Abstract: The mine ventilator online monitoring system is proposed in this paper by using

Siemens 1200PLC, MCGS configuration software, sensor technology and computer network

technology. It can real-time monitor the ventilator’s vibration such as flow, pressure, temperature,

gas concentration. It also can achieve control functions of one touch start-stop and one touch

rearrange.

Key words: PLC   Configurable software   Mine ventilator

【中图分类号】TP271 【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2017）11-0000-00

1 引言

矿井通风机作为煤矿安全生产最主要的运转设备之一，担负着井下排除粉尘、浑浊气流和传送新鲜气体的责任。传统的矿井通风机处于人工监测和控制，不但操作困难而且数据还会缺少实时性、准确性，已不能适应现代化的矿业发展要求^[1]。需要对矿井通风机的运行状态进行实时监测、判别，并得到相应准确的数据，然后进行及时的报警，让工作人员对故障进行处理，还可以实时的控制主通风机的启动、暂停及风门的开启和关闭^[2-3]。

本文以西门子1200PLC和MCGS组态软件为核心，通过安装各种传感器和执行机构，实现了矿井通风机的在线监控。

2 系统设计

2.1 系统需求

(1)控制功能：具备就地控制/就地集中控制/上位机控制三种工作方式，就地方式(检修方式)时各设备由设备本身的控制按钮操作，便于设备的检修；就地集中方式由PLC柜完成风机及辅助设备的协调控制；上位机控制方式时可在工控机上完成对风机的远程控制。可对变频器进行三种方式(就地、集中、上位机)的实时控制。无须人为干预，由下位机自动控制，根据设定好的风量自动调整风机转速。

(2)监测功能：实时监测通风机(设备)性能参数：矿井负压、流量、风速、全/静压等。实时监测风机配用电机的电气参数：电流、电压、功率。(由供电柜电量采集模块通过485方式上传)。实时监测设备的状态参数：振动烈度、定子及轴承温度。实时监测风门位置。对变频器进行实时进行模拟量、开关量的数据采集。(变频器提供DP通信口，或标准模拟量接口)。

(3)信息处理功能：数据实时显示、存储、查询、打印以及远程传输。对通风机运行故障在线报警(声光报警)；显示当前运行机号、正反转信号，风机开停状态；累计当前风机运行时间等。

2.2 系统结构

系统整体结构参见图1所示。

系统结构可分为现场传感层、中间控制层、上位显示层。其中现场传感器层主要由各种传感器组成，用于检测通风机的各种参数(流量、压力、振动、风门位置、电流、电压等)；中间控制层由PLC控制柜组成，主要完成对现场传感层数据的接收、处理和上传，同时根据控制要求对现场执行机构进行启停控制；上位机显示层由触摸屏和上位机组成，主要用于各种数据的呈现、报警、存储、报表等功能。

PLC及软件清单如表1所示。

表1  PLC及软件清单

3 PLC软件设计

通风机监控系统的程序设计主要包括：风机启停控制、数据的采集处理以及故障的报警处理等。风机的启动和停止控制中采用的控制方式是就地的手动控制和PLC与上位机完成的自动控制。手动控制是在监控系统的控制功能被限制的情况下，由相关的技术人员亲自进行手动操作。与手动控制不同，自动控制是首先要求上位机向下发出指令，PLC接收指令后结合其内部的逻辑程序，最终完成对风机的自动控制。这两种控制模式的相互切换是由矿井通风机柜上的转换开关完成的，并且这两种模式之间是互锁的关系。图2所示为矿井通风机控制方式流程图。

4 MCGS组态设计

本文所采用的是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的MCGS组态软件，该软件是基于Windows平台的，用于快速构成和生成上位机监控系统的组态软件，它可以对现场的数据进行采集与监测、前端数据的处理与控制。

触摸屏部分界面参见图3所示；上位机部分界面参见图4所示。

5 结束语

本文介绍了基于西门子PLC和MCGS组态软件的矿井通风机在线监控系统。系统能够实现通风机各种执行机构的自动控制，实时监测通风机各种关键参数，同时具备故障报警功能。本系统具有结构简单、可靠性高、功能齐全等特点，其应用能够大大提高矿井通风机运行的安全可靠性，亦可作为数字化智慧矿山的重要组成部分，具有良好的推广性。

参考文献

[1]杨军金,傅成华,董子琦.基于物联网的矿井通风机监控系统研究[J].电视技术,2015, 39(1):139-141.

[2]郝迎吉,侯雅丽,张成.基于PLC和MCGS的通风机监控系统设计[J].煤矿机械,2015, 36(6):283-286.

[3]吴新忠,徐玲,张海龙,等.施耐德QUANTUM PLC硬冗余技术在煤矿主通风机监控系统中的应用研究[J].煤矿机械, 2015, 36(4):259-260.

作者简介

赵春生 （1988—） 男 工学学士 工程师 研究方向：工业装备工程领域