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煤矿罗茨鼓风机远程监控系统设计

煤矿罗茨鼓风机远程监控系统设计

山东锦工有限公司是一家专业生产罗茨风机罗茨鼓风机等机械设备公司,位于有“铁匠之乡”之称的山东省章丘市相公镇,近年来,锦工致力于新产品的研发,新产品双油箱罗茨鼓风机、水冷罗茨鼓风机、油驱罗茨鼓风机、低噪音罗茨鼓风机,赢得了市场好评和认可。此类产品已广泛应用于电力、污水处理、环保、化工、钢铁、建材、农药、制药等行业。产品和服务远销全国各地及东南亚,深受客户好评。

PLC带负载能力较强,又同时具有逻辑处理功能和数据运算能力,能够适用在各种工业数字控制环境下,并且一般可以直接驱动电磁阀和交流接触器等。随着PLC通信能力和网络模块的增强,可以很方便就能组成各种控制组或控制系统网络。
PLC选型需从两个方面考虑。其一,所选PLC的I/O点数不仅要能满足应用的需求,并且要留有适当的余量。通常在选用时只需要在输入输出点数的基础上再增加10%~20%的余量作为估算数据即可。其二,选用的PLC存储器的容量无需太大,能满足程序的存储即可,但同样也要留有一定储器余量。其估算数据同时与数字量和模拟量的I/O点数、控制要求等相关。通常选用芯片的存储量为数字量I/O点数的10~15倍,再加上模拟I/O点数的100倍,另外再加此数的25%作为余量。
综合考虑本应用的实际情况,型号S7-300系列的PLC不仅具备强大的稳定性、丰富的扩展性、充足的指令集等功能外,并同时满足本系统所需I/O点数、存储器的容量、兼顾了适当的功能冗余和经济性,因此本系统选用S7-CPU315作为核心微控制器。
2罗茨鼓风机系统组成结构
罗茨鼓风机组由四个机组组成,各机组均能够完成对各自机组运行状态的监测控制,检测数据包括压力传感器的测量值、温度传感器的测量值、电流互感感器的测量值、电压互感感器的测量值等,核心组建控制柜采用英格索兰公司的SG控制器。各传感器采集到的数字信号经过SG控制器送到PLC中,在PLC中完成对数据的分析处理,显示在控制机房中的上位机里。同时操作人员还可以根据管网压力等相关参数的监测情况对罗茨鼓风机系统设备手动执行启动、停止等操作行为。控制系统结构如图1所示。
控制系统可划分为3层,如下:
现场控制层主要通过自带的SG控制器与各传感器相连,根据采集的数据或远程命令进行本地控制。监测的数据有排气压力、排气温度、冷却水温度、电机定子温度、风包温度、润滑油温度、冷却水压力、润滑油压力检测等。根据设定参数,通过SG控制器控制罗茨鼓风机的运行。
中央监测层的主体是PLC控制器,主要负责接收现场控制层中传过来的风机信号参数,经过计算处理将数据送到远程控制层的上位机里,同时接受上位机对风机启停、反转及调速等控制指令,执行内部梯形图程序对分站中的风机分别操作,另外在包含有PLC的在线监测柜中还连接着一些辅助设备,如小型断路器、熔断器、中间继电器及端子排等,对PLC中关于开关量和模拟量的内部电路进行保护,并保证其运行平稳。
远程监控层主要通过位机组态软件对现场控制层的操作,同时实时监控罗茨鼓风机的系统状态、设定好参数以及相关报警提示提示信息,更重要的是记录整个罗茨鼓风机控制系统的运行状态数据。对整个罗茨鼓风机系统的操作均通过上位机对下位机发送操作指令,然后由下位机执行各种控制,例如启停、调度等。当系统检测到出现故障时,上位机同样能够即时显示出故障时的参数值并发出相应的声光报警。由于设定好了故障提示参数,操作人员便可很容易发现具体的故障类型,及时采取应急控制措施,最大限度的减少系统损失。
3上位机监控系统
上位机建立在Windows7操作系统平台中,使用研华工控机作上位机监控系统。罗茨鼓风机监控系统采用“IFIX”监控软件可视化的监控画面在工控机上建立人机接口,有利于对现场实时监控。IFIX具有一个集成开发环境Intellution工作台,工作台具有先进完善的图形生成功能。
组态软件具有设备驱动程序丰富和组态方式灵活等优点,同时还具备数据链接的功能。组态软件通过I/O变量与外部设备连接进行数据交换,下位机则通
过485总线和上位机进行数据交换,进而实现了上位
机对现场罗茨鼓风机的远程监控。上位机的功能主要概括为以下四个方面:监控画面、报警系统、报表的打印和用户权限管理。
3.1监控画面
监控系统画面由图形编辑器中的基本元件或图形库中的对象制作而成,将相应的变量与每个对象一对一连接,现场传感器检测到数据经过PLC运算处理后实时的显示在画面中。上位机监控系统的监控画面主要组成包括:主流程界面、参数设定界面、报警信息界面、趋势曲线界面。操作员可以根据需要任意切换界面进行查看。图2主流程界面中,监控系统实时显示出了排气压力、排气温度、风包温度、罗茨鼓风机电流等模拟量。
3.2报警系统
报警系统用于实现对报警信息的编辑,具体包括被报警事件日期、时间、内容以及当时的变量值等。对于各种编辑的故障类型的报警信息,根据报警提示可以很容易判断具体的报警事件,能提高操作人员对事故的处理效率。
3.3报表的打印
监控系统能提供实时报表打印,本系统能够提供实时或是某个时段的报表打印,这个对分析系统的运行状态至关重要。罗茨鼓风机系统是个相对复杂的系统,因此发生故障的概率也会很高,一旦系统故障,有了实时报表的支撑,便可以迅速找到问题的根源,分析出原因后进一步改进完善系统。
3.4用户权限管理
设置了用户权限管理后,要对各种设备进行控制操作,只有具有管理员权限的用户在登陆后才可以。而不具有管理员权限的用户就只能查看,这样便可以合理有效的管理整个系统,不至于出现乱操作而引发的事故。
4结束语
煤矿生产中安全是最重要的,而一个智能高效的罗茨风机系统是必不可少的。本系统实现了远程实时监控罗茨鼓风机工作状态,在减轻了操作人员工作强度的同时,还可以有效避免人工操作出现的误操作,降低操作人员的安全风险。并对提高整个煤矿罗茨鼓风机系统的智能化程度和生产安全性具有很重要的现实意义。

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