基于PAC的煤矿主扇风机远程综合监控系统

河北煤炭2010年第5期煤矿安全冀中能源邯矿集团公司云驾岭煤矿是年产量160万t的国有大型煤矿，其通风系统由2台互为备用的GAF22.4-15-1通风机组成，配用额定功率710kW三相异步电动机。

每台通风机都有独立风道，在风门绞车房下汇合入主风井。

每台通风机装有1套立式风门，通过2套风门的开合可保证通风机间的气密性。

当一台通风机工作时，另一台处于备用检修状态。

1监控系统组成该系统主要由工业计算机、上位机软件、数据采集模块、现场传感器、可编程控制器、摄像探头、光纤网络组成，对主扇风机的运行状况进行实时在线监测监控，自动采集记录分析数据，发现问题隐患及时报警，提高设备安全运行可靠性，在保证矿井正常安全生产方面起着重要的作用。

1.1现场传感器的总体构成现场传感器是风井主扇监测系统采集数据的基本设备，处在系统最前端，直接感测被测物理量，并将其转换为电信号。

该系统参考《煤矿在用主通风机系统安全监测检验规范》选用的传感器，系统中使用的传感器主要有：（1）温度传感器：实现对每台风机轴承温度、电机轴承和绕组温度以及润滑油温度的测量。

其中测量风机轴承温度的传感器一般由风机生产厂家提前安装予埋在设备上；测量电机轴承和绕组温度的传感器需要有专业的电机维修人员安装。

（2）风量参数传感器：检测风井巷道中的风速、静压等参数，根据这些参数计算风量。

风速测点的布置参照GB/T10178中的6.4.3.1条的要求，静压测点布置在巷道圆形断面水平、垂直的两条直径与硐壁的交点上。

（3）压力变送器：测量冷却水的进、出水压及润滑油压力。

（4）振动传感器：检测风机轴承座的径向相互垂直方向以及轴向上的振动，所布置的风机测点要固定，并要有特殊明显的标记符号标出，测点应选在与轴承座连接刚度较高的地方或箱体上的适当位置，安装面要光滑。

（5）位置传感器：检测风门位置状态。

（6）图像监视装置：采用通用摄像头，观察风机运行的实时画面。

（7）电参数综合采集模块：检测电动机的电压、绕组电流、功率、品质因数等电参量。

1.2可编程自动化控制器（PAC）数据采集采用可编程控制器，该装置是集离散基于PAC的煤矿主扇风机远程综合监控系统秦邦振1，2，秦杰2，葛春喜3（1.中国矿业大学，江苏徐州221008；2.冀中能源邯矿集团公司云驾岭煤矿，河北武安056301；3.冀中能源峰峰集团公司邯郸市孙庄采矿有限公司，河北邯郸056200）摘要：介绍了云驾岭煤矿主扇风机远程综合监控系统，以计算机监测、监视、监控、语音电话、光纤网络通讯综合为一体，应用在煤矿主扇风机，特别是利用光纤网络长距离传输技术，并实现了风机房与矿上的数据、图像、语音的信息联络，实现了远程控制风机。

关键词：主扇风机；远程监控；系统中图分类号：X924.3文献标识码：B文章编号：1007-1083（2010）05-0018-02 The remote integrated monitoring system of the coal mine mainfan based on PACQIN Bang-zhen，QIN J ie，GE Chun-xi182010年第5期河北煤炭（下转第44页）控制、过程控制、运动控制、人机界面、监控系统为一体的高集成自动化平台，可使用高级编程语言或传统的PLC 语言编程实现一个控制系统。

其融合了PLC 和PC 各自的优点，将PC 强大的计算能力、通讯处理、广泛的第三方软件与PLC 可靠、坚固、易于使用等特性最佳地结合在一起。

可编程自动化控制器PAC 提供了开放的工业标准，通用的开发平台，以及其他高级功能。

1.3光纤网络传输系统光纤通信系统由6芯单模光缆和通信设备组成，而其设备主要有网络交换机（收、发）、光端机（收、发）以及辅助工作系统组成。

1.3.1网络交换机（收、发）发送端：把来自现场PLC 、视频服务器、网络IP 电话（TCP /IP 协议）的电信号接入网络交换机，然后再进入光端机的发送端。

接收端：把从光端机变换过来的电信号通过网络交换机进行分接，还原来自现场PLC 、视频服务器、网络IP 电话的电信号（监测、监控、监视、语音信号等）。

1.3.2光端机（收、发）发送端的光端机：把接收到的网络交换机的电信号，按特定方式将电信号变成光信号，再经光纤连接耦合进入光纤，经传输到达光接收器。

接收端：将接收到的光信号转换成电信号，经过放大、判定等处理后，恢复成原电信号输入到网络交换机。

1.3.3辅助工作系统包括电源系统（提供可靠工作电源）、监控系统、语音电话系统等。

2控制系统实现的功能PAC 主程序主要由系统初始化程序、风门电机启动程序、稀油站电机启动程序、冷却水泵电机启动程序、风机电机启动程序、模拟量（电参数、风量、振动、温度等）采集程序、停机程序和报警程序等构成。

2.1系统初始化程序先要对整个系统进行初始化，即在开始启动的时候，先对系统各个部分的当前工作状态进行检测，如出现故障报警。

系统进行初始化是在主程序中通过调用子程序来实现。

2.2风门电机启动程序在启动风机前，必须选择好风道，打开相应风道的风门，为了防止误操作，还必须进行风道风门开启、关闭的逻辑闭锁，并设置上下限位检测装置，防止风门超提或过放。

2.3风机稀油站及冷却水泵启动程序风机启动前保证相应风道风门正常开启后，必须先启动稀油站，保证风机轴承的正常润滑，然后启动冷却水泵，保证油温不超报警值。

2.4风机电机启动程序风机启动采用逻辑关系控制，即在相应风道风门开启到位，稀油站、冷却水泵正常开启后，PAC 才发出启动风机的指令，如果条件不满足，风机电机不能启动。

2.5报警程序报警程序是依据风机的运行流程及风机运行过程中对各种电气即工艺参数的实时检测来实现的，参数与正常的流程不相符或超出上、下限时，就进行相应的报警。

报警分为重故障报警和轻故障报警两大类，凡是直接影响到风机运行能引起风机停机的故障信号，都设为重故障报警；其他的设为轻故障报警。

3远程监控部分结构功能与实现该监控系统是以矿用主扇风机为研究对象，基于W in2000/NT 开发；根据系统设计要求，确定整个系统为IPC +PAC 的结构，用PAC 构成系统的控制站，IPC 构成系统的操作站，并结合Ethernet 构成网络。

过程的数据采集和过程的控制都由PAC 来完成，IPC 完成数据显示、人机界面操作、历史数据存储、报表打印、及控制系统的管理等。

达到的目标就是组态容易、操作简单、易于维护、系统的安全性及稳定性高。

监控系统主要解决以下几个问题：设备各种参数状态数据的采集和控制信息的发送；监控参数的图形动画显示和报警处理；故障查询和分析；网络的组建；远程控制风机及视频传输；网络IP 电话。

系统采用力控组态软件进行上位机软件开发，实现各种功能。

4系统的性能和特点煤矿主扇风机远程综合监控系统是以计算机和光纤通讯网络技术为核心，通过PAC 采集风井主19河北煤炭2010年第5期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第19页）扇运行参数，监控风机运行情况、得到风机性能曲线、实现通风系统故障报警；通过光纤网络传输技术，实现数据在矿局域网的实时共享，使矿生产技术部门可以及时了解风井主扇工作状况，全面提高了对主扇风机监测监视的实时性和可靠性，为煤矿生产的安全运行提供了保证。

相对于系统安装前人工监测风机工况和国内同类风井主扇监测系统，该系统具有如下特点：（1）系统的监控程度高，可实现风机运行状态的各参数实时监测。

（2）系统有实时报警功能及历史报警查询功能，对处理风机故障提供了快捷有效的途径。

（3）通过与矿35kV变电站工控机的联网，实现了远程控制风机的开停。

（4）通过与矿局域网连接，实现了网络信息共享，通过权限分配，局域网上的任何一台电脑可以查看风机运行情况。

（5）系统安装了网络IP电话，解决了因天气影响通讯的状况。

5结论该监控系统采用先进、可靠的传感器及计算机网络技术，实现了主通风机的性能及状态的在线实时监控。

能够在生产过程中实时掌握主通风机运行参数和状态，改变了传统的设备管理方式，提高了主通风机设备的自动化管理水平，有力地保证了主通风设备的经济、可靠运行，为设备的管理和维护提供了可靠的依据。

利用高可靠性的工控PAC实现通风机的在线监测及控制，并通过与矿35kV变电站的工业控制计算机联网，实现了通风机的远程监视和控制。

作者简介：秦邦振（1963-），男，陕西保鸡人，高级工程师，中国矿业大学在读研究生，冀中能源邯矿集团公司云驾岭煤矿副矿长。

（收稿日期：2010-08-28；编辑：毛志国）固，棚间距500m m，架后用板皮背实，封帮接顶。

对于已经整修过的U型钢+喷浆支护地段，此次不再加固。

4.2工作面管理4.2.1加长两巷超前支护长度当工作面采线距-210m大巷约50m时，将两巷超前支护长度加长到35m，并且全部打成一梁两柱，以免局部压力高度集中，造成上覆岩层集中断裂。

4.2.2适当降低支架初撑力支架初撑力的增高在一定程度上将影响矿山压力的集中，适当降低支架初撑力，将矿山压力在大区域内（采线前后100m的上覆岩层内）合理分配，避免高度集中，可有效保护上覆岩层内的-210m 大巷。

4.2.3加快工作面推进速度工作面老顶破断后，形成砌体梁结构，岩块间的相互咬合要经历一个失稳到极限平衡状态，因此，矿山压力的集中有个时间过程，工作面推进速度提高后，能够在一定程度上分散矿山压力，以利于大巷维护。

在5702工作面回采过程中，通过对各道工序进行细化，视各工序先后顺序、相互联系和占用时间多少，合理地对工时、人员进行有效利用，科学地组织生产，成功实现了工作面的高速推进，最高日推进速度达到10m，平均8m。

5经济效益和社会效益此次巷下连续采煤技术的成功，减少工作面拆除、安装费用约100万元，多回收大巷保护煤柱3.1万t，创造经济效益1099.11万元，项目投资15万元，合计创造经济效益1184.11万元，并且延长工作面寿命近两个月，为相似地质条件下巷下压煤的解放提供了经验。

6结语从此次巷下采煤技术的实践可以看出，0～7#点变形较大，所以，并不是工作面与大巷层间距越大，大巷变形越轻，采场压力是沿着煤层的倾向逐步增加的。

通过采取相应的技术管理措施，相似地质条件下巷下采煤是可以成功的。

作者简介：张书江（1977-），男，河北吴桥人，采煤工程师，冀中能源股份公司邢台矿技术规划科副科长。

（收稿日期：2010-08-18；编辑：毛志国）44。