煤矿压风机远程自动控制系统的研究与应用

王明明

摘要：近些年来，伴随着我国经济建设的高速发展，推动了各个领域的发展得到了突飞猛进的提高，然而，在煤矿开发领域中，我国煤矿多为井工开采，巷道掘进过程中使用大量的气动设备，压风机担负着矿井的压缩空气的生产任务，为风镐、风钻以及其它工具提供动能。传统的单台独立控制、人工开停机的操作工艺，已经很难保证压缩空气的供气质量，也不利于对压风机的维护管理，为解决该问题，基于此，本文就煤矿压风机远程自动控制系统的研究和应用进行了具体阐述，从而提高了压风机运行的安全性、可靠性，提高了安全生产和管理水平，实现远程集中控制、实现无人值守，降低了工人劳动强度，大大提高了该矿压风机工效及生产管理水平。

关键词：煤矿压风机;远程自动;控制系统;研究与应用

引言

压风机系统是煤矿生产过程中重要的系统之一。传统的煤矿用压风机系统自动化水平低，存在着过于依赖手动操作、操作人员劳动强度大、设备空载率大、系统故障维护困难、生产效率低等现象。煤矿压风自动控制系统除完成压风机的单机控制外，还可以通过工业以太网传输接口与设置在压风机房的PLC控制柜连接，由调度监控指挥中心监控压风机等相关设备，最终实现压风机房的“无人化值守”，实现信息化、自动化控制，提高工作效益和可靠性。

1煤矿压风机远程自动控制系统改造前现状

目前煤矿压风机系统安装有简易在线监测系统，通过现场面板能够简单查询风机状态，但是采集传感器安全不全面，无法对电机温度等相关数据进行实时采集，当前系统的启停主要靠人工的操作。迫切需要进行自动化改造，提高煤矿压风系统自动化程度，提高系统效率。

2煤矿压风机系统软件控制方式

压风机自动控制系统主要包含三种控制方式：手动控制、集控以及自动控制。手动控制优先级高于集控和自动控制，在手动控制状态下，操作人员需要在现场对压风系统设备进行启停控制，设备间的相互联锁关系暂时失效，适用于系统设备调试以及特殊需求状态下运行系统。集控方式可以实现一键启停压风系统功能，系统运行参数以及故障信息可以通过监控系统实时查阅。自动控制方式既可以实现人工一键启停压风系统，也可以通过压风管路压力变送器、流量传感器等参数采集系统数据与程序设定值的对比作为系统启停信号，实现系统全自动运行。另外，煤矿压风系统气源一般由多台压风机组成，相互间的联锁控制是自动化控制系统的关键。在自动控制状态下，压风机组的启动压力值设置为相同，因为当压力变送器测定的压风系统风压低于启动值时，同时启动联动的压风机能够及时增大风压。而当压风系统风压大于设定最高压力值时，压风机组的停机压力则需要设定为不同值，实现多台压风机的逐级停机，这是为了避免压风系统在不同的用风量情况下，煤矿压风机组的频繁启停。在系统非手动控制状态下，冷却系统启动的必要条件是：有至少一台压风机运行，且压风机进水温度达到冷却系统启动值。冷却风机、离心泵联动启动，实现压风系统冷却降温，保护系统安全稳定工作的目标。在系统温度降低到冷却系统停机值时，经过1min的延迟，冷却系统关闭。

3煤矿压风机远程自动控制系统设计应用

3.1控制系统设计

由于煤矿压风机现由微型电子计算机控制器进行控制，且预留有RS485通信接口，设计通过其485接口统一接入新配置的PLC控制器，进行数据交换，同时，新PLC控制器配置有以太网模块，能够实现PLC控制器与触摸屏和上位机的数据传输，实现对煤矿压风机的监测和控制，保证数据信息的正常传输。

3.2上位机软件设计

地面控制中心的作用是远程监控煤矿压风机房设备，系统已开放通信协议，地面监控中心上的监控主机能够通过接入煤矿安全生产自动化控制网，在调度中心即可掌握压风机房压风系统设备的所有检测数据及工作状态。上位机系统配置具有OPC服务功能的加密锁，在上位机软件内进行相应的OPC驱动设置，并对上位机进行必要的DECOM设置，从而使得系统可以和其他具备OPC通信功能的设备或系统进行数据交换，丰富系统数据的传输途径，为矿井后期的信息化建设打下基础。

3.3系统界面设计

系统主界面中，操作人员可以看到压风机系统主要设备的运行状态，比如：排气压力、排气温度、电压电流和压风机运行状态、压风机控制方式显示、摄像头布置情况、网络状态、485网络通讯状态等。同时在该画面点击两个摄像头，就会自动跳转到摄像头控制画面，操作人员可以点击鼠标放大或缩小查看压风机及周围情况，摄像头可以监听压风机房声音，同时可以和压风机房工作人员进行对讲。在画面上点击任何1台压风机，就会自动跳转到该压风机运行界面，可以查看传感器报警情况、设备启停故障、运行时间及次数、电压电流参数、控制方式选择等。

3.4视频监控设计

视频监控系统配置一定数量的摄像仪，把整个煤矿压风机房及压风机配电室的图像实时传输至调度中心，并能存储录像。在煤矿压风机房和压风机房运行室和配电室各增加1台网络高清摄像仪，摄像仪通过网线就近接入PLC柜内交换机，实现远程视频监控;同时自动化控制系统软件中嵌入视频图像，当设备出現告警，上位机监控画面可自动弹出现场视频图像，实现控制系统和视频图像的联动控制。

结语

设计并实现的煤矿压风机远程自动控制系统在某煤矿完成井下工业试验，通过远程自动控制系统压风机的远程启动、远程停止，通过监控平台观测各压风机的运行电压、电流、运行状态等重要参数;同时，煤矿压风机的切换运行。经过工业试验，煤矿压风机远程自动控制系统运行平稳、数据更新实时性强、可保障压风机安全、稳定运行。

参考文献

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