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摘 要: 采納全數(shù)字晶閘管直流調(diào)速操縱技能和盤算機(jī)(可編程操縱器)操縱技能，采納組態(tài)王組態(tài)軟件，應(yīng)用冗余技能，實現(xiàn)主通風(fēng)機(jī)主動化操縱，完成主通風(fēng)機(jī)的操縱、維護(hù)和監(jiān)測。

要害詞：全數(shù)字；可編程操縱器；組態(tài)；冗余

1 課題的提出

礦井主通風(fēng)機(jī)的安全運轉(zhuǎn)是保證礦井安全生產(chǎn)的首要因素。我礦七采風(fēng)機(jī)電控體系是20世紀(jì)70年代產(chǎn)品，存在技能設(shè)備后進(jìn)、穩(wěn)固性差、故障點多、不節(jié)能、操作不簡便、不易實現(xiàn)主動化操縱和監(jiān)控等毛病，對風(fēng)機(jī)的安全運行已構(gòu)成要挾。針對上述問題抉擇對七采風(fēng)機(jī)房2臺風(fēng)機(jī)電控體系進(jìn)行改革，實現(xiàn)風(fēng)機(jī)主動化操縱，確保風(fēng)機(jī)安全運轉(zhuǎn)，保證礦井的通風(fēng)安全。

2 課題的實行計劃

經(jīng)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(chǎn)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(jiān)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(jiān)控體系由2臺上位機(jī)組成；勵磁及配電體系由2臺勵磁操縱柜、風(fēng)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(fēng)機(jī)勵磁柜電控體系及低壓操縱體系進(jìn)行了安裝調(diào)試。

2.1 安裝主動化操縱體系

采納PLC集中操縱，采集各風(fēng)門到位信號、各傳感器模仿量信號、高壓開關(guān)柜開關(guān)量信號，實現(xiàn)主動操縱。安裝風(fēng)門絞車就地操縱箱。撤除8臺舊低壓開關(guān)柜，撤除倒機(jī)風(fēng)門、反風(fēng)風(fēng)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(shù)：

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(nèi)裝PLC、中間繼電器，監(jiān)控I／O輸入輸出點數(shù)單臺最高可達(dá)500點。

④ 設(shè)計有電源輸入隔離裝置、短路維護(hù)。

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(wěn)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(yīng)純凈穩(wěn)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(xù)光陰1 h。交換操縱電源須要相互獨立的AC220V電源進(jìn)線，只要檢測到目前有電的進(jìn)線電源斷電，PLC將切換到另一路進(jìn)線，以保證UPS的輸入。

在線式UPS的零光陰轉(zhuǎn)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(yīng)1條直接從本柜進(jìn)線向直流開關(guān)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(nèi)裝備的侵害。

直流操縱電源由2塊24V／10A的開關(guān)電源模塊構(gòu)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(fēng)機(jī)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(jìn)口的6RA7028—6DS22直流調(diào)速器，其技能參數(shù)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(diào)。

1#風(fēng)機(jī)和2#風(fēng)機(jī)各配置1臺勵磁柜，可自由調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，便利可靠。 工作方法：用PLC柜門的選擇開關(guān)選擇本臺風(fēng)機(jī)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(xiàn)此PLC所監(jiān)控的風(fēng)機(jī)具備了主動運行的必要條件，例如電機(jī)高壓啟動柜、本風(fēng)機(jī)的操縱系數(shù)沒以故障報警，泵站就地柜在主動方法，勵磁操縱柜在遠(yuǎn)方主動操縱狀況，電機(jī)高壓啟動柜斷路器在遠(yuǎn)控待命狀況，本機(jī)風(fēng)門操縱回路沒以故障等等，如此可以進(jìn)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(tài)軟件運行窗口，選擇處于遠(yuǎn)控待命狀況的風(fēng)機(jī)，然后按“啟動”按鈕，啟動此風(fēng)機(jī)，按“結(jié)束”按鈕，結(jié)束此風(fēng)機(jī)。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(wǎng)斷開，操作員可以通過柜門上的風(fēng)機(jī)“啟動結(jié)束”按鈕，起停處于遠(yuǎn)控待命狀況的本臺風(fēng)機(jī)。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(dāng)PLC或體系發(fā)生故障，不能進(jìn)行主動運行程序操縱時的應(yīng)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(fēng)機(jī)電機(jī)， “打開”、 “關(guān)閉”按鈕操縱風(fēng)門開閉。

（3） 檢修方法

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

（4） 集控方法（參見圖1）

圖1

由于采納了網(wǎng)絡(luò)式構(gòu)成體系，所以數(shù)據(jù)流通路擴(kuò)大為3條，任意1條數(shù)據(jù)流都能完成數(shù)據(jù)交流。它們辨別為：

數(shù)據(jù)流一：1#PLC、2#PLC到上位機(jī)；

數(shù)據(jù)流二：1#PLC→LC→上位機(jī)；

數(shù)據(jù)流三：2#PLC→1#PLC→上位機(jī)。

工控機(jī)配置：① 研華工控機(jī)，光電鍵盤，光電鼠標(biāo)；② P4級／硬盤／光驅(qū)／軟驅(qū)／鍵盤／鼠標(biāo)； ③ D—Link以太網(wǎng)卡，源新12×DVD；

集控方法相似于主動方法，集控方法是由遠(yuǎn)方(礦調(diào)度)來實現(xiàn)對本套風(fēng)機(jī)體系的操縱，其他同主動方法。

2.4 安裝后臺監(jiān)控體系

組合操作臺人性化設(shè)計，臺面2臺風(fēng)機(jī)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(yè)盤算機(jī)，軟件指工程操縱組態(tài)軟件。2臺PLC通過以太網(wǎng)模塊和2臺工控機(jī)的以太網(wǎng)卡，以及集線器HUB組成1個小型局域網(wǎng)，PLC所收集的信息由工業(yè)以太網(wǎng)傳送到工控機(jī)上，通過組態(tài)軟件反應(yīng)體系的各種運行信息、報警信息。

組態(tài)王組態(tài)軟件。盤算機(jī)技能和網(wǎng)路技能的敏捷發(fā)展，為工業(yè)主動化開拓了寬闊發(fā)展的空間，為了實現(xiàn)體系的遠(yuǎn)程監(jiān)控及診斷，便利快捷地組建優(yōu)質(zhì)高效的監(jiān)控體系，并且易于被用戶操作和使用，選用已經(jīng)普遍利用于石油、電力、礦山等多種工程范疇組態(tài)王全中文工業(yè)主動化操縱組態(tài)軟件作為體系監(jiān)控軟件的開發(fā)平臺。

體系監(jiān)控軟件。每1個操作站安裝同樣的體系監(jiān)控軟件，由于采納局域網(wǎng)與PLC進(jìn)行聯(lián)機(jī)，因此每個操作站可以同時監(jiān)控2臺風(fēng)機(jī)，互為冗余。通常采納1臺作為主控機(jī)，1臺作為監(jiān)督機(jī)。

通過點擊菜單的下拉菜單按鈕，打開相應(yīng)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(guān)閉任何1個本組態(tài)軟件的窗口。

(2) 登錄用戶：經(jīng)過授權(quán)的操作員輸入密碼后，主動方法下可以操控風(fēng)機(jī)，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(fēng)機(jī)。

(4) 修正密碼：經(jīng)過授權(quán)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(quán)操作員進(jìn)行增添、剔除等操作。

(6) 退出體系：終止組態(tài)軟件對體系的操縱權(quán)、監(jiān)督權(quán)。

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(yīng)風(fēng)機(jī)裝備的運行狀況，如通風(fēng)是否處于運行狀況、轉(zhuǎn)向如何、風(fēng)門的開閉狀況、操作方法是主動還是手動、本次運行的繼續(xù)光陰、潤滑油泵利加熱器狀況、顯示已運行風(fēng)機(jī)電機(jī)的繞組和軸承的溫度、風(fēng)機(jī)主軸承的溫度、風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)速、靜壓等。主動方法下，經(jīng)過授權(quán)的操作員可以操控2臺風(fēng)門的開閉及風(fēng)機(jī)的起停(就地箱也在主動時)。

(2) 實時報警：體系呈現(xiàn)故障報警時彈出此窗口，可以進(jìn)行當(dāng)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(jìn)行報警應(yīng)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(nèi)的已產(chǎn)生報警信息，如報警對象、開端光陰、應(yīng)答光陰、收場光陰、報警值和報警閾值，可以進(jìn)行窗口打印。

2.4.3 風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)下拉菜單

(1) 風(fēng)量風(fēng)速：反應(yīng)2個風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)速實時數(shù)據(jù)和實時曲線，察看它們的變革趨勢。

(2) 靜壓效力：反應(yīng)2個風(fēng)機(jī)的靜壓、效力實時數(shù)據(jù)和實時曲線，察看它們的變革趨勢。

(3) 歷史數(shù)據(jù)：可以查詢過去所有的，或某段光陰內(nèi)的已賭咒的風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)速、靜壓效力，可以進(jìn)行窗口打印。

(4) 風(fēng)機(jī)風(fēng)量：顯示當(dāng)前運行電機(jī)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(shù)據(jù)下拉菜單

(1) 電機(jī)溫度：2個窗口辨別對應(yīng)1#和2# 風(fēng)機(jī)，對電機(jī)的繞組和前后軸承溫度實時顯示。

(2) 風(fēng)機(jī)溫度：2個窗口辨別對應(yīng)1#和2# 風(fēng)機(jī)，對風(fēng)機(jī)的主軸承溫度實時顯示。

(3) 歷史數(shù)據(jù)：2個窗口辨別對應(yīng)1#和2#風(fēng)機(jī)，對電機(jī)的繞組和前后軸承溫度、對風(fēng)機(jī) 的主軸承溫度，進(jìn)行所有的，或某段光陰內(nèi)數(shù)據(jù)查詢，可以進(jìn)行窗口打印。

2.4.5 裝備狀況下拉菜單

(1) 風(fēng)門柜：反應(yīng)驅(qū)動風(fēng)門運行狀況，風(fēng)門的開閉到位情形。

(2) 勵磁操縱柜：反應(yīng)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(yīng)操作輔助。

(2) 關(guān)于：供應(yīng)體系呈現(xiàn)問題時與廠家接洽的方式。

① 維護(hù)和監(jiān)測。由于風(fēng)機(jī)對于礦井安全生產(chǎn)的意義至關(guān)首要，因此設(shè)有完備的維護(hù)功效，以防止風(fēng)機(jī)的毀壞，保證井下通風(fēng)正常。

② 風(fēng)機(jī)溫度維護(hù)。風(fēng)機(jī)3個主軸承預(yù)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(jī)溫度維護(hù)。電機(jī)兩側(cè)軸承預(yù)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(jī)定子每相繞組預(yù)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(xié)莊礦主通風(fēng)機(jī)電控主動化體系自2006年 6月底投入運轉(zhuǎn)以來，從運轉(zhuǎn)情形看，體系運行正常，未產(chǎn)生運行故障和停機(jī)現(xiàn)象，工作性能可靠，未產(chǎn)生任何裝備和安全事故；運行參數(shù)及工況符合請求，運行安穩(wěn)，操縱性能好；在運轉(zhuǎn)中通過故障監(jiān)測顯示功效和報警功效隨時顯示全體運行歷程中呈現(xiàn)的各種故障和問題，縮短了保護(hù)光陰、下降了處置故障的難度，大大進(jìn)步了通風(fēng)機(jī)運行的安全性、可靠性，確保了礦井主通風(fēng)機(jī)的安全運行。

（1) 主動化操縱體系，PLC集中操縱，各風(fēng)門到位信號、各傳感器模仿量信號高壓開關(guān)柜開關(guān)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(wěn)固，確保了PLC的安全和可靠運行，供應(yīng)了不間斷操縱電源。

（3) KGKD1—200型風(fēng)機(jī)勵磁柜，可自由調(diào)節(jié)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(jiān)控體系，組合操作臺人性化設(shè)汁，臺面2臺風(fēng)機(jī)操縱體系布局雅觀，操作便利。通過組態(tài)軟件反應(yīng)體系的各種運行信息、報警信息通過實踐正確無誤。

4 結(jié)論與后果

七采風(fēng)機(jī)主動化體系改革后運行安穩(wěn)，取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

4.1 社會效益

（1) 通過增設(shè)6RA70微機(jī)維護(hù)裝置杜絕了原開關(guān)柜維護(hù)裝置不機(jī)動、不可靠的問題，確保了風(fēng)機(jī)的運行安全。

（2) 通過實現(xiàn)供電主動化，減輕了職工的勞動強(qiáng)度，改進(jìn)了職工的作業(yè)環(huán)境。

（3) 通過裝設(shè)“后臺操作” 實現(xiàn)了風(fēng)機(jī)運行參數(shù)的24 h檢測，產(chǎn)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(fēng)機(jī)安全運轉(zhuǎn)和礦井通風(fēng)安全。

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

第一作者簡介：王維 （1970—），男,大學(xué)學(xué)歷，現(xiàn)任協(xié)莊煤礦副礦長，曾在省級刊物發(fā)表論文多篇。