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摘 要: 采納全數字晶閘管直流調速操縱技能和盤算機(可編程操縱器)操縱技能，采納組態王組態軟件，應用冗余技能，實現主通風機主動化操縱，完成主通風機的操縱、維護和監測。

要害詞：全數字；可編程操縱器；組態；冗余

1 課題的提出

礦井主通風機的安全運轉是保證礦井安全生產的首要因素。我礦七采風機電控體系是20世紀70年代產品，存在技能設備后進、穩固性差、故障點多、不節能、操作不簡便、不易實現主動化操縱和監控等毛病，對風機的安全運行已構成要挾。針對上述問題抉擇對七采風機房2臺風機電控體系進行改革，實現風機主動化操縱，確保風機安全運轉，保證礦井的通風安全。

2 課題的實行計劃

經過凋研剖析對比，選用了“上海中地主動化科技有限公司”生產的KGKD1—200型勵磁操縱柜、低壓主動化操縱柜。

本計劃由操縱體系、監控體系、勵磁及配電體系組成，其中操縱體系由XFKZ—2型PLC操縱柜、組合操作臺組成；監控體系由2臺上位機組成；勵磁及配電體系由2臺勵磁操縱柜、風門絞車就地操縱箱組成。

2006年5月5日~6月25日，組織工程技能人員對七采風機勵磁柜電控體系及低壓操縱體系進行了安裝調試。

2.1 安裝主動化操縱體系

采納PLC集中操縱，采集各風門到位信號、各傳感器模仿量信號、高壓開關柜開關量信號，實現主動操縱。安裝風門絞車就地操縱箱。撤除8臺舊低壓開關柜，撤除倒機風門、反風風門低壓配電盤。

XFKZ—2型PLC操縱柜(簡稱操縱柜)功效及技能參數：

① 操縱方法：集控、檢修、手動、就地。

② 輸入電源等級：AC220V，50Hz，直流操縱電源：DC24V／10A。

③ 內裝PLC、中間繼電器，監控I／O輸入輸出點數單臺最高可達500點。

④ 設計有電源輸入隔離裝置、短路維護。

⑤ 裝備運行狀況唆使。

⑥ 可編程操縱器PLC。

可編程操縱器是全體體系的操縱核心，必需穩固、可靠、高速，采納A-B公司高性能PLC，具有極高的性價比。

2.2 安裝1臺直流電源柜

為了確保PLC的安全和可靠運行，為體系供應純凈穩固的電源，選用在線式不間斷電源(UPS) 1個，外配1個裝20 Ah電池20個的電池箱，容量6 kVA，滿載繼續光陰1 h。交換操縱電源須要相互獨立的AC220V電源進線，只要檢測到目前有電的進線電源斷電，PLC將切換到另一路進線，以保證UPS的輸入。

在線式UPS的零光陰轉換功效，電源切換的瞬時斷電光陰將變得無足輕重。斟酌到萬一UPS 毀壞,供應1條直接從本柜進線向直流開關電源模塊供電的旁路通道。

操縱柜的交換電源入口處的防雷模塊可以防止外部電涌的沖擊對柜體內裝備的侵害。

直流操縱電源由2塊24V／10A的開關電源模塊構成冗余體系，提提供PLC、智能電量表、輸入輸出繼電器、變送器等電源。

2.3 安裝了2臺KGKD1—200型風機勵磁柜

撤除2臺125 kVA整流變壓器，撤除2臺200 kVA低壓變壓器，新勵磁操縱柜的重要性能如下：采納德國西門子公司原裝進口的6RA7028—6DS22直流調速器，其技能參數為： 輸入電壓3AC400V(—20％~+15％)；輸入電流90 A； 輸出電壓0~485 V，無級可調。

1#風機和2#風機各配置1臺勵磁柜，可自由調節輸出電壓的大小，便利可靠。 工作方法：用PLC柜門的選擇開關選擇本臺風機的工作方法，辨別為集控、主動、手動和檢修4種工作方法。

（1） 主動方法

如果PLC柜門的“主動燈”亮，表現此PLC所監控的風機具備了主動運行的必要條件，例如電機高壓啟動柜、本風機的操縱系數沒以故障報警，泵站就地柜在主動方法，勵磁操縱柜在遠方主動操縱狀況，電機高壓啟動柜斷路器在遠控待命狀況，本機風門操縱回路沒以故障等等，如此可以進行主動方法運行。

主動方法下有2種操作方式：① 操作員在操作站的工控組態軟件運行窗口，選擇處于遠控待命狀況的風機，然后按“啟動”按鈕，啟動此風機，按“結束”按鈕，結束此風機。全體起停歷程由主動運行程序操縱，包含勵磁檢驗、勵磁給定等歷程，此時柜門下部的手動操作按鈕無效。② 如果萬一以太網斷開，操作員可以通過柜門上的風機“啟動結束”按鈕，起停處于遠控待命狀況的本臺風機。全體起停歷程由主動運行程序操縱，此時柜門下部的手動操作按鈕無效。

（2） 手動方法

當PLC或體系發生故障，不能進行主動運行程序操縱時的應急啟動方法，此時，操作員通過柜門下部手動操作按鈕，如“合閘”、 “分閘”按鈕，起停風機電機， “打開”、 “關閉”按鈕操縱風門開閉。

（3） 檢修方法

對本臺風機體系處于不可操作狀況，用于裝備檢修或裝備調試時，防止風機的意外自啟動，同樣也可以作為緊迫結束使用。用戶如果在對風機運行工況有充沛理解的根基上，可以直接就地操作本臺風機的裝備。

（4） 集控方法（參見圖1）

圖1

由于采納了網絡式構成體系，所以數據流通路擴大為3條，任意1條數據流都能完成數據交流。它們辨別為：

數據流一：1#PLC、2#PLC到上位機；

數據流二：1#PLC→LC→上位機；

數據流三：2#PLC→1#PLC→上位機。

工控機配置：① 研華工控機，光電鍵盤，光電鼠標；② P4級／硬盤／光驅／軟驅／鍵盤／鼠標； ③ D—Link以太網卡，源新12×DVD；

集控方法相似于主動方法，集控方法是由遠方(礦調度)來實現對本套風機體系的操縱，其他同主動方法。

2.4 安裝后臺監控體系

組合操作臺人性化設計，臺面2臺風機操縱體系布局雅觀，操作便利。操作臺重要分為硬件和軟件2大部分，硬件指2臺式工業盤算機，軟件指工程操縱組態軟件。2臺PLC通過以太網模塊和2臺工控機的以太網卡，以及集線器HUB組成1個小型局域網，PLC所收集的信息由工業以太網傳送到工控機上，通過組態軟件反應體系的各種運行信息、報警信息。

組態王組態軟件。盤算機技能和網路技能的敏捷發展，為工業主動化開拓了寬闊發展的空間，為了實現體系的遠程監控及診斷，便利快捷地組建優質高效的監控體系，并且易于被用戶操作和使用，選用已經普遍利用于石油、電力、礦山等多種工程范疇組態王全中文工業主動化操縱組態軟件作為體系監控軟件的開發平臺。

體系監控軟件。每1個操作站安裝同樣的體系監控軟件，由于采納局域網與PLC進行聯機，因此每個操作站可以同時監控2臺風機，互為冗余。通常采納1臺作為主控機，1臺作為監督機。

通過點擊菜單的下拉菜單按鈕，打開相應的窗口畫面，功效介紹如下：

2.4.1 體系管理下拉菜單

(1) 用戶窗口管理：可以打開、關閉任何1個本組態軟件的窗口。

(2) 登錄用戶：經過授權的操作員輸入密碼后，主動方法下可以操控風機，否則僅能涉獵各個畫面。

(3) 注銷用戶：防止非法操作人員操控風機。

(4) 修正密碼：經過授權的操作員在登錄后，可以修正自己的密碼。

(5) 用戶管理：只有管理員才氣對授權操作員進行增添、剔除等操作。

(6) 退出體系：終止組態軟件對體系的操縱權、監督權。

2.4.2 運行狀況下拉菜單

(1) 運行窗口：此窗口是通電后主動加載窗口，視體系的主窗口，反應風機裝備的運行狀況，如通風是否處于運行狀況、轉向如何、風門的開閉狀況、操作方法是主動還是手動、本次運行的繼續光陰、潤滑油泵利加熱器狀況、顯示已運行風機電機的繞組和軸承的溫度、風機主軸承的溫度、風機的風量、風速、靜壓等。主動方法下，經過授權的操作員可以操控2臺風門的開閉及風機的起停(就地箱也在主動時)。

(2) 實時報警：體系呈現故障報警時彈出此窗口，可以進行當前報警信息查詢，如報警光陰、報警對象、報警類型、報警事件、報警界線值等，可進行報警應答，具有實時報警信息打印功效。

(3) 歷史報警：可以查詢過去所有的，或某段光陰內的已產生報警信息，如報警對象、開端光陰、應答光陰、收場光陰、報警值和報警閾值，可以進行窗口打印。

2.4.3 風機數據下拉菜單

(1) 風量風速：反應2個風機的風量、風速實時數據和實時曲線，察看它們的變革趨勢。

(2) 靜壓效力：反應2個風機的靜壓、效力實時數據和實時曲線，察看它們的變革趨勢。

(3) 歷史數據：可以查詢過去所有的，或某段光陰內的已賭咒的風機風量、風速、靜壓效力，可以進行窗口打印。

(4) 風機風量：顯示當前運行電機的電壓、電流、勵磁電壓、勵磁電流，對電流和功率繪制實時曲線，察看它們的變革趨勢。

2.4.4 溫度數據下拉菜單

(1) 電機溫度：2個窗口辨別對應1#和2# 風機，對電機的繞組和前后軸承溫度實時顯示。

(2) 風機溫度：2個窗口辨別對應1#和2# 風機，對風機的主軸承溫度實時顯示。

(3) 歷史數據：2個窗口辨別對應1#和2#風機，對電機的繞組和前后軸承溫度、對風機 的主軸承溫度，進行所有的，或某段光陰內數據查詢，可以進行窗口打印。

2.4.5 裝備狀況下拉菜單

(1) 風門柜：反應驅動風門運行狀況，風門的開閉到位情形。

(2) 勵磁操縱柜：反應勵磁操縱的各種運行狀況，電流、電壓變革情形

2.4.6 其他下拉菜單

(1) 輔助：為操作人員供應操作輔助。

(2) 關于：供應體系呈現問題時與廠家接洽的方式。

① 維護和監測。由于風機對于礦井安全生產的意義至關首要，因此設有完備的維護功效，以防止風機的毀壞，保證井下通風正常。

② 風機溫度維護。風機3個主軸承預置PT100(0~200 ℃)溫度電阻CT001、CT002、 CT003，溫度大于85 ℃時體系報警，溫度大于100 ℃時體系跳閘斷電。

③ 電機溫度維護。電機兩側軸承預置PT100(0~200 ℃)溫度電阻CT004、CT005，溫度大于85 ℃時體系報警，溫度大于90 ℃時體系跳閘斷電。

電機定子每相繞組預置1個PT100(0～200 ℃) 溫度電阻CT006、CT007、CT008，溫度大于120 ℃時體系報警，溫度大于125 ℃時體系跳閘斷電。

3 利用情形

協莊礦主通風機電控主動化體系自2006年 6月底投入運轉以來，從運轉情形看，體系運行正常，未產生運行故障和停機現象，工作性能可靠，未產生任何裝備和安全事故；運行參數及工況符合請求，運行安穩，操縱性能好；在運轉中通過故障監測顯示功效和報警功效隨時顯示全體運行歷程中呈現的各種故障和問題，縮短了保護光陰、下降了處置故障的難度，大大進步了通風機運行的安全性、可靠性，確保了礦井主通風機的安全運行。

（1) 主動化操縱體系，PLC集中操縱，各風門到位信號、各傳感器模仿量信號高壓開關柜開關量信號正確可靠，主動化程序運行正常。

（2) 直流電源柜輸出電源穩固，確保了PLC的安全和可靠運行，供應了不間斷操縱電源。

（3) KGKD1—200型風機勵磁柜，可自由調節輸出電壓的大小，便利可靠。集控、主動、手動和檢修4種工作方法皆動作正�？煽�。

（4) 后臺監控體系，組合操作臺人性化設汁，臺面2臺風機操縱體系布局雅觀，操作便利。通過組態軟件反應體系的各種運行信息、報警信息通過實踐正確無誤。

4 結論與后果

七采風機主動化體系改革后運行安穩，取得了明顯的社會效益和經濟效益。

4.1 社會效益

（1) 通過增設6RA70微機維護裝置杜絕了原開關柜維護裝置不機動、不可靠的問題，確保了風機的運行安全。

（2) 通過實現供電主動化，減輕了職工的勞動強度，改進了職工的作業環境。

（3) 通過裝設“后臺操作” 實現了風機運行參數的24 h檢測，產生事故時能夠及時報警，并能夠顯示事故地點及故障類型，便于工作人員及時處置，縮短了事故處置光陰，確保了風機安全運轉和礦井通風安全。

4.2 經濟效益

撤除了2臺180 kVA整流變壓器，變壓器損耗 180×8％=14．4 kW,年節省電量：14．4×24×365=126 144 kW·h， 年節省電費：126 144 kW·h×0．39=49 196元。由200 kVA變壓器調換為63 kVA變壓器，可下降損耗(200-63)×9％=10．96 kW， 年節省電量：10．96×24×365=960 101 kW·h， 年節省電費：96 010 kW·h×0．39=37 444元，兩項合計年節省電費86 640元；通過對勵磁柜、低壓柜的調換，增添了裝備的穩固性，下降了事故率，減少了維修費用，年節省各項維修費用2萬余元；年節省電費和維修費用共計10萬余元，經濟效益非�？捎^。

第一作者簡介：王維 （1970—），男,大學學歷，現任協莊煤礦副礦長，曾在省級刊物發表論文多篇。