煤礦羅茨鼓風機遠程監控系統設計

煤礦羅茨鼓風機遠程監控系統設計

三葉羅茨風機PLC遠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生產羅茨風機、羅茨鼓風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨鼓風機、水冷羅茨鼓風機、油驅羅茨鼓風機、低噪音羅茨鼓風機，贏得了市場好評和認可。此類產品已廣泛應用于電力、污水處理、環保、化工、鋼鐵、建材、農藥、制藥等行業。產品和服務遠銷全國各地及東南亞，深受客戶好評。

PLC帶負載能力較強，又同時具有邏輯處理功能和數據運算能力，能夠適用在各種工業數字控制環境下，并且一般可以直接驅動電磁閥和交流接觸器等。隨著PLC通信能力和網絡模塊的增強，可以很方便就能組成各種控制組或控制系統網絡。
PLC選型需從兩個方面考慮。其一，所選PLC的I/O點數不僅要能滿足應用的需求，并且要留有適當的余量。通常在選用時只需要在輸入輸出點數的基礎上再增加10%～20%的余量作為估算數據即可。其二，選用的PLC存儲器的容量無需太大，能滿足程序的存儲即可，但同樣也要留有一定儲器余量。其估算數據同時與數字量和模擬量的I/O點數、控制要求等相關。通常選用芯片的存儲量為數字量I/O點數的10～15倍，再加上模擬I/O點數的100倍，另外再加此數的25%作為余量。
綜合考慮本應用的實際情況，型號S7-300系列的PLC不僅具備強大的穩定性、豐富的擴展性、充足的指令集等功能外，并同時滿足本系統所需I/O點數、存儲器的容量、兼顧了適當的功能冗余和經濟性，因此本系統選用S7-CPU315作為核心微控制器。
2羅茨鼓風機系統組成結構
本羅茨鼓風機組由四個機組組成，各機組均能夠完成對各自機組運行狀態的監測控制，檢測數據包括壓力傳感器的測量值、溫度傳感器的測量值、電流互感感器的測量值、電壓互感感器的測量值等，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字信號經過SG控制器送到PLC中，在PLC中完成對數據的分析處理，顯示在控制機房中的上位機里。同時操作人員還可以根據管網壓力等相關參數的監測情況對羅茨鼓風機系統設備手動執行啟動、停止等操作行為。控制系統結構如圖1所示。
控制系統可劃分為3層，如下：
現場控制層主要通過自帶的SG控制器與各傳感器相連，根據采集的數據或遠程命令進行本地控制。監測的數據有排氣壓力、排氣溫度、冷卻水溫度、電機定子溫度、風包溫度、潤滑油溫度、冷卻水壓力、潤滑油壓力檢測等。根據設定參數，通過SG控制器控制羅茨鼓風機的運行。
中央監測層的主體是PLC控制器，主要負責接收現場控制層中傳過來的風機信號參數，經過計算處理將數據送到遠程控制層的上位機里，同時接受上位機對風機啟停、反轉及調速等控制指令，執行內部梯形圖程序對分站中的風機分別操作，另外在包含有PLC的在線監測柜中還連接著一些輔助設備，如小型斷路器、熔斷器、中間繼電器及端子排等，對PLC中關于開關量和模擬量的內部電路進行保護，并保證其運行平穩。
遠程監控層主要通過位機組態軟件對現場控制層的操作，同時實時監控羅茨鼓風機的系統狀態、設定好參數以及相關報警提示提示信息，更重要的是記錄整個羅茨鼓風機控制系統的運行狀態數據。對整個羅茨鼓風機系統的操作均通過上位機對下位機發送操作指令，然后由下位機執行各種控制，例如啟停、調度等。當系統檢測到出現故障時，上位機同樣能夠即時顯示出故障時的參數值并發出相應的聲光報警。由于設定好了故障提示參數，操作人員便可很容易發現具體的故障類型，及時采取應急控制措施，最大限度的減少系統損失。
3上位機監控系統
上位機建立在Windows7操作系統平臺中，使用研華工控機作上位機監控系統。羅茨鼓風機監控系統采用“IFIX”監控軟件可視化的監控畫面在工控機上建立人機接口，有利于對現場實時監控。IFIX具有一個集成開發環境Intellution工作臺，工作臺具有先進完善的圖形生成功能。
組態軟件具有設備驅動程序豐富和組態方式靈活等優點，同時還具備數據鏈接的功能。組態軟件通過I/O變量與外部設備連接進行數據交換，下位機則通
過485總線和上位機進行數據交換，進而實現了上位
機對現場羅茨鼓風機的遠程監控。上位機的功能主要概括為以下四個方面：監控畫面、報警系統、報表的打印和用戶權限管理。
3.1監控畫面
監控系統畫面由圖形編輯器中的基本元件或圖形庫中的對象制作而成，將相應的變量與每個對象一對一連接，現場傳感器檢測到數據經過PLC運算處理后實時的顯示在畫面中。上位機監控系統的監控畫面主要組成包括：主流程界面、參數設定界面、報警信息界面、趨勢曲線界面。操作員可以根據需要任意切換界面進行查看。圖2主流程界面中，監控系統實時顯示出了排氣壓力、排氣溫度、風包溫度、羅茨鼓風機電流等模擬量。
3.2報警系統
報警系統用于實現對報警信息的編輯，具體包括被報警事件日期、時間、內容以及當時的變量值等。對于各種編輯的故障類型的報警信息，根據報警提示可以很容易判斷具體的報警事件，能提高操作人員對事故的處理效率。
3.3報表的打印
監控系統能提供實時報表打印，本系統能夠提供實時或是某個時段的報表打印，這個對分析系統的運行狀態至關重要。羅茨鼓風機系統是個相對復雜的系統，因此發生故障的概率也會很高，一旦系統故障，有了實時報表的支撐，便可以迅速找到問題的根源，分析出原因后進一步改進完善系統。
3.4用戶權限管理
設置了用戶權限管理后，要對各種設備進行控制操作，只有具有管理員權限的用戶在登陸后才可以。而不具有管理員權限的用戶就只能查看，這樣便可以合理有效的管理整個系統，不至于出現亂操作而引發的事故。
4結束語
煤礦生產中安全是最重要的，而一個智能高效的羅茨風機系統是必不可少的。本系統實現了遠程實時監控羅茨鼓風機工作狀態，在減輕了操作人員工作強度的同時，還可以有效避免人工操作出現的誤操作，降低操作人員的安全風險。并對提高整個煤礦羅茨鼓風機系統的智能化程度和生產安全性具有很重要的現實意義。

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