基于組態(tài)王與PLC的煤礦空壓機監(jiān)控系統(tǒng)獲獎科研報告

基于組態(tài)王與PLC的煤礦空壓機監(jiān)控系統(tǒng)獲獎科研報告

摘

要：文章在三菱Q系列的可編程控制器及上位機監(jiān)控軟件的基礎(chǔ)上，根據(jù)空壓機無人值守和遠程監(jiān)控的要求，提出一種用組態(tài)王軟件實時監(jiān)控PLC的方法。

關(guān)鍵詞：空壓機;PLC;組態(tài)王;自動控制

Abstract：ThispaperisbasedonMitsubishiqseriesPLCanduppercomputermonitoringsoftware，Accordingtotherequirementsofaircompressorunattendedandremotemonitoring，Projectamethodofreal-timemonitoringPLCwithKingviewsoftware.

Keywords：Aircompressor;PLC;Kingview;automaticcontrol

引言

空氣壓縮機（簡稱空壓機）是一種利用電動機將空氣在壓縮腔內(nèi)進行壓縮并使壓縮氣體具有一定壓力的設(shè)備?？諌簷C為煤礦井下風動機械提供動力源，其運行狀況影響著礦井的生產(chǎn)，是煤礦的重要設(shè)備之一。全面及時地掌握空壓機的運行情況并根據(jù)運行情況對空壓機進行控制，對保障安全生產(chǎn)，節(jié)約能源，提高生產(chǎn)效率具有重要的現(xiàn)實意義。

PLC以卓越的性能廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，其作為一種工業(yè)控制計算機，具有功能強大，可靠性高，抗干擾能力強，維修方便等特點，能夠滿足噪音、振動、高溫、低溫等惡劣環(huán)境下的機電設(shè)備控制要求。而通過組態(tài)軟件實現(xiàn)PC和PLC通信的目的是為了向客戶端提供動態(tài)數(shù)據(jù)畫面顯示、報表顯示、窗口技術(shù)等多種功能，為PLC控制提供了良好的人機界面。

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系統(tǒng)簡介

中煤哈密能源開發(fā)有限責任公司大南湖七號煤礦壓風制氮車間布置了10臺英格索蘭MH350型螺桿式空壓機，其中4臺為制氮機配套使用，另外6臺為井下風動設(shè)備及壓風自救系統(tǒng)供風?？刂品绞綖榭諌簷C本機操作或在ACS4000就地控制柜上進行操作，存在運行狀態(tài)無法遠程監(jiān)控，沒有實時及歷史數(shù)據(jù)查看功能，數(shù)據(jù)不能存儲調(diào)用分析，故障報警不能上傳至集控調(diào)度等缺陷。本設(shè)計采用采用三菱PLC作為控制器，上位組態(tài)軟件采用亞控科技的組態(tài)王軟件對6臺空壓機進行集中監(jiān)控。

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控制系統(tǒng)構(gòu)成

控制系統(tǒng)是由上位機監(jiān)控系統(tǒng)、下位機控制系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等組成。

2.1上位機監(jiān)控系統(tǒng)

2.1.1觸摸屏控制系統(tǒng)

現(xiàn)場控制保留原ACS4000控制柜，富士UG330H-VS4型彩色觸摸屏與下位機通訊實現(xiàn)空壓機控制及實時數(shù)據(jù)顯示。

2.1.2遠程計算機控制系統(tǒng)

遠程計算機上裝有組態(tài)王7.5軟件，其提供多種通訊接口，可很好的與下位機PLC進行通訊。系統(tǒng)主要由主控系統(tǒng)、溫度監(jiān)控系統(tǒng)、壓力監(jiān)控系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、報表系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫存儲服務(wù)器、WEB服務(wù)器等組成。

2.2下位機控制系統(tǒng)

下位機主要控制器件有：中央控制單元采用三菱Q06HCPU，Q61P電源模塊為機架上其它模塊提供5VDC和24VDC電源;輸入模塊QX40及輸出模塊QY40P;模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊Q64AD;串行通訊模塊QJ71C24N-R2。

2.3通訊系統(tǒng)

通訊系統(tǒng)信息傳輸方式：空壓機在運行時本機KT-09B-HV控制器采集運行數(shù)據(jù)，以RS485通訊電纜通過MODBUSRTU通訊協(xié)議及CRC校驗形式傳輸至ACS4000控制柜。在控制柜內(nèi)，數(shù)據(jù)經(jīng)RS-485/RS422光電隔離中繼器、QJ71C24N-R2PC串行通訊模塊上傳至CPU，上位機通過BCNet-Q通訊模塊讀取CPU信息。

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控制系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)主要由主控系統(tǒng)、曲線系統(tǒng)、報表系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、Web發(fā)布系統(tǒng)和移動客戶端系統(tǒng)7個子系統(tǒng)組成

3.1主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)是空壓機的控制界面系統(tǒng)，在該界面下可實時監(jiān)測空壓機啟停狀態(tài)、運行溫度、運行累積時長、管路壓力及故障狀態(tài)信息。同時，在主控界面可以通過面板上的轉(zhuǎn)換開關(guān)切換自動/手動控制模式。在自動控制模式下，由PLC及組態(tài)程序根據(jù)管路壓力自動、循環(huán)投退空壓機，管理人員在輸入賬號口令后可對投退空壓機壓力值進行設(shè)定。在手動控制模式下，空壓機不會隨壓力變化自動啟停，控制人員可通過界面控制按鈕啟?？諌簷C，同時系統(tǒng)會記錄操作人員及操作信息，并支持查詢功能。系統(tǒng)具備空壓機故障狀態(tài)識別功能，在空壓機出現(xiàn)故障時自動停機，同時閉鎖故障空壓機啟動程序，使其無法啟動，待故障信息消除后方可啟動。

3.2曲線系統(tǒng)

曲線系統(tǒng)是由曲線形式顯示、記錄空壓機運行時的實時和歷史狀態(tài)，該系統(tǒng)中創(chuàng)建了實時壓力和溫度曲線界面;歷史壓力曲線溫度曲線界面。在實時曲線界面，6臺空壓機的壓力、溫度以不同顏色曲線標識，實時更新。在歷史曲線界面中，可以選擇查詢某一歷史時段內(nèi)空壓機歷史運行數(shù)據(jù)曲線。

3.3報表系統(tǒng)

3.3.1實時報表

實時報表主要用于顯示設(shè)備啟停記錄和設(shè)備運行記錄。在啟停記錄中，系統(tǒng)實時記錄空壓機啟、停時間、單次運行時間等信息。在運行記錄中，系統(tǒng)每小時采集一次空壓機運行參數(shù)，并將其填入運行報表中，每日24：00自動將運行報表按照日期名稱格式保存在歷史服務(wù)器中。系統(tǒng)支持實時報表的自動或手動打印功能。

3.3.2歷史報表

在歷史報表中可通過下拉式組合框選擇調(diào)閱查看自動保存的運行記錄。

3.4報警系統(tǒng)

當空壓機運行過程中發(fā)生壓力、溫度超限等故障信息或零部件保養(yǎng)周期即將到期時，即會觸發(fā)相應(yīng)的報警程序，在強制彈出報警窗口的同時觸發(fā)報警語音。報警窗口提供報警日期、報警時間、報警設(shè)備名稱、報警類型、報警值等數(shù)據(jù)，便于管理人員迅速發(fā)現(xiàn)故障、判斷故障，縮小故障影響范圍，提升故障處理效率。

3.5數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)

系統(tǒng)每小時或發(fā)生報警信息時自動將運行數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，通過WindowsXP/win7系統(tǒng)數(shù)據(jù)源開放標準，實現(xiàn)組態(tài)與SQL或Acess數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲與調(diào)用。在本設(shè)計中，組態(tài)軟件通過ODBC接口與Acess數(shù)據(jù)庫建立通訊，實現(xiàn)空壓機運行數(shù)據(jù)的存儲、查詢、調(diào)用等功能。

3.6WEB發(fā)布系統(tǒng)

利用數(shù)據(jù)庫及WEB服務(wù)器，可將預(yù)先設(shè)計好的部分空壓機運行畫面及相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)布至局域網(wǎng)或公網(wǎng)。在登錄發(fā)布服務(wù)器網(wǎng)址，輸入預(yù)設(shè)的賬號和密碼后，即可查看與其權(quán)限對應(yīng)的數(shù)據(jù)和畫面信息。

3.7移動客戶端

本設(shè)計創(chuàng)建一個移動客戶端工程，并將工程發(fā)布到局域網(wǎng)或公網(wǎng)。用戶在組態(tài)王手機APP登錄賬號、密碼并輸入發(fā)布服務(wù)器網(wǎng)址后，即可進入