自动化控制在矿井压风机中的应用浅析

曹婧

摘要：压风系统是煤矿的主要系统之一。压风机是压风系统的主要动力源，因此务必要保证压风机监控系统的可靠性、安全性。文章以某矿井的压风系统为例，分析了矿井压风机自动化控制的应用。

关键词：压风机；自动控制；无人值守；联控

中图分类号：TD441 文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）17-0054-01

某矿井一压风机房内共安装了6台66 m3/min大流量螺杆式空气压缩机，启停操作只能在压风机控制面板和启动柜上完成，压风机的进出水阀门、风包阀门以及水泵阀门为老式闸阀，操作费时费力，且使用寿命短，压风机监控系统仅能做到系统的监视，不能实现在上位机上控制、远程控制和无人值守控制。因此，经研究决定对该风井螺杆压风机监控管理系统进行技术优化改造，即把螺杆压风机原来的监控系统改造为无人值守监控系统。经考察分析决定采用施耐德的M340系列PLC、昆仑通态TPC1063E触摸屏等先进的工控设备。

1施耐德的M340系列PLC、昆仑通态TPC1063E触

摸屏等设备的特点

①该系统可以控制2~8台空气压缩机。②系统空气压力控制以单一压力点为基础，而不基于多点压力。③系统空气压力设定，可以通过用户编程进行更改。④加载和卸载延时间隔可以根据空气系统的特性进行单独设定。⑤该系统装置可以远离空气压风机安装，对压风机远控起动、停止操作。⑥有最多8个用户可编程压风机顺序。⑦该系统装置从一个运行顺序切换到另一个运行顺序时，用户可以根据运行时间分。进行编程，设定范围是最多为40 d。⑧该系统装置一次起动一台压风机，以达到节能优化目的。⑨运行顺序平稳切换轮回避免系统空气压力的波动。⑩该系统装置操作参数可以在不停止系统的情况下进行更改。11该系统和变频器配合使用可有效地节约电能。

2自动化控制系统的组成

根据压风系统对稳定性和实用性的要求，该系统采用触摸屏和工业计算机作为人机交互的载体，采用专门数据归档服务器进行数据存储。由于压风机控制器支持施耐德的Modbus通讯协议，为了通讯的可靠性，该系统采用施耐德的M340系列PLC作为信号采集和处理的工具，采用工业屏蔽线作为数据通信的介质，实现了压风系统的联机运行、优化运行、以及对压风系统故障的监视及其诊断。

3自动化控制系统的操作

3.1用户登录

系统启动后，首先进行用户登录，否则，无法正常使用集控系统进行操作。用户登录窗口在任务栏上点击“用户登录”，弹出如所示的窗口。在这里您可以选择您的用户名，输入正确的密码后，回车，就能成功登录了。登录完成之后，您就可以进行您权限允许的操作了。当然，你点击“注销”，就能退出登录，退出登录之后就无法进行操作。

3.2上位机通讯状态

通讯状态当控制计算机与PLC站点通信故障时，压风机图片上出现感叹号图片，表示通讯中断。通信故障之后，所有状态都不一定能反应其真实状态，所有的操作都是无效的。

3.3设备状态查看及操作

本系统用颜色表示设备的运行状态，黑色表示压风机停止；蓝色表示压风机处于运行状态；绿色表示压风机处于加载状态；红色表示设备报警状态。灰色表示水泵停止状态，绿色表示水泵运行状态。在设备上单击鼠标左键，弹出窗口。在打开的设备状态窗口标题栏上，显示有对应当前设备的名称，在进行操作之前，请确定当前打开的窗口是否对应要进行操作的设备。显示当前用户，当前运行顺序，当前运行方式及轮换时间。当报警到来时，报警蜂鸣器会发出声音，点击主窗口的消音按钮可以去除声音。

3.4 参数设置

①提供压风机次序设置功能，顺序中的数字只能在1~6之间设定，在同一顺序设定中不能够重复相同的主备机数字，否则设定的该顺序是无效的，同时弹出对话框。②提供顺序轮换功能，轮换可以由设定的“顺序切换时间”设定，也可以由“切换到下一次序”按钮来提前切换。③设定目标压力上限与下限值。④设定间隔时间，当压力低于下限或高于上限时，联控系统加载下一台机器的间隔时间。⑤顺序轮换时间，联控系统执行下一个顺序的间隔时间。⑥加载卸载时间，控制系统从启动到加载之间的延时，和从卸载到停机之间的延时。⑦当压风机处于报警状态或选择开关处于非联控状态时，自动系统程序中把这台压风机处理为屏蔽状态即自动启停时会绕过这台压风机，不对它进行处理。

3.5把一台压风机突入联控的步骤

①压风机自动停机功能是完好的；②压风机没有故障；③压风机通讯正常；④压风机选择开关处于联控状态；⑤压风机顺序处于对号状态；⑥压风机管网压力上下限设置正确；⑦压风机时间参数设置正确；⑧联控柜操作面板上压风机置于自动状态；⑨控制柜选择开关处于自动状态，并按确认按钮直到确认灯亮。

3.6压力控制逻辑

在系统自动状态下，控制系统实时将测量的系统压力与设定目标压力的上下限进行比较，当比较后出现小于设定下限或超过设定上限时将采取行动。若出现压力下限，控制系统将按当前运行次序（如1-2-3-4-5-6-7-8）从左到右查询，加载最近找到的没有加载的压风机并且加载它。若计时到压力还没有进入到设定的范围之内，联动控制系统将自动卸载下一台压风机。一旦压风机得到加载信号，联动控制系统的加载延时定时器会复位并重新激活。这个过程会继续到压力上升到设定的上下限范围之内。只要压力进入的上下限范围之内，联动控制系统不会有告诉压风机再进行加载。如压力仍然在“压力下限”之下，则而在下一个加载间隔时间到达后，CG10-8将命令另一台压风机进行加载。当系统压力上升到“压力上限”之上时，控制装置会按照从右到左地次序告诉最近一台加载的压风机立即进行卸载。卸载间隔时间为CG10-8装置在告诉下一台压风机进行卸载前的等待时间长度，条件是压力仍然高于“压力上限”。

3.7实时报警消息查看

用户登录后，进入“主画面”，在“主画面”的最右侧是实时报警消息查看窗口，红色表示报警消息出现，对应时间为进入消息的时间。绿色色表示报警消息离去，对应时间为消息离去时间。紫色为警告出现蓝色表示警告离去。当现场出现问题时，为了尽快确定现场情况，需要及时查看实时报警消息。

3.8运行记录查询

用户登录后，点击“数据查询”打开数据查询界面，在该界面下可以查询设备运行记录和操作员的操作记录。查询设备运行记录时，首先选择需要查询的设备，然后设置好要查询的时间段，最后点击“开始查询”即可，系统能自动统计出这段时间内设备开停的次数以及这段时间内的累计运行时间。

3.9操作记录查询

查询操作员操作记录时，只需要设置起始时间和结束时间，设置完毕，点击“开始查询”即可。

3.10系统启动

操作系统启动后，监控软件没有启动，请在桌面上找到这个图标，双击启动，打开编辑界面后，在工具栏上找到激活系统，击后就能打开监控界面。

4综保电流电压采集软件

软件采用OPC通信方式，当wincc未激活时，wincc无法提供OPC服务器，软件链接不到服务器，会报错。因此使用前必须先打开wincc 并激活。或者等wincc打开后点击连接OPC按钮。软件上部显示的是接收到的信息，当信息接收到后，红色小灯闪烁。软件中间部分显示的是从1~6号综保中取得的数。

5结语

经过压风机房的自动化改造应用，监测数据增加了，提高了压风机的安全系数，实现了根据管网总压力调节空气压缩机电机频率，通过对人员的培训和远程控制的实现、视频图像的接入，实现了压风机房无人值守，从而达到全矿井的综合自动化管理。

參考文献：

[1] 赵婷婷,贾明全,周维庆.矿井压风机节能运行及其控制[J].矿山机械,2010,(13).