背景
煤矿矿井通风系统是煤矿矿井安全生产的重要组成部分，煤矿矿井通风系统能否正常工作与矿井内工作环境条件、生产效率、安全生产密切相关。随着我国政府对各行各业安全生产监管力度的不断加强，尤其对煤矿安全生产的要求越来越高，对煤矿矿井通风系统进行技术改造，提高其运行稳定性、可靠性、节能降耗等势在必行。目前煤矿矿井通风系统的控制系统，大多仍采用继电器、接触器控制系统，但这种控制系统存在着体积大、机械触点多、接线复杂、可靠性低、排除故障困难等很多的缺陷;如果工作通风机不采用变频控制，那么矿井通风量的调节方法，只能依靠两个垂直风门提起的高度，和调节风机扇叶的数量和角度，使主通风机就会一直高速运行，备用通风机停止，不能轮休工作，易使工作通风机产生故障，降低使用寿命，也会造成很大的能源浪费。
因此，新一代通风机自动化监控平台以PLC为核心结合变频器及计算机技术，解决了之前复杂的继电盘控制存在的诸多问题。实现了对电动机工作过程和运转速度的有效控制，使矿井中的离心通风机通风高效、安全，达到了明显的节能效果。由PLC控制的变频调速离心风机的通风系统，具有较高的可靠性和较好的节能效果，易于组建成整体的自控系统，很方便地实现各种控制切换和远程监控，为煤矿矿井通风系统的升级改造提供一条新途径。因此本案例以矿井对旋轴流风机为控制对象，以罗克韦尔自动化1769-L32E可编程逻辑控制器作为监控核心，运用温度、压力、振动等传感器和电量采集单元对风机运行状态以及各种电量参数进行检测，同时利用PLC和上位机之间的通信实现通风机运行的实时在线监控功能。
一、系统功能
系统的主要功能有：提供手动/自动两种工作模式，通过组态界面对风机及其它辅助设备进行启动/停止控制，风机和风门的相互联锁保护，电机参数的警示及故障停机保护，所有设备操作都有二次确认保护，设备故障历史及实时曲线和历史曲线记录功能，实时监测通风系统参数、通风机的性能参数、电机的电气参数、轴承温度、电机振动、数据管理、报表管理、性能测试、远程通讯等，详述如下：
实时监测通风系统入口静压、入口温度、风量。
● 实时监测通风机性能参数：流量、全/静压、效率。
● 实时监测风机配用电机的电气参数：电流、电压、功率。
● 实时监测轴承温度并在超限时报警。
● 实时监测定子温度并在超限时报警。
● 实时监测电机振动在超限时报警。
● 数据实时显示、存储、查询。
● 报表自动生成、存储、查询。
● 兼容多种国际计算机通讯协议(FTP、IE)。
● Internet信息发布功能。
● Modbus RTU通讯可以对高压进线柜进行监视和分合闸操作。
二.系统受控设备
1. 两台离心风机，每台离心风机有两台电机，每台电机驱动一组扇片，两组扇片是对旋的，一组用于吸风，一组为增加风速，对井下进行供风。根据井下用风量的不同，采用不同型号的风机。本系统采用风机为4×1000kW的10kV高压电机，该电机拥有595r/min的转速。4台高压变频器分别控制两台主扇一、二级风机电机。
2. 四个润滑油站提供两个主扇的自动润滑。
3. 两个垂直风门控制两个主扇的通风。
4. 两个水平风门用于风机检修及试车。
三.硬件、软件及网络介绍
1. 硬件介绍
处理器
CompactLogix控制器可以通过本地I/O或分布式I/O扩展，(经EtherNet/IP、ControlNet、DeviceNet)实现实时控制 。本地扩展可达到3 0个I/O模块，CompactLogix控制器采用 具 有 优 先 级 的 实 时 多 任 务 操 作系统。内存可达3MB，更快的背板I/O扫描能力为1ms，控制器支持16个可组态任务、一个任务为连续性任务，其他必须为周期性或事件性任务。每个任务最多可以32个程序。
I/O模块
1769 I/O 无机架设计模块安装简单，组合灵活方便。
模块上LED可反映点级诊断信息。
可以使用面板安装或DIN导轨固定、模块更换方便。
可拆卸端子从而在更换模块时无需接线。
专利设计的带机械舌杆自锁功能的总线连接器保证了模块通讯的可靠性。
所有模块都具有UL和C_UL认证，也同样适用于CE标准。
2. 软件介绍
编程软件
罗克韦尔自动化的Logix平台提供了统一的集成控制架构，能够实现过程，批次处理，离散，传动，安全，运动控制。提供了通用的控制引擎、编程软件环境、以及跨越多个控制平台的通讯支持。所有的Logix控制器都可以运行在多任务、多处理过程的实时操作系统上，编程有丰富的指令集和多种编程语言如：梯形图(LD)、功能块(FD)、结构语言(ST)、顺控图表(SFC)。用户只需要掌握RSLogix 5000编程软件，即可对所有的Logix控制器控制器进行编程。支持NetLinx集成通讯技术，支持的通讯网络：EtherNet/IP、ControlNet、DeviceNet根据需要组合和匹配网络。
组态软件
FactoryTalk View SE是基于组件集成并用于监视和控制自动化设备和过程的人机界面监控软件。通过开放的技术达到了与其它罗克韦尔软件产品、微软产品以及第三方应用程序的高度兼容。
拥有图形与动画设计功能、监视与报警功能、日志记录功能、事件检测功能、用户权限、数据库功能等。FactoryTalk View SE具备高质量人机界面监控软件的功能外，还提供独特的系列工具来最大限度地提高监控系统的开发效率，在开发应用项目中，只需要点击一个按钮就可以实现模拟运行;无需对图形对象组进行分解就可以编辑组内对象，不影响与之相关的动画显示;通过“智能对象轨迹”功能，拖动鼠标定义图形对象的运动路径;通过标记占位符和参数文件实现一个图形画面代表多个设备;通过标记替代功能实现快速更换标记名和字符串;轻松导入在其它绘图应用程序中开发的图形;通过在线帮助、指南以及演示项目范例获取所需要的帮助。
3. 网络介绍
NetLinx是罗克韦尔自动化公司倡导的开放式网络集成技术、以实现从工厂顶级到车间的无缝集成。NetLinx架构内的网络-DeviceNet、ControlNet和EtherNet/IP使用同一种应用层协议、共享一套通用的通讯服务。这意味着用户无需编程、即可从任意点接入、自动访问任意网络中的任意设备。缩短了系统投运时间便于网络维护、可透过Internet进行远程维护。
四.系统拓扑图及特点
系统特点
本系统采用罗克韦尔自动化CompactLogix系列控制器，双CPU冗余设计能在0-8ms内实现故障自动无扰切换功能。也可进行主备CPU的强制切换。上位机采用FactoryTalk View SE的组态软件，具有历史报警查询、历史趋势查询、运行报表，功能强大，智能化程度高;以图形界面显示工作状态，画面丰富，直观生动。
● 采用模块设计，系统抗干扰能力强，运行精度高，使用维护方便。
● 采用了先进的计算机网络技术，实现了全矿数据共享。
● 采用了多种抗干扰措施，抗干扰能力强，可靠性高，监控准确。
● 流量监测措施独特、新颖、可靠性好、精度高。
● 选用了可靠性好、精度高的模拟量采样模块。
● 软件设计安全性高。
● 操作简单快捷、维护方便。
总结
主扇风机是煤矿的四大固定设备之一，担负着向井下输送新鲜空气，排出粉尘和污浊气流的重任。该风机在线监测和远程控制系统采用PLC变频器和计算机技术提高了通风系统可靠性和安全性，使设备的操作和维护更方便，节省能耗，同时也大大地提高了煤矿生产的安全系数，并提高了企业的生产效率和经济效益，具有很好的推广价值。
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