研华PAC产品在煤矿井下风机监控系统中的应用.doc

系统需求 煤矿井下主通风机在线监控系统通过对风井主扇风机各运行参数及风量的实时监控，确保通风系统稳定供风，减少瓦斯事故发生，保证安全生产。 随着煤矿生产规模的扩大、生产效率的提高，井下通风系统对通风设备的监测监控也提出了更高的要求。 1． 煤矿井下的环境恶劣，这在一般的工业场合是没有的，井下主通风机在线监控系统必须考虑这些因素。 震动：煤矿井下由于安装位置有限，设置的集中布置会造成靠近大功率设备的电气设备的震动会很大，要求风机自动化监控设备具有极强的抗震动性能； 干扰：煤矿井下的空间有限有时甚至是狭小，设备的安放位置有可能很集中，对于电气设备的电缆铺设有可能会相隔不远或是很近，大功率的用电设备与控制设备在一起，强电流高电压的动力电缆与控制电缆在一起，这样会有很大电磁干扰，所以在自动化设备的抗干扰方面应该注意； 机械强度：由于煤矿井下的特殊性，有可能会有塌方、冒顶、煤石跌落的情况发生，这就要求电气设备机械结构设计要有良好的机械强度，防止意外的发生带来的损害。 2、煤矿主通风机一般都在远离煤矿管理部门的井田边缘，通风设备的管理由于风量参数不能实现在线监测而成为煤矿自动化管理的薄弱环节，这就要求主通风机监控系统必须是集保护、检测、控制及远程数据传输和监控于一体的自动监测系统。 能够实现风机的自动监测、调节和保护，并实现就地人机界面监测； 能够进行故障诊断，预测风机使用寿命，预报维修极限等智能功能； 能够在远程监测风机状态，并及时进行状态维护。 3、我国目前的井下操作者的文化水平不是很高，对新科技的接受能力上不是很好，对于新设备的使用上有一个过程，所以这就要求电气设计上要下一番功夫。这就要求人机交互良好。 智能化，“傻瓜”化：电气设备的操作要尽可能的简化，切忌繁琐，操作步骤尽可能要少； 人机界面良好：首先人机界面的中文显示是必要的，也是必须的，所以人机设备要支持中文系统。 故障信息直观、示意性强：因为对于煤矿来讲，是追求产量的最大化，所以任何哪怕是一分钟的故障停机都是不希望的，当然设备不发生故障不可能，但发生了故障如何在最短的时间之内排除这是非常关键的，所以希望能在人机界面设计上要智能化，“傻瓜”化，发生故障后，要很直观的告诉操作者什么设备发生了什么样的故障，如果有可能还可以告诉操作者原因及处理方法。 4、设备的容错能力要强：电气设备的设计上应该屏蔽一切有可能的人为误操作，并在井下发生供电故障的情况下应该能正常。 为了最大限度的减少设备的故障停机时间，增加设备的平均无故障时间，如果可以，在考虑成本的前提下，可以增加一些冗余与备用。 系统描述 矿井主通风机自动监控系统以控制器为核心，主要由信号监测装置、传感器、PAC、通信装置、上位机及其它设备组成，可分为风机变电站监控系统和风机风速、负压、振动、风机电机温度监控系统。 风机数据采集和控制系统：采用研华PAC产品APAX-5520KW实现对各设备状态的数据采集和控制。APAX-5520KW系列，主要由CPU、数字量输入输出、模拟量输入输出、通信单元等模块组成。APAX-5520KW通过工业以太网接口连接到上位机或矿统调系统。同时，通过以太网数据采集模块ADAM-6000系列模块实现了其它分散点数据的采集，并与上位机系统连接。 本地服务器：本地服务器是由工业级嵌入式工业电脑UNO-2170和基于以太网组态软件WebAccess组成的上位机系统。本地服务器实现数据分析、处理和故障诊断，并提供维护信息。人机界面实现监测参数的实时显示，并将监测参数存储到数据库中；同时以数据、趋势图及报表等多种方式实现风机运行参数监测结果的再现。 数据远传系统：数据远传系统由WebAccess组态软件和GPRS无限工业模块EKI-1321组成，实现了风机数据的远传，并与矿山管理系统无缝连接。 高开柜监控系统高压部分采用微机保护单元，该单元可就地显示相电压、线电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等参数，通过RS485、网络通讯，把本地数据发送到上位机，在上位机实现综合智能监测与控制。 主要功能描述： WebAccess能现场和远程实时自动监测和记录主扇运行时的风量、风速、风压（全压、静压）、效率、转速、绕组温度、各轴承温度、润滑油供油温度和压力、各种电量参数（如电机运行电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、累计电量等）等参数值，并自动生成表格或历史曲线；风机的运行状态包括风机运行状态（旋转风叶、风流方向），风门位置、油泵运行状态、高压开关状态等。 实时直观、清晰的模拟显示主通风机的运行状态图。 设备控制功能，在计算机上可直接控制风机、风门、水泵、油泵等设备的开停；如果软启动有故障时，可实现在操作台直接启动；同时为防止随意操作控制，系统设有安全操作权限。在计算机控制下，实现一键倒机，并要求在10分钟内实现