电气参数，实现报警。并根据设定使压风机停车，启动备用压风机。
4压风机远程监控系统总体结构
压风机远程在线监控系统的主要功能包括：压风机的本地驱动与控制、压风机工况参数的实时采集和分析、压风机工况数据的实时远程传输和远程组态监测。 根据压风机远程监控系统的功能要求和技术指标，在压风机远程在线监控系统中，远程端配置一台SIEMENS S7-300 PLC，压风机房的2台BLT-500W型压风机本地各配置一台SIEMENS S7-1200控制器。远程控制器（SIEMENS S7-300 PLC）主要用于与压风机本地控制器（SIEMENS S7-1200）进行通信。远程控制器一方面能够实时地获取压风机的各种工作状态参数，并对其进行分析处理，为压风机远程在线监控平台提供压风机实时工况数据；另一方面能够及时向本地控制器传输各种控制指令，实现压风机远程监控系统的远程控制功能。压风机工况参数组态监测平台是利用西门子Win CC系统开发的。其主要功能是：运用Win CC的参数组态技术和脚本技术实现压风机工况参数的实时监测、重要工况参数的运行记录显示、压风机工况参数的归档、压风机故障诊断、故障报警和故障应急响应等。基于Win CC的压风机组态监控平台从SIEMENS S7-300读取压风机的实时工作参数，经过处理并完成超限报警、状态显示及数据输出等功能的同时，将压风机工况数据写入归档数据库。压风机远程监控系统采用PROFINET现场总线进行组网，属于现场总线控制系统，该系统主要由3部分构成：前端检测部分、压风机分控部分和压风机主控部分。
5结论
通过对矿用压风机远程监控系统的设计，实现了对压风机的远控、就地控制、自动启动和自动倒台，压风机的运行状况监视、参数显示与记录以及故障报警和自诊断等功能，使压风机房基本处于无人值守与实时监控的状态。经过实际应用检验表明，本系统可靠性强，增强了压风机运行的安全系数，提高了生产效率，促进了矿井生产设备运行管控的自动化进程。
参考文献
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论文作者:龙新平
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/7/26
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