煤礦主扇風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)方案資料

1、XX煤礦主扇風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)版本：文檔編號(hào)：BLJK南京北路自動(dòng)化系統(tǒng)有限責(zé)任公司2012年6月南京北路自動(dòng)化系統(tǒng)有限責(zé)任公司位于南京江寧經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，是南京市高新技術(shù)企業(yè)?，F(xiàn)有高級(jí)工程師、工程師及其他專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員260余名。是專(zhuān)業(yè)從事煤礦通信、自動(dòng)化、信息化產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售及服務(wù)的高科技公司。公司在南京、徐州建有研發(fā)中心，自主研發(fā)、生產(chǎn)煤礦安全數(shù)字廣播系統(tǒng)、煤礦人員定位考勤管理系統(tǒng)、礦用無(wú)線通信系統(tǒng)、無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)、礦用千兆 工業(yè)以太網(wǎng)及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等一系列滿(mǎn)足煤礦自動(dòng)化、信息化發(fā)展需要的產(chǎn) 品。公司生產(chǎn)的產(chǎn)品已在全國(guó)800多個(gè)煤礦獲得了成功應(yīng)用。公司以滿(mǎn)足客戶(hù)需求為

2、己任，不斷生產(chǎn)高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品，為客戶(hù)創(chuàng)造價(jià)值。南京北路自動(dòng)化系統(tǒng)有限責(zé)任公司聯(lián)系地址：南京市江寧開(kāi)發(fā)區(qū)菲尼克斯路99號(hào)郵政編碼：211106電話號(hào)碼：（025）傳真：（025）郵件地址：客戶(hù)服務(wù)電話：400-611-5166概述風(fēng)井主扇風(fēng)機(jī)是全礦生產(chǎn)中的特大型重要負(fù)荷關(guān)鍵設(shè)備，它的正常運(yùn)行是礦井得以連續(xù)安全生產(chǎn) 的最根本保證。主扇風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)由PLC、工控機(jī)監(jiān)控站、以太網(wǎng)交換機(jī)以及若干壓力、溫度、振動(dòng)傳感器等組成。采用工控界成熟的PLC加上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控模式，構(gòu)成互備的風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)，采用以太網(wǎng)傳輸平臺(tái)，任一監(jiān)控站可以同時(shí)監(jiān)控兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)利用傳感器檢測(cè)、信號(hào)處理、計(jì) 算機(jī)技術(shù)和風(fēng)機(jī)

3、的有關(guān)技術(shù)，對(duì)風(fēng)壓、風(fēng)速、主通風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、正反轉(zhuǎn)狀態(tài)、電機(jī)定子溫度、 軸承溫度等通風(fēng)機(jī)性能參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。主扇風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)能夠在生產(chǎn)過(guò)程中隨時(shí)掌握通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，改變傳統(tǒng)的設(shè)備管理方 式，提高了通風(fēng)設(shè)備的自動(dòng)化管理水平，有力地保證了通風(fēng)機(jī)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行，為設(shè)備的 管理和維修提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)依據(jù)煤礦安全規(guī)程煤礦設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50215-2005爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備通用要求GB爆炸性環(huán)境用防爆電氣設(shè)備礦用一般型電氣設(shè)備GB/T 12173-2008煤礦通信、檢測(cè)、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求MT 209-1990通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50055-19

4、93礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50070-2009職業(yè)安全健康管理體系指導(dǎo)意見(jiàn)和職業(yè)安全健康管理體系審核規(guī)范工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)際商務(wù)建筑布線標(biāo)準(zhǔn)電氣裝置安裝工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB 50254GB 50255-1996工業(yè)安裝工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB 50252-2010系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)遵循以下原則：解決就地控制存在的事故隱患，減少各設(shè)備之間相互脫節(jié)、無(wú)法充分發(fā)揮效率的缺點(diǎn)；具有高度的可靠性和工作的連續(xù)性，最大限度地減少維護(hù)工作量；可擴(kuò)展性及兼容性很強(qiáng)，使用方便，人機(jī)界面友好；結(jié)構(gòu)合理，信息共享，實(shí)現(xiàn)提高指揮效率和生產(chǎn)率，達(dá)到減人提效的目的，充分考慮日常可能發(fā)生的各種突發(fā)事件，靈活性強(qiáng);具有報(bào)

5、警自診斷功能，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理及多種顯示功能。風(fēng)機(jī)介紹XX礦通風(fēng)機(jī)房配置兩臺(tái)對(duì)旋式軸流風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)有兩臺(tái)電機(jī)，每臺(tái)電機(jī)有5個(gè)PT100 （定子三個(gè)，前后軸各一個(gè)）。風(fēng)機(jī)靜壓2800 600PA ,風(fēng)量25 70立方米/秒，轉(zhuǎn)速987轉(zhuǎn)/分鐘，電壓380V,功率為2*75KW每臺(tái)風(fēng)機(jī)有的供電和控制系統(tǒng)有一電源柜、一變頻器柜、一自藕減壓?jiǎn)?動(dòng)柜組成。系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)技術(shù)要求XX煤礦主扇風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)是煤礦生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的組成部分，其信號(hào)傳輸和控制系統(tǒng)框架應(yīng) 滿(mǎn)足如下具體要求：具備網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能按操作規(guī)程要求的順序進(jìn)行風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止操作對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)及保護(hù)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)和傳送這些參數(shù)包括：電

6、機(jī)溫度、負(fù)壓、振動(dòng)、風(fēng)速等報(bào)表及打?。簩?duì)各項(xiàng)重要參數(shù)進(jìn)行記錄匯總并制作相應(yīng)的報(bào)表，并可打印保 存整個(gè)系統(tǒng)做到可靠運(yùn)行、維護(hù)方便、修改靈活系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)組成XX煤礦主扇風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)主要由四部分組成：遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、工業(yè)以太網(wǎng)傳輸、風(fēng)機(jī)房監(jiān)控 系統(tǒng)以及視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖5-1結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)圖遠(yuǎn)程監(jiān)控中心遠(yuǎn)程監(jiān)控中心一般設(shè)置在調(diào)度中心，遠(yuǎn)程監(jiān)控中心設(shè)置兩臺(tái)操控站，兩臺(tái)操控站互為熱備，操控 站選用高性能工控機(jī)，通過(guò)操控站對(duì)風(fēng)機(jī)房相關(guān)設(shè)備進(jìn)行集控和監(jiān)視。主要包括硬件和軟件兩大 部分：硬件設(shè)備包括工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、顯示器、打印機(jī)等。軟件包括監(jiān)測(cè)、控制組態(tài)軟件，管理人員可以根據(jù)畫(huà)面窗口隨時(shí)

7、了解風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)的系統(tǒng)運(yùn)行狀況， 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)或控制。遠(yuǎn)程監(jiān)控中心主要是基于以工控機(jī)作為平臺(tái)的風(fēng)機(jī)監(jiān)控軟件，主要是完成對(duì)控制器的參數(shù)傳遞與 命令的傳達(dá)，同時(shí)也是人機(jī)交互的核心，完成數(shù)據(jù)的圖形、報(bào)表、曲線等形式的存儲(chǔ)與展示，擔(dān) 負(fù)著系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)測(cè)和維護(hù)、報(bào)警以及命令的執(zhí)行等任務(wù)。通過(guò)授權(quán)的方式管理操作員，使之具 有部分或全部操作權(quán)限，進(jìn)行設(shè)備的相關(guān)操作，同時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，以及查看各種數(shù) 據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析與報(bào)警的報(bào)表。5.2.2工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)風(fēng)機(jī)房PLC控制器通過(guò)監(jiān)控中心到風(fēng)機(jī)房敷設(shè)的光纜，與工業(yè)級(jí)光纖交換機(jī)組成光纖工業(yè)以太 網(wǎng)，與遠(yuǎn)程監(jiān)控中心工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。風(fēng)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng) 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要

8、由可編程控制器、觸摸顯示屏、負(fù)壓傳感器、風(fēng)速傳感器、振動(dòng)傳感器和甲烷傳感器等組成。系統(tǒng)原理如下圖所示：圖 5-2 系統(tǒng)原理圖風(fēng)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)在風(fēng)機(jī)房配置的一套可編程控制器，實(shí)現(xiàn)風(fēng)速、負(fù)壓、甲烷濃度、溫度以及振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)和風(fēng)門(mén)的就地集中控制和遠(yuǎn)程控制，控制器進(jìn)行邏輯判斷，可實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的自動(dòng)切換，風(fēng)門(mén)閉鎖風(fēng)機(jī)等功能；觸摸顯示屏實(shí)現(xiàn)在風(fēng)機(jī)房實(shí)時(shí)顯示風(fēng)機(jī)的各運(yùn)行參數(shù)，并進(jìn)行風(fēng)機(jī)的就地控制。傳感器配置風(fēng)速：通過(guò)安裝在風(fēng)道內(nèi)的風(fēng)速傳感器，測(cè)量出風(fēng)管道的風(fēng)速，同時(shí)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理也可得到風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，每一個(gè)風(fēng)道安裝一個(gè)風(fēng)速傳感器。負(fù)壓：壓力的監(jiān)測(cè)方法是鉆孔取壓，測(cè)點(diǎn)選擇在風(fēng)機(jī)的入口，

9、每一臺(tái)風(fēng)機(jī)安裝一個(gè)負(fù)壓傳感器。甲烷：通過(guò)安裝在風(fēng)道內(nèi)的甲烷傳感器，測(cè)量出風(fēng)管道的的甲烷濃度，每一個(gè)風(fēng)道安裝一個(gè)甲烷傳感器。振動(dòng)信號(hào)： 在每臺(tái)風(fēng)機(jī)上分別安裝兩個(gè)振動(dòng)傳感器，分別測(cè)量風(fēng)機(jī)的軸向和橫向振動(dòng)，振動(dòng)傳感器的輸出信號(hào)(交流信號(hào))送到振動(dòng)變送器，由振動(dòng)變送器變?yōu)?-20mA直流電流送入 PLC進(jìn)行處理。電機(jī)溫度：通過(guò)預(yù)埋在每臺(tái)電機(jī)里的定子和前后軸承熱電阻溫度傳感器，測(cè)量電機(jī)的定子和軸承溫度。電氣參數(shù)：電氣參數(shù)指配套電機(jī)的負(fù)載的電流、電壓、功率、功率因數(shù)等?？刂品绞皆O(shè)計(jì)具備遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程單機(jī)自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程單機(jī)手動(dòng)控制、就地手動(dòng)集中控制 4 種操作方式。遠(yuǎn)程自動(dòng)控制：在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行

10、自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)倒臺(tái)。遠(yuǎn)程單機(jī)自動(dòng)控制：在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)單臺(tái)風(fēng)機(jī)和風(fēng)門(mén)的自動(dòng)啟動(dòng)、停止控制。遠(yuǎn)程單機(jī)手動(dòng)控制：在遠(yuǎn)程監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)單臺(tái)風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止控制和風(fēng)門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。就地集中手動(dòng)控制：和現(xiàn)有工作方式類(lèi)似，由現(xiàn)場(chǎng)人員通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)、風(fēng)門(mén)的就地集中控制。系統(tǒng)在正常運(yùn)行過(guò)程中，不管工作在何種工作方式，均可實(shí)時(shí)將風(fēng)機(jī)房現(xiàn)場(chǎng)的各種運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)。故障保護(hù) 風(fēng)機(jī)容量較大，耗電量大，屬一級(jí)負(fù)荷。因此，對(duì)主扇風(fēng)機(jī)在線監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性要求 較高。本系統(tǒng)設(shè)置以下幾種保護(hù)功能： 超溫保護(hù)：風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行，當(dāng)風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承溫度或定子溫度超出允許值

11、時(shí)，通 過(guò)PLC程序判斷實(shí)現(xiàn)超限報(bào)警及故障停車(chē)。電動(dòng)機(jī)故障：利用地面上位機(jī)與電力監(jiān)控系統(tǒng)的OPC接口通訊，監(jiān)控風(fēng)機(jī)電機(jī)過(guò)電流、漏電、低電壓等電氣故障時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)警，并根據(jù)設(shè)定使風(fēng)機(jī)停車(chē)，轉(zhuǎn)而 啟動(dòng)另外一臺(tái)風(fēng)機(jī)。系統(tǒng)功能1）顯示功能系統(tǒng)操控軟件包含工藝流程圖總畫(huà)面，實(shí)時(shí)顯示整個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)總體運(yùn)行情況和主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和實(shí)時(shí)參數(shù)，具體有：D通風(fēng)系統(tǒng)工藝參數(shù)：風(fēng)壓，風(fēng)速、風(fēng)機(jī)振動(dòng)、電機(jī)軸承溫度等，對(duì)于電機(jī)溫度還 分別設(shè)有報(bào)警值。2）電氣參數(shù)：電機(jī)電壓、電流，變頻器的運(yùn)行頻率等。圖5-3主界面示意圖2）控制功能系統(tǒng)具備通風(fēng)機(jī)的就地集中控制和遠(yuǎn)方控制，操作人員通過(guò)上位機(jī)或者觸摸屏均可完成對(duì)風(fēng)機(jī)的 啟停和風(fēng)機(jī)

12、的頻率給定以及風(fēng)門(mén)的開(kāi)關(guān)控制。圖5-4控制畫(huà)面3）系統(tǒng)故障報(bào)警功能當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到故障發(fā)生時(shí)，報(bào)警畫(huà)面自動(dòng)彈出，并進(jìn)行紅閃。圖5-5故障報(bào)警界面示意圖4）歷史曲線查詢(xún)對(duì)于重要的系統(tǒng)參數(shù)，可適時(shí)顯示和繪制電壓曲線、電流曲線、溫度曲線、負(fù)壓曲線、振動(dòng)曲 線、效率曲線等可做成歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，以供需要時(shí)及時(shí)查詢(xún)。圖5-6歷史曲線查詢(xún)5）報(bào)表打印功能系統(tǒng)具備報(bào)表生成、存儲(chǔ)、查詢(xún)、打印功能?？筛鶕?jù)需要輸出包括設(shè)備工況運(yùn)行報(bào)表、故障報(bào)警 實(shí)時(shí)報(bào)表以及設(shè)備操作報(bào)告和過(guò)程變量報(bào)告等，保證各種規(guī)范管理的需要。圖5-7運(yùn)行報(bào)表查詢(xún)6）通訊功能具有與全礦工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)功能，能夠把通風(fēng)系統(tǒng)的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)、狀態(tài)、故障參數(shù)、

13、故障記 錄、報(bào)警情況等的數(shù)據(jù)傳輸?shù)降V局域網(wǎng)上，實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)特點(diǎn)1）高可靠性設(shè)計(jì)上充分考慮系統(tǒng)的電磁抗干擾能力，既要保證系統(tǒng)本身不受現(xiàn)有系統(tǒng)和電源的干擾，也要保 證本項(xiàng)目不會(huì)干擾已有系統(tǒng)的運(yùn)行，系統(tǒng)外的信號(hào)接入系統(tǒng)時(shí)，都采用信號(hào)隔離模塊進(jìn)行隔離。 同時(shí)采用低功耗、散熱好的硬件設(shè)備，散熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理。2）實(shí)用性強(qiáng)功能設(shè)計(jì)全面實(shí)用，界面設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)、友好，讓用戶(hù)全面了解各種監(jiān)測(cè)信息，減少用戶(hù)學(xué)習(xí)操作的 時(shí)間。3）信息全面 監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括：各類(lèi)開(kāi)關(guān)量、模擬量性能參數(shù)，如電量、負(fù)壓、風(fēng)量、溫度量、風(fēng)機(jī)效率等。 同時(shí)也可根據(jù)用戶(hù)需求增加監(jiān)測(cè)內(nèi)容。擴(kuò)充靈活硬件方面采用模塊化設(shè)計(jì)，用戶(hù)可在不影響已有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的條件下，擴(kuò)展新的采集通道；軟件方面采用多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，極大減少了模塊之間的耦合性，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)充性。維護(hù)簡(jiǎn)單系統(tǒng)具備自診斷功能，能識(shí)別傳感器、數(shù)據(jù)庫(kù)等的異常，便于用戶(hù)進(jìn)行維護(hù)。完善的幫助系統(tǒng)和用戶(hù)使用手冊(cè)，指導(dǎo)用戶(hù)更好地使用和操作系統(tǒng)。7 視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)結(jié)合