矿用提升机运行状态监测系统的应用

2010-06-11胡勇，付胜

中国设备工程 2010年8期

关键词：机软件提升机上位

胡勇，付胜

（北京工业大学，北京 100124）

提升机是煤矿企业的重要设备，一旦发生故障可能导致停产甚至造成人员伤亡，所以对提升机运行状态进行监测非常必要。

一、监测系统整体结构

矿用提升机在运行过程中随着速度和运行状态的改变，很多参数随之变化，这些参数的变化能够反应出提升机的实时状态，所以这些参数需要采集后送往控制器进行处理。控制器再将采集的参数送往上位机，最后由上位机进行处理和显示。

根据实际情况，整个系统可分为硬件和软件两部分，其中硬件部分包括传感器和变送器；控制器模块和信号采集模块即输入输出模块；上位机以及摄像头和视频服务器。在硬件系统中传感器和变送器把设备运行参数送到信号采集模块，并存储在存储器中。控制器与上位工控机之间通过工业交换机连接，通过通信地址设置，上位机就可以读取控制器中的数据。

软件部分包括上位机软件和控制器模块专用配置软件。在上位机中读取的数据，通过进一步的运算处理即可显示。上位机软件中包括主监控画面、报警提示画面、故障记录等，其中主画面显示提升机罐笼和电机运行的模拟画面、重要参数显示以及运行曲线等。

1.硬件结构设计

该系统所要采集的信号包括模拟量和数字量信号，其中模拟量信号包括主电机的电压和电流、电机温度和轴瓦温度、测速电机电压、制动油压、润滑油压以及闸瓦间隙等信号。而数字量信号则包括过卷、松绳、深度指示失效、上下行终端、制动油温等信号。系统还要监测提升机的提升速度和罐笼位置这两个重要参数，那么就需要引入高速计数模块来实现此功能，根据电机的转速要求采集模块需要很高的采集频率。电机的轴上设有四个采集点，这样电机每转动一圈就有四个脉冲信号，通过脉冲数量就可以计算电机转速和提升位置。采用旋转编码器也可实现这一功能，那采集模块要有更高的采集频率，当然精确度也相对提高。

整个硬件系统中，数据的采集、存储、读取和显示的过程如图1所示。

摄像头把视频信号送往视频服务器中，通过交换机的网络配置，在整个环网上可以读取所采集的视频信号，在操作室和调度中心都有相应的工控机和显示器用于显示监控的画面。同时在调度中心通过视频监控软件的设置，在一台显示器上同时观察多个分站的视频画面。

传感器的选择要满足实际需求，本系统需要用到温度传感器、振动传感器、霍尔传感器、电压电流变送器等，同时还用到了智能电表、智能温度巡检仪。而传感器应具有较强的抗干扰性、线性范围大等特点。其中霍尔传感器用于测量闸瓦间隙，该参数很重要，闸瓦间隙过大时不能使罐笼停到预定位置，同时当出现故障时也不能实现急停，可能导致严重事故；而闸瓦间隙过小也会导致停车位置不准确，并且会加快闸瓦的磨损。振动传感器、电压变送器、霍尔传感器都是与模拟量模块相连接。智能温度巡检仪、智能电表用于采集温度和电压电流信号，并通过RS485接口连接到控制器上，控制器模块提供了RS485通信接口，用于与RS485设备进行通信。RS485通信设备之间是串行连接的，这样可以保证RS485通信的稳定。

系统中使用的I/O设备主要是输入模块，模块之间的连接是通过级联实现的，最后连接到控制器上，采集的数据被存储到控制器的存储区中，等待上位机读取。而控制器需要专用软件进行配置，主要是选择通信的频率和模式，选择控制器所带的I/O模块的型号。

控制器和工控主机的连接是通过网线实现的，因为控制柜和操作台之间的距离一般有十几米远，最多不超过几十米，所以通过Ethernet口进行连接即可。如果传输距离很远，达到几千米，或分站的信号要送达到调度中心，则需要通过光纤线连接实现稳定的通信，同时需要工业交换机和光纤传输设备。

2.软件设计

在软件部分主要分为上位机软件和控制器配置软件两部分，但该系统控制器不实现提升机运行控制功能，所以只是完成采集模块的配置即可。通过配置控制器给采集的信号分配相应地址，然后上位机与控制器通信时即可根据控制器分配的地址读取相应的信号。

而上位机软件设计在整个系统中占有重要地位，软件中画面的显示和报警要及时准确，关系到整个提升机的安全。上位机软件的功能是从控制器读取数据，通过画面进行显示的过程。提升机的主监测画面包括数据显示、曲线显示和模拟画面。数据显示部分是对提升机的重要参数进行显示，其中包括电机电流、电机电压、测速电机电压、电机温度、轴瓦温度、电机转速、润滑油压、制动油压等。而曲线显示部分主要是提升的速度曲线。同时组态王为用户提供了便利功能，该软件可以绘制两种曲线，分别是历史曲线和实时曲线。同时上位机还有链接数据库、打印报表、报警提示等功能。