风机监测系统的设计

一、风机监测系统的硬件设计：

1、通风机自动控制原理

        监测系统由各类传感器、电量变送器、工控机和其他外围设备组成，系统结构如下所示，各环节的设计充分考虑矿井含尘、潮湿、气流脉动的恶劣通风环境，以及其他电器设备的电磁干扰。在各类传感器选型除了满足精度的基础上，也极其注重设备的抗干扰性能。

2、风机参数的监测

        通过以上的分析九洲风机知道，为了达到主通风机性能在线监测的目的，应实时在线监测以下主要参数：平均流速、矿井负压、风机入口静压、电机有功功率、电流、电压、气体密度，转速等。根据以上参数可求得风机的各项性能指标，再根据相似原理换算至规定状态下即可绘制通风机的性能曲线。

二、风机监测系统的软件设计：

1、可编程逻辑控制器的风机自动监控设计

        整个系统按照功能可以分为三大部分：信号检测部分、数据采集处理部分、上位机和触摸屏部分。

        电机振动参数由安装在风机轴承上的速度传感器及变换器传送至PLC的模拟量模块。

        温度监测部分是由内置在电机的PT100热电阻传感器和变送器、智能仪表(温度巡检仪)构成，多路电机温度参数在控制柜巡回显示，同时温度巡检仪与PLC进行通信，将参数上传。 

        压差参数是由相应的压差和负压传感器传送给PLC的模拟量模块进行处理。

        电气参数由安装在各开关柜内的智能综保单元与PLC以通讯的方式进行信息传送，同时对电机的控制命令也经由综保单元实现，传送的电气参数有电压、电流、功率、功率因数、频率等多种参数。

2、PLC模块软件设计

        PLC的监控程序包括系统监控程序和用户监控程序两部分。由于考虑到风机运行的重要性，采用了三级操作模式，即手动操作开关、就地触摸屏控制、上位机遥控操作，其中对于风机的启停操作也运用了两种方式，一种通过CP340给综保装置发遥控命令，利用综保装置的遥信状态当作反校模式；另一种是通过DO模块直接接线到高压开关的合分向继电器线圈，这样确保了风机高压开关操作的可靠性。

        CP340模块与多台综保装置通过RS485接口利用其自定义的协议进行问答式通讯，考虑到电气量的特殊性，我们在设置相隔150M与每台综保装置循环进行通信；另一块CP340模块也通过RS485接口利用其自定义协议与温度巡检仪进行通信，考虑到温度参数变化的迟缓性及合理分配CUP的资源，设置循环通信时间为5分钟。九洲风机可看出，整个系统中延时及分析判断的中间状态都在PLC内部完成，充分利用了PLC的内部资源。

3、用PLC实现风机的自动控制

        本系统采用了分块程序结构编程，分块程序是指把一个工程的全部任务分成多个任务模块，每个模块的控制任务则根据具体情况编写相应的子程序进行处理，在程序执行过程中，CPU不断扫描主程序OB1碰到子程序调用指令就转移到相应的子程序中执行。分块程序虽然结构复杂一点，但是可以把一个复杂的控制任务分解成多个简单的控制任务，分块程序有利于程序员编写，而且程序调试起来也比较简单。