劉洪楓，鄭茂舉，張 蘇

（山東省天安礦業(yè)集團有限公司，山東濟寧 272000）

0 引言

某礦井一壓風機房中安裝幾臺66 m3/min 螺桿式空氣壓縮機，僅僅可以在壓風機啟動柜與控制面板上進行啟停操作，壓風機的水泵閥門、風包閥門、進出水閥門都是老式閥門，操作費力耗時，以及應(yīng)用年限短，壓風機監(jiān)控系統(tǒng)只可以監(jiān)視，不可以進行遠程以及無人值守控制等。為此，在進行分析之后，優(yōu)化螺桿壓風機監(jiān)控技術(shù)，也就是改造螺桿壓風機監(jiān)控為無人值守監(jiān)控。在進行一段時間的考察之后，確定應(yīng)用施耐德的M340 系列PLC、昆侖通態(tài)TPC1063E 觸摸屏等工業(yè)設(shè)備。

1 礦井壓風機應(yīng)用自動化控制的意義

傳統(tǒng)的礦井壓風機都是操作者就地關(guān)閉或開啟控制運行，僅僅結(jié)合操作者手動記錄的參數(shù)向調(diào)度室傳輸，部門管理工作者難以及時查看壓風機停止以及運行狀態(tài)之下的風速、流量、風壓、電機頻率等，傳統(tǒng)壓風機需要實施人工維護模式，不但浪費大量的人力成本，而且難以實現(xiàn)理想的壓風機運行效果。應(yīng)用過程中的壓風機往往因為振動、壓力、溫度等要素的制約存在轉(zhuǎn)子軸磨損、滲漏等現(xiàn)象，工作者需要間隔1 h 即檢查1 次運行狀況，并且每一周都需要進行維修工作，以確保礦井生產(chǎn)的正常開展。與此同時，在礦井存在意外的情況下，壓風機可以將穩(wěn)定的風源提供給礦井自救系統(tǒng)。壓風機運行受到人為的操作影響，存在意外的情況下難以把握礦井中的風速、濕度、溫度等，也不能提供有效的風源，這不利于礦井生產(chǎn)的順利進行，甚至對煤礦工作者的人身安全形成影響。倘若能夠自動化控制壓風機，那么能夠確保礦井工作要求的風動設(shè)備和工具具備足夠的動力，避免風動機停止運行情況下而制約礦井的生產(chǎn)進度，以及在發(fā)生意外的情況下，提供的風源能夠確保礦井生產(chǎn)的順利進行和工作者的人身安全。

2 礦井壓風機應(yīng)用自動化控制后具備的作用

自動化控制的實現(xiàn)要求自動化系統(tǒng)的安裝。結(jié)合壓風系統(tǒng)的運行原理，需要達到相應(yīng)的穩(wěn)定性和實用性標準，作為一種壓風系統(tǒng)人機交互關(guān)鍵載體形式的工業(yè)計算機和觸摸屏而言，其數(shù)據(jù)儲存庫可以選用專門的數(shù)據(jù)歸檔服務(wù)器。礦井壓風機進行自動化控制即以控制主機和設(shè)備聯(lián)系壓風機控制，然后結(jié)合軟件技術(shù)與控制設(shè)備監(jiān)控壓風機的運行狀態(tài)，也就是實時監(jiān)測和在監(jiān)控主機上呈現(xiàn)壓風機運行過程中的風速、溫度、流量、壓力、電機頻率、風壓、振動、變頻器溫度、關(guān)停風機時的風壓和溫度等一系列參數(shù)，以及倘若有關(guān)的數(shù)據(jù)超出限額會自動化進行報警，還能夠制作一系列參數(shù)的浮動、開停操作記錄、報警信息等數(shù)據(jù)為圖表，從而使礦井壓風機中人力的操作得以解放，大大提高壓風機的運行效率。

3 施耐德M340 系列PLC、昆侖通態(tài)TPC1063E 觸摸屏的特點分析

①能夠很好地控制2～8 臺空氣壓縮機；②空氣壓力控制的基礎(chǔ)是單一壓力點，并非立足于多點壓力；③能夠結(jié)合用戶編程更改設(shè)定的空氣壓力；④能夠結(jié)合空氣系統(tǒng)的特點單獨設(shè)計加載與卸載延時間隔；⑤系統(tǒng)的安裝能夠遠離空氣引風機，可以遠程停止和啟動壓風機；⑥8 個用戶能夠?qū)猴L機次序進行編程；⑦能夠由一個工作次序向另外一個工作次序切換，用戶能夠結(jié)合運行的時間分別進行編程，設(shè)定范圍最多是40 d；⑧系統(tǒng)依次啟動1 臺風壓機，從而實現(xiàn)節(jié)能的效果；⑨工作次序穩(wěn)定切換輪回，防止系統(tǒng)空氣壓力受到波動；⑩能夠在不暫停系統(tǒng)的條件下更改操作參數(shù)，系統(tǒng)配合變頻器能夠?qū)崿F(xiàn)電能的大大節(jié)省。

4 自動化控制系統(tǒng)的組成部分分析

結(jié)合礦井壓風系統(tǒng)需要的基本標準——實用性及穩(wěn)定性，此系統(tǒng)結(jié)合工業(yè)計算機與觸摸屏有效地充當人機交互的一種有效載體形式，并且存儲數(shù)據(jù)通過一樣專業(yè)的數(shù)據(jù)歸檔服務(wù)器進行。因為壓風機控制支持施耐德Modbus 通信協(xié)議，為實現(xiàn)自動化控制系統(tǒng)通信穩(wěn)定性的大大提升，此系統(tǒng)結(jié)合施耐德M340 的PLC 充當采集以及處理信號的一種工具，以及應(yīng)用一種新的通信介質(zhì)——工業(yè)屏蔽線，這樣一來，壓風系統(tǒng)的優(yōu)化運動和聯(lián)機運行實現(xiàn)，并且可以監(jiān)視和診斷壓風系統(tǒng)的故障。

5 操作自動化控制系統(tǒng)

5.1 用戶登錄系統(tǒng)

啟動之后，首先是用戶登錄。不然，難以順利操作集控系統(tǒng)。具體來講，在點擊“用戶登錄”之后，然后選擇用戶名，輸入密碼即可，按確定之后即登錄成功。完成登錄后，能夠操作允許的權(quán)限。點擊“注銷”，即可退出登錄。

5.2 查看上位機通訊狀態(tài)

在PLC 站點出現(xiàn)通信和控制方面的計算機故障的情況下，壓風機圖片有感嘆號出現(xiàn)，表示的是通信的中斷。當然，在出現(xiàn)通信故障之后，全部操作將失效。

5.3 查看和操作設(shè)備狀態(tài)

此系統(tǒng)在設(shè)備工作狀態(tài)中以顏色進行體現(xiàn)，其中，壓風機停止狀態(tài)以黑色進行體現(xiàn)；壓風機的工作狀態(tài)以藍色進行體現(xiàn)；設(shè)備報警狀態(tài)是紅色等。在設(shè)備狀態(tài)窗口標題欄當中，有關(guān)當前正在應(yīng)用的設(shè)備的名稱會逐一呈現(xiàn)出來，在進行正式操作之前，需要對打開的窗口是否對應(yīng)操作設(shè)備進行準確的確定。倘若是顯示的當前用戶，那么這屬于當前的工作方式、工作次序、工作輪換時間等。在報警到來的情況下，要關(guān)閉報警蜂鳴器聲，需點擊消音按鈕。

5.4 設(shè)計參數(shù)

①可以設(shè)置壓風機的順序，僅僅可以在1～6 間設(shè)置次序數(shù)字，在相同次序中不可以重復(fù)一樣的主備機數(shù)字，不然次序的設(shè)定無效，并且將對話框彈出；②可以輪換次序，能夠根據(jù)切換次序的時間有效地設(shè)定輪換問題，也能夠在切換中通過按鈕“切換至下一次序”進行；③設(shè)定目標壓力的下限以及上限值；④設(shè)定時間間隔問題，在壓力高于上限或低于下限的情況下，聯(lián)控系統(tǒng)對下臺機器加載間隔時間；⑤輪換次序的時間，聯(lián)控系統(tǒng)需要對下個次序進行間隔的時間予以執(zhí)行；⑥加載卸載的時間，控制系統(tǒng)由卸載至停機的延時以及由啟動到加載間的延時；⑦在選擇開關(guān)處，在非聯(lián)控狀態(tài)或壓風機處在報警狀態(tài)情況下，自動系統(tǒng)程序當中處理此壓風機的狀態(tài)為屏蔽狀態(tài)，也就是自動啟停情況下繞過此壓風機。

5.5 突入聯(lián)控1 臺壓風機

①壓風機具備完好的自動停機功能；②壓風機無故障；③壓風機通訊表現(xiàn)無異常；④壓風機保持為聯(lián)控的選擇開關(guān)狀態(tài)；⑤壓風機所對應(yīng)的次序狀態(tài)能夠?qū)μ枺虎拊O(shè)置了壓風機管網(wǎng)壓力的下限值以及上限值；⑦設(shè)置了壓風機的時間參數(shù)問題。

5.6 壓力控制邏輯問題

當系統(tǒng)處于自動化狀態(tài)的情況下，控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r對監(jiān)測壓力值以及設(shè)計的目標值予以比較，在進行準確地比較之后，超過設(shè)計上限或設(shè)計下限情況下實施行動。如果存在壓力下限，控制系統(tǒng)跟進工作次序由左至右查詢，加載最近找到的未曾加載的壓風機進行加載。如果計時到壓力未曾到達設(shè)計的范圍，下一臺壓風機被聯(lián)動控制系統(tǒng)自動卸載下。如果壓風機能夠獲得加載的信號，那么能夠進行復(fù)位，以及重新激活加載延時定時器（聯(lián)動控制系統(tǒng)）。此過程一直持續(xù)到壓力提升至設(shè)計的上下限范圍之內(nèi)。只要壓力處在下限值和上限值中，那么聯(lián)動控制系統(tǒng)就不會使壓風機又一次地進行加載。倘若壓力處在“壓力下限”之下，那么當處在下個加載的間隔時間之后，CG10-8 會使另外一臺壓風機加載。在系統(tǒng)壓力提高至“壓力上限”的情況下，控制設(shè)備根據(jù)由右至左的順序快速卸載最近一臺加載的壓風機。

5.7 查詢實時報警消息

用戶在進行點擊和登錄之后可以到達所謂的“主畫面”，實時報警消息查看窗口顯示在“主畫面”的最右邊，形成報警信息以紅色體現(xiàn)，進入消息的時間是對應(yīng)的時間。報警信息離去以綠色體現(xiàn)，消息離去時間是對應(yīng)時間。而形成警告以紫色體現(xiàn)，警告離去體現(xiàn)為藍色。在場地存在問題的情況下，為對場地狀況予以確認，應(yīng)對實時報警信息予以查重。

5.8 查詢運行記錄

用戶點“數(shù)據(jù)查詢”之后可以將數(shù)據(jù)查詢界面打開，在數(shù)據(jù)查詢界面當中能夠查詢操作員的操作記錄以及設(shè)備運行記錄。對設(shè)備運行記錄的情況進行查詢的情況下，先選擇有關(guān)的設(shè)備，然后對查詢的時間段予以設(shè)置，最后的時候，需要點擊“開始查詢”，系統(tǒng)可以對此段時間中累計運行的時間以及開停設(shè)備的次數(shù)進行統(tǒng)計。

5.9 查詢操作記錄

對操作員的操作記錄進行查詢情況下，僅僅需要設(shè)計結(jié)束時間和起始時間，完成設(shè)計后，對“開始查詢”進行點擊就行。

5.10 啟動系統(tǒng)

啟動操作系統(tǒng)之后，未曾啟動監(jiān)控軟件，需要將此圖標（在桌面上）找到，雙擊之后將便捷界面依次打開，并且通過相應(yīng)的激活系統(tǒng)即可將監(jiān)控界面順利地打開。

6 綜保電流電壓采集軟件

結(jié)合OPC 的方式進行通信，倘若在未曾激活WINCC 的條件之下，那么WINCC 較難提供OPC 服務(wù)器，并且軟件也非常難以鏈接至服務(wù)器，這樣的情況下會報錯。為此，先應(yīng)打開以及激活WINCC 再進行應(yīng)用。要么將WINCC 打開后點擊OPC 連接按鈕。接收的信息被軟件上面呈現(xiàn)，在接收信息之后，閃爍的小燈是紅色的小燈。

7 結(jié)語

對壓風機房進行有效地自動化改造及其應(yīng)用之后，增加檢測數(shù)據(jù)，風機的安全性得以提升，能夠結(jié)合管網(wǎng)總壓力對空氣壓縮機的電機頻率予以有效地調(diào)整，結(jié)合培訓(xùn)人員和實現(xiàn)遠程遙控，以及能夠在接入視頻圖像的前提條件之下，實現(xiàn)壓風機無人值守的監(jiān)控功能，進而能夠?qū)崿F(xiàn)整體礦井自動化全面管理。