煤礦羅茨鼓風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

三葉羅茨風(fēng)機(jī)PLC遠(yuǎn)程控制柜工作原理及功能用途

山東錦工有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)羅茨風(fēng)機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備公司，位于有“鐵匠之鄉(xiāng)”之稱的山東省章丘市相公鎮(zhèn)，近年來(lái)，錦工致力于新產(chǎn)品的研發(fā)，新產(chǎn)品雙油箱羅茨鼓風(fēng)機(jī)、水冷羅茨鼓風(fēng)機(jī)、油驅(qū)羅茨鼓風(fēng)機(jī)、低噪音羅茨鼓風(fēng)機(jī)，贏得了市場(chǎng)好評(píng)和認(rèn)可。此類(lèi)產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于電力、污水處理、環(huán)保、化工、鋼鐵、建材、農(nóng)藥、制藥等行業(yè)。產(chǎn)品和服務(wù)遠(yuǎn)銷(xiāo)全國(guó)各地及東南亞，深受客戶好評(píng)。

PLC帶負(fù)載能力較強(qiáng)，又同時(shí)具有邏輯處理功能和數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，能夠適用在各種工業(yè)數(shù)字控制環(huán)境下，并且一般可以直接驅(qū)動(dòng)電磁閥和交流接觸器等。隨著PLC通信能力和網(wǎng)絡(luò)模塊的增強(qiáng)，可以很方便就能組成各種控制組或控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。
PLC選型需從兩個(gè)方面考慮。其一，所選PLC的I/O點(diǎn)數(shù)不僅要能滿足應(yīng)用的需求，并且要留有適當(dāng)?shù)挠嗔?。通常在選用時(shí)只需要在輸入輸出點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上再增加10%～20%的余量作為估算數(shù)據(jù)即可。其二，選用的PLC存儲(chǔ)器的容量無(wú)需太大，能滿足程序的存儲(chǔ)即可，但同樣也要留有一定儲(chǔ)器余量。其估算數(shù)據(jù)同時(shí)與數(shù)字量和模擬量的I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求等相關(guān)。通常選用芯片的存儲(chǔ)量為數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，再加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，另外再加此數(shù)的25%作為余量。
綜合考慮本應(yīng)用的實(shí)際情況，型號(hào)S7-300系列的PLC不僅具備強(qiáng)大的穩(wěn)定性、豐富的擴(kuò)展性、充足的指令集等功能外，并同時(shí)滿足本系統(tǒng)所需I/O點(diǎn)數(shù)、存儲(chǔ)器的容量、兼顧了適當(dāng)?shù)墓δ苋哂嗪徒?jīng)濟(jì)性，因此本系統(tǒng)選用S7-CPU315作為核心微控制器。
2羅茨鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)
本羅茨鼓風(fēng)機(jī)組由四個(gè)機(jī)組組成，各機(jī)組均能夠完成對(duì)各自機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)控制，檢測(cè)數(shù)據(jù)包括壓力傳感器的測(cè)量值、溫度傳感器的測(cè)量值、電流互感感器的測(cè)量值、電壓互感感器的測(cè)量值等，核心組建控制柜采用英格索蘭公司的SG控制器。各傳感器采集到的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)SG控制器送到PLC中，在PLC中完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，顯示在控制機(jī)房中的上位機(jī)里。同時(shí)操作人員還可以根據(jù)管網(wǎng)壓力等相關(guān)參數(shù)的監(jiān)測(cè)情況對(duì)羅茨鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)備手動(dòng)執(zhí)行啟動(dòng)、停止等操作行為?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
控制系統(tǒng)可劃分為3層，如下：
現(xiàn)場(chǎng)控制層主要通過(guò)自帶的SG控制器與各傳感器相連，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)或遠(yuǎn)程命令進(jìn)行本地控制。監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)有排氣壓力、排氣溫度、冷卻水溫度、電機(jī)定子溫度、風(fēng)包溫度、潤(rùn)滑油溫度、冷卻水壓力、潤(rùn)滑油壓力檢測(cè)等。根據(jù)設(shè)定參數(shù)，通過(guò)SG控制器控制羅茨鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。
中央監(jiān)測(cè)層的主體是PLC控制器，主要負(fù)責(zé)接收現(xiàn)場(chǎng)控制層中傳過(guò)來(lái)的風(fēng)機(jī)信號(hào)參數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理將數(shù)據(jù)送到遠(yuǎn)程控制層的上位機(jī)里，同時(shí)接受上位機(jī)對(duì)風(fēng)機(jī)啟停、反轉(zhuǎn)及調(diào)速等控制指令，執(zhí)行內(nèi)部梯形圖程序?qū)Ψ终局械娘L(fēng)機(jī)分別操作，另外在包含有PLC的在線監(jiān)測(cè)柜中還連接著一些輔助設(shè)備，如小型斷路器、熔斷器、中間繼電器及端子排等，對(duì)PLC中關(guān)于開(kāi)關(guān)量和模擬量的內(nèi)部電路進(jìn)行保護(hù)，并保證其運(yùn)行平穩(wěn)。
遠(yuǎn)程監(jiān)控層主要通過(guò)位機(jī)組態(tài)軟件對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制層的操作，同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控羅茨鼓風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)狀態(tài)、設(shè)定好參數(shù)以及相關(guān)報(bào)警提示提示信息，更重要的是記錄整個(gè)羅茨鼓風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。對(duì)整個(gè)羅茨鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的操作均通過(guò)上位機(jī)對(duì)下位機(jī)發(fā)送操作指令，然后由下位機(jī)執(zhí)行各種控制，例如啟停、調(diào)度等。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到出現(xiàn)故障時(shí)，上位機(jī)同樣能夠即時(shí)顯示出故障時(shí)的參數(shù)值并發(fā)出相應(yīng)的聲光報(bào)警。由于設(shè)定好了故障提示參數(shù)，操作人員便可很容易發(fā)現(xiàn)具體的故障類(lèi)型，及時(shí)采取應(yīng)急控制措施，最大限度的減少系統(tǒng)損失。
3上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
上位機(jī)建立在Windows7操作系統(tǒng)平臺(tái)中，使用研華工控機(jī)作上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。羅茨鼓風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用“IFIX”監(jiān)控軟件可視化的監(jiān)控畫(huà)面在工控機(jī)上建立人機(jī)接口，有利于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控。IFIX具有一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Intellution工作臺(tái)，工作臺(tái)具有先進(jìn)完善的圖形生成功能。
組態(tài)軟件具有設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序豐富和組態(tài)方式靈活等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具備數(shù)據(jù)鏈接的功能。組態(tài)軟件通過(guò)I/O變量與外部設(shè)備連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，下位機(jī)則通
過(guò)485總線和上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了上位
機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。上位機(jī)的功能主要概括為以下四個(gè)方面：監(jiān)控畫(huà)面、報(bào)警系統(tǒng)、報(bào)表的打印和用戶權(quán)限管理。
3.1監(jiān)控畫(huà)面
監(jiān)控系統(tǒng)畫(huà)面由圖形編輯器中的基本元件或圖形庫(kù)中的對(duì)象制作而成，將相應(yīng)的變量與每個(gè)對(duì)象一對(duì)一連接，現(xiàn)場(chǎng)傳感器檢測(cè)到數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)PLC運(yùn)算處理后實(shí)時(shí)的顯示在畫(huà)面中。上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控畫(huà)面主要組成包括：主流程界面、參數(shù)設(shè)定界面、報(bào)警信息界面、趨勢(shì)曲線界面。操作員可以根據(jù)需要任意切換界面進(jìn)行查看。圖2主流程界面中，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示出了排氣壓力、排氣溫度、風(fēng)包溫度、羅茨鼓風(fēng)機(jī)電流等模擬量。
3.2報(bào)警系統(tǒng)
報(bào)警系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)對(duì)報(bào)警信息的編輯，具體包括被報(bào)警事件日期、時(shí)間、內(nèi)容以及當(dāng)時(shí)的變量值等。對(duì)于各種編輯的故障類(lèi)型的報(bào)警信息，根據(jù)報(bào)警提示可以很容易判斷具體的報(bào)警事件，能提高操作人員對(duì)事故的處理效率。
3.3報(bào)表的打印
監(jiān)控系統(tǒng)能提供實(shí)時(shí)報(bào)表打印，本系統(tǒng)能夠提供實(shí)時(shí)或是某個(gè)時(shí)段的報(bào)表打印，這個(gè)對(duì)分析系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)至關(guān)重要。羅茨鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是個(gè)相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)，因此發(fā)生故障的概率也會(huì)很高，一旦系統(tǒng)故障，有了實(shí)時(shí)報(bào)表的支撐，便可以迅速找到問(wèn)題的根源，分析出原因后進(jìn)一步改進(jìn)完善系統(tǒng)。
3.4用戶權(quán)限管理
設(shè)置了用戶權(quán)限管理后，要對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行控制操作，只有具有管理員權(quán)限的用戶在登陸后才可以。而不具有管理員權(quán)限的用戶就只能查看，這樣便可以合理有效的管理整個(gè)系統(tǒng)，不至于出現(xiàn)亂操作而引發(fā)的事故。
4結(jié)束語(yǔ)
煤礦生產(chǎn)中安全是最重要的，而一個(gè)智能高效的羅茨風(fēng)機(jī)系統(tǒng)是必不可少的。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控羅茨鼓風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)，在減輕了操作人員工作強(qiáng)度的同時(shí)，還可以有效避免人工操作出現(xiàn)的誤操作，降低操作人員的安全風(fēng)險(xiǎn)。并對(duì)提高整個(gè)煤礦羅茨鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的智能化程度和生產(chǎn)安全性具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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