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摘 要: 采纳全数字晶闸管直流调速操纵技能和盘算机(可编程操纵器)操纵技能，采纳组态王组态软件，应用冗余技能，实现主通风机主动化操纵，完成主通风机的操纵、维护和监测。

要害词：全数字；可编程操纵器；组态；冗余

1 课题的提出

矿井主通风机的安全运转是保证矿井安全生产的首要因素。我矿七采风机电控体系是20世纪70年代产品，存在技能设备后进、稳固性差、故障点多、不节能、操作不简便、不易实现主动化操纵和监控等毛病，对风机的安全运行已构成要挟。针对上述问题抉择对七采风机房2台风机电控体系进行改革，实现风机主动化操纵，确保风机安全运转，保证矿井的通风安全。

2 课题的实行计划

经过凋研剖析对比，选用了“上海中地主动化科技有限公司”生产的KGKD1—200型励磁操纵柜、低压主动化操纵柜。

本计划由操纵体系、监控体系、励磁及配电体系组成，其中操纵体系由XFKZ—2型PLC操纵柜、组合操作台组成；监控体系由2台上位机组成；励磁及配电体系由2台励磁操纵柜、风门绞车就地操纵箱组成。

2006年5月5日~6月25日，组织工程技能人员对七采风机励磁柜电控体系及低压操纵体系进行了安装调试。

2.1 安装主动化操纵体系

采纳PLC集中操纵，采集各风门到位信号、各传感器模仿量信号、高压开关柜开关量信号，实现主动操纵。安装风门绞车就地操纵箱。撤除8台旧低压开关柜，撤除倒机风门、反风风门低压配电盘。

XFKZ—2型PLC操纵柜(简称操纵柜)功效及技能参数：

① 操纵方法：集控、检修、手动、就地。

② 输入电源等级：AC220V，50Hz，直流操纵电源：DC24V／10A。

③ 内装PLC、中间继电器，监控I／O输入输出点数单台最高可达500点。

④ 设计有电源输入隔离装置、短路维护。

⑤ 装备运行状况唆使。

⑥ 可编程操纵器PLC。

可编程操纵器是全体体系的操纵核心，必需稳固、可靠、高速，采纳A-B公司高性能PLC，具有极高的性价比。

2.2 安装1台直流电源柜

为了确保PLC的安全和可靠运行，为体系供应纯净稳固的电源，选用在线式不间断电源(UPS) 1个，外配1个装20 Ah电池20个的电池箱，容量6 kVA，满载继续光阴1 h。交换操纵电源须要相互独立的AC220V电源进线，只要检测到目前有电的进线电源断电，PLC将切换到另一路进线，以保证UPS的输入。

在线式UPS的零光阴转换功效，电源切换的瞬时断电光阴将变得无足轻重。斟酌到万一UPS 毁坏,供应1条直接从本柜进线向直流开关电源模块供电的旁路通道。

操纵柜的交换电源入口处的防雷模块可以防止外部电涌的冲击对柜体内装备的侵害。

直流操纵电源由2块24V／10A的开关电源模块构成冗余体系，提提供PLC、智能电量表、输入输出继电器、变送器等电源。

2.3 安装了2台KGKD1—200型风机励磁柜

撤除2台125 kVA整流变压器，撤除2台200 kVA低压变压器，新励磁操纵柜的重要性能如下：采纳德国西门子公司原装进口的6RA7028—6DS22直流调速器，其技能参数为： 输入电压3AC400V(—20％~+15％)；输入电流90 A； 输出电压0~485 V，无级可调。

1#风机和2#风机各配置1台励磁柜，可自由调节输出电压的大小，便利可靠。 工作方法：用PLC柜门的选择开关选择本台风机的工作方法，辨别为集控、主动、手动和检修4种工作方法。

（1） 主动方法

如果PLC柜门的“主动灯”亮，表现此PLC所监控的风机具备了主动运行的必要条件，例如电机高压启动柜、本风机的操纵系数没以故障报警，泵站就地柜在主动方法，励磁操纵柜在远方主动操纵状况，电机高压启动柜断路器在远控待命状况，本机风门操纵回路没以故障等等，如此可以进行主动方法运行。

主动方法下有2种操作方式：① 操作员在操作站的工控组态软件运行窗口，选择处于远控待命状况的风机，然后按“启动”按钮，启动此风机，按“结束”按钮，结束此风机。全体起停历程由主动运行程序操纵，包含励磁检验、励磁给定等历程，此时柜门下部的手动操作按钮无效。② 如果万一以太网断开，操作员可以通过柜门上的风机“启动结束”按钮，起停处于远控待命状况的本台风机。全体起停历程由主动运行程序操纵，此时柜门下部的手动操作按钮无效。

（2） 手动方法

当PLC或体系发生故障，不能进行主动运行程序操纵时的应急启动方法，此时，操作员通过柜门下部手动操作按钮，如“合闸”、 “分闸”按钮，起停风机电机， “打开”、 “关闭”按钮操纵风门开闭。

（3） 检修方法

对本台风机体系处于不可操作状况，用于装备检修或装备调试时，防止风机的意外自启动，同样也可以作为紧迫结束使用。用户如果在对风机运行工况有充沛理解的根基上，可以直接就地操作本台风机的装备。

（4） 集控方法（参见图1）

图1

由于采纳了网络式构成体系，所以数据流通路扩大为3条，任意1条数据流都能完成数据交流。它们辨别为：

数据流一：1#PLC、2#PLC到上位机；

数据流二：1#PLC→LC→上位机；

数据流三：2#PLC→1#PLC→上位机。

工控机配置：① 研华工控机，光电键盘，光电鼠标；② P4级／硬盘／光驱／软驱／键盘／鼠标； ③ D—Link以太网卡，源新12×DVD；

集控方法相似于主动方法，集控方法是由远方(矿调度)来实现对本套风机体系的操纵，其他同主动方法。

2.4 安装后台监控体系

组合操作台人性化设计，台面2台风机操纵体系布局雅观，操作便利。操作台重要分为硬件和软件2大部分，硬件指2台式工业盘算机，软件指工程操纵组态软件。2台PLC通过以太网模块和2台工控机的以太网卡，以及集线器HUB组成1个小型局域网，PLC所收集的信息由工业以太网传送到工控机上，通过组态软件反应体系的各种运行信息、报警信息。

组态王组态软件。盘算机技能和网路技能的敏捷发展，为工业主动化开拓了宽阔发展的空间，为了实现体系的远程监控及诊断，便利快捷地组建优质高效的监控体系，并且易于被用户操作和使用，选用已经普遍利用于石油、电力、矿山等多种工程范畴组态王全中文工业主动化操纵组态软件作为体系监控软件的开发平台。

体系监控软件。每1个操作站安装同样的体系监控软件，由于采纳局域网与PLC进行联机，因此每个操作站可以同时监控2台风机，互为冗余。通常采纳1台作为主控机，1台作为监督机。

通过点击菜单的下拉菜单按钮，打开相应的窗口画面，功效介绍如下：

2.4.1 体系管理下拉菜单

(1) 用户窗口管理：可以打开、关闭任何1个本组态软件的窗口。

(2) 登录用户：经过授权的操作员输入密码后，主动方法下可以操控风机，否则仅能涉猎各个画面。

(3) 注销用户：防止非法操作人员操控风机。

(4) 修正密码：经过授权的操作员在登录后，可以修正自己的密码。

(5) 用户管理：只有管理员才气对授权操作员进行增添、剔除等操作。

(6) 退出体系：终止组态软件对体系的操纵权、监督权。

2.4.2 运行状况下拉菜单

(1) 运行窗口：此窗口是通电后主动加载窗口，视体系的主窗口，反应风机装备的运行状况，如通风是否处于运行状况、转向如何、风门的开闭状况、操作方法是主动还是手动、本次运行的继续光阴、润滑油泵利加热器状况、显示已运行风机电机的绕组和轴承的温度、风机主轴承的温度、风机的风量、风速、静压等。主动方法下，经过授权的操作员可以操控2台风门的开闭及风机的起停(就地箱也在主动时)。

(2) 实时报警：体系呈现故障报警时弹出此窗口，可以进行当前报警信息查询，如报警光阴、报警对象、报警类型、报警事件、报警界线值等，可进行报警应答，具有实时报警信息打印功效。

(3) 历史报警：可以查询过去所有的，或某段光阴内的已产生报警信息，如报警对象、开端光阴、应答光阴、收场光阴、报警值和报警阈值，可以进行窗口打印。

2.4.3 风机数据下拉菜单

(1) 风量风速：反应2个风机的风量、风速实时数据和实时曲线，察看它们的变革趋势。

(2) 静压效力：反应2个风机的静压、效力实时数据和实时曲线，察看它们的变革趋势。

(3) 历史数据：可以查询过去所有的，或某段光阴内的已赌咒的风机风量、风速、静压效力，可以进行窗口打印。

(4) 风机风量：显示当前运行电机的电压、电流、励磁电压、励磁电流，对电流和功率绘制实时曲线，察看它们的变革趋势。

2.4.4 温度数据下拉菜单

(1) 电机温度：2个窗口辨别对应1#和2# 风机，对电机的绕组和前后轴承温度实时显示。

(2) 风机温度：2个窗口辨别对应1#和2# 风机，对风机的主轴承温度实时显示。

(3) 历史数据：2个窗口辨别对应1#和2#风机，对电机的绕组和前后轴承温度、对风机 的主轴承温度，进行所有的，或某段光阴内数据查询，可以进行窗口打印。

2.4.5 装备状况下拉菜单

(1) 风门柜：反应驱动风门运行状况，风门的开闭到位情形。

(2) 励磁操纵柜：反应励磁操纵的各种运行状况，电流、电压变革情形

2.4.6 其他下拉菜单

(1) 辅助：为操作人员供应操作辅助。

(2) 关于：供应体系呈现问题时与厂家接洽的方式。

① 维护和监测。由于风机对于矿井安全生产的意义至关首要，因此设有完备的维护功效，以防止风机的毁坏，保证井下通风正常。

② 风机温度维护。风机3个主轴承预置PT100(0~200 ℃)温度电阻CT001、CT002、 CT003，温度大于85 ℃时体系报警，温度大于100 ℃时体系跳闸断电。

③ 电机温度维护。电机两侧轴承预置PT100(0~200 ℃)温度电阻CT004、CT005，温度大于85 ℃时体系报警，温度大于90 ℃时体系跳闸断电。

电机定子每相绕组预置1个PT100(0～200 ℃) 温度电阻CT006、CT007、CT008，温度大于120 ℃时体系报警，温度大于125 ℃时体系跳闸断电。

3 利用情形

协庄矿主通风机电控主动化体系自2006年 6月底投入运转以来，从运转情形看，体系运行正常，未产生运行故障和停机现象，工作性能可靠，未产生任何装备和安全事故；运行参数及工况符合请求，运行安稳，操纵性能好；在运转中通过故障监测显示功效和报警功效随时显示全体运行历程中呈现的各种故障和问题，缩短了保护光阴、下降了处置故障的难度，大大进步了通风机运行的安全性、可靠性，确保了矿井主通风机的安全运行。

（1) 主动化操纵体系，PLC集中操纵，各风门到位信号、各传感器模仿量信号高压开关柜开关量信号正确可靠，主动化程序运行正常。

（2) 直流电源柜输出电源稳固，确保了PLC的安全和可靠运行，供应了不间断操纵电源。

（3) KGKD1—200型风机励磁柜，可自由调节输出电压的大小，便利可靠。集控、主动、手动和检修4种工作方法皆动作正常可靠。

（4) 后台监控体系，组合操作台人性化设汁，台面2台风机操纵体系布局雅观，操作便利。通过组态软件反应体系的各种运行信息、报警信息通过实践正确无误。

4 结论与后果

七采风机主动化体系改革后运行安稳，取得了明显的社会效益和经济效益。

4.1 社会效益

（1) 通过增设6RA70微机维护装置杜绝了原开关柜维护装置不机动、不可靠的问题，确保了风机的运行安全。

（2) 通过实现供电主动化，减轻了职工的劳动强度，改进了职工的作业环境。

（3) 通过装设“后台操作” 实现了风机运行参数的24 h检测，产生事故时能够及时报警，并能够显示事故地点及故障类型，便于工作人员及时处置，缩短了事故处置光阴，确保了风机安全运转和矿井通风安全。

4.2 经济效益

撤除了2台180 kVA整流变压器，变压器损耗 180×8％=14．4 kW,年节省电量：14．4×24×365=126 144 kW·h， 年节省电费：126 144 kW·h×0．39=49 196元。由200 kVA变压器调换为63 kVA变压器，可下降损耗(200-63)×9％=10．96 kW， 年节省电量：10．96×24×365=960 101 kW·h， 年节省电费：96 010 kW·h×0．39=37 444元，两项合计年节省电费86 640元；通过对励磁柜、低压柜的调换，增添了装备的稳固性，下降了事故率，减少了维修费用，年节省各项维修费用2万余元；年节省电费和维修费用共计10万余元，经济效益非常可观。

第一作者简介：王维 （1970—），男,大学学历，现任协庄煤矿副矿长，曾在省级刊物发表论文多篇。