绞车闸瓦间隙在线监测系统的远程接入研究

王鹏　赵忠义

摘 要：北皂煤矿对副井绞车房安装了闸瓦间隙在线监测系统，并实现了该系统的远程监测和WEB网页发布，在调度指挥中心能实时在线监测到副井绞车闸瓦间隙的各项数据指标。我们将系统接入地面控制中心，并开发组态页面实现了数据的在线监视，系统可以在线监视提升机制动系统的重要部件的品质和寿命，以及各传感器的寿命，可以在线及时发现和更换已经寿终正寝的部件，避免安全事故的发生。

关键词：在线监测；系统接入；闸瓦磨损

中图分类号： TD7 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-140-2

1 在线监测系统概述

北皂煤矿副井绞车房使用的是SSB-130提升机盘形制动器在线监控系统，该系统是实现对提升机制动系统的运行进行全面在线自动跟踪和监控的自动化设备。提升机制动系统的制动效果与安全运行，与提升机盘形制动器在线运行的动静态特性数据密切相关。SSB-130提升机盘形制动器在线监控系统可以在线自动跟踪与监控盘形制动器的运行状态与动静态特性数据，以及在线监控盘形制动器运行中的缺陷。告知现场管理员及时采取检修措施，并可在线指导现场管理员及时对制动器进行调整，使提升机制动系统的运行状态保持最佳。

提升机制动系统的重要部件——闸瓦、闸盘和碟簧的品质（磨损、偏摆、疲劳）和寿命，以及压力、位移和油压偏摆传感器的寿命，与提升机制动系统在线运行的动静态特性指标密切相关。副井绞车闸瓦间隙在线监测系统可以在线监视提升机制动系统的重要部件的品质和寿命，以及各传感器的寿命，可以在线及时发现和更换已经寿终正寝的部件，避免安全事故的发生，也可预测尚可使用和运行的寿命，避免部件的过早更换造成浪费，并保证在线运行部件的品质符合安全运行要求。

副井绞车闸瓦间隙在线监测系统可以对提升机盘形制动器及其重要部件的运行与维护操作提供在线运行管理，建立管理数据库与查询，包括紧急制动汇总表、紧急制动顺序表、合闸数据越上限汇总表、合闸数据越下限汇总表、闸瓦磨损趋势曲线、碟簧疲劳趋势曲线、闸盘偏摆最大摆幅趋势曲线、闸瓦闸盘和碟簧更换与液压油换油记录汇总表，并存入数据库，供管理查询。

2 在线监测系统的工作原理

闸瓦间隙在线监控系统采用了高速和高精度的数据采集器、功能强大的工业控制计算机及高精度的碟簧压力传感器、接触式位移传感器、油压传感器、非接触式的偏摆传感器。

采集到提升机制动器合闸过程中的动态数据和制动器的工作状态，通过工业控制计算机的高速在线分析，获得监控制动器安全运行的合闸常规数据及其越限数据，紧急制动数据，松闸数据及其越限数据，并存入相关数据库，建立制动器运行数据的历时档案，并可以在线查询。

3 远程在线监测系统的集成

3.1 通过工业以太环网与现场PLC建立通讯

北皂矿副井绞车闸瓦间隙在线监测系统使用的PLC是西门子S7-300系列，西门子PLC使用SIMATIC NET通讯软件，读取过程复杂、数据量大而且大量占用网速和带宽。基于IFIX控制平台数据采集技术的研究与使用后，我们采用第三方OPC SERVER，即Kep server做OPC SERVER软件，Kep server既支持串口协议，又支持以太网协议，它的驱动程序可以覆盖每一个PLC系列，不需要开发任何驱动程序即可连接到任一设备，通过Kep server将海域进风井索道防水闸门的PLC数据进行统一读取，与其他系统整合，真正实现了自动化系统的无缝链接。

Kep server通过单一的OPC服务器接口使OPC多协议得到极大丰富，Kep server服务器的设计允许控制系统拥有快速通讯装置，由于它嵌入了多种插件驱动程序、组件和130多种通讯协议，并且支持1000多种设备，同时，服务器为所有驱动器提供清晰普遍的用户界面。无论使用何种驱动器，都能够不间断地通过合格的 OPC或系统界面来访问客户应用程序。

3.2 服务器OPC中节点的生成

基于iFIX控制平台结合OPC技术为基础数据采集技术，具有较强的通用性、开放性和可扩展性，在线监测系统生产厂家只要将相关设备和驱动程序封装成OPC服务器，对我方提供接口，我矿的IFIX组态软件客户端可以与OPC服务器进行通信而存取这些设备，这样我矿技术人员无需编写低层的驱动程序，通过Kep server的OPC Client 即可与之进行数据交互。

北皂矿开发人员自主开发、积极拓展副井绞车闸瓦间隙远程在线监测系统，开发新程序，并将它们纳入到综合自动化控制平台中实施副井绞车的远程监测，组态程序的制作、配点，都是我矿自主开发的。

3.3 综合自动化控制平台

通过IFIX综合自动化控制平台可以实现数据的采集、组态程序的设计，iFIX能够通过对来自现场的实时数据进行采集提炼，整合出对管理层有效的数据，并将数据实时传输至综合自动化控制平台，并经过数据交换，实现系统的远程监测，达到生产过程信息与管理信息的统一。采用IFIX客户端我们实现了副井绞车闸瓦间隙远程的在线监测。

3.4 副井绞车闸瓦间隙远程在线监测系统客户端主界面

在IFIX控制平台的副井绞车闸瓦间隙远程在线监测系统客户端主界面中，通过该画面可以清晰地看到系统包括分合闸状态、油压、左右侧滚筒偏摆量及各数据采集传感器等的工作状态和位置状态，并通过监测这些数值来确保设备的正常运转。

我矿自主制作的IFIX组态软件控制系统，可以轻松地在监控中心实现对副井绞车闸瓦间隙在线监测系统的远程监测。为检验系统的安全、稳定和可靠性，目前我们已经对该系统进行了一段时间的监测，通过监测，系统运行安全、稳定和可靠性，绞车闸瓦间隙的各项数据传输且显示正常，极大地提高了绞车运行的安全性。该系统使用方便、在线监测画面简单清晰，是一套适合现代化海滨煤矿安全生产的实时、管理高效的自动化控制系统，它的开发应用，将让我矿信息自动化水平提升至新的台阶。

4 集成后系统的主要功能

①自动跟踪与监控提升机的三种工作状态为：合闸自动跟踪、松闸自动跟踪和紧急制动自动跟踪。在提升机发生相应制动状态时，就会自动弹出相应状态的制动自动跟踪界面，当界面内的数据超出正常数据范围时，就会报警，这时检修人员就可以及时地进行检查和检修，防止了设备故障的发生。

②数据库数据查询功能，可供进行的数据库查询主要有如下9种：松合闸静态实时数据查询，松合闸静态历史数据追溯查询，松合闸数据越上限与越下限静态实时数据与历史数据查询，松合闸过程实时动态历程曲线数据查询，紧急制动数据查询，闸盘偏摆数据查询，闸瓦磨损、碟簧疲劳静态实时和历史数据库查询，闸瓦磨损、碟簧疲劳实时动态数据库查询，部件寿命静态实时数据库查询。

可供查询的数据为闸位移行程时间、液压油行程时间、一副相对闸的正压力差、一副相对闸的闸间隙差和贴闸油压、闸盘偏摆最大反向摆幅、闸盘偏摆初始位移、闸的闸瓦磨损、闸的碟簧疲劳等。

可供查询的时间曲线为各闸位移实时动态历程曲线，各闸碟簧压力实时动态历程曲线，各闸正压力实时动态历程曲线，A管与B管油压实时动态历程曲线，总制动力矩实时动态历程曲线，各闸位移、碟簧压力、正压力、油压实时动态历程组合曲线，闸盘偏摆实时历程曲线，闸盘偏摆最大幅逐日变化趋势曲线，闸瓦磨损逐日变化趋势曲线，碟簧疲劳逐日变化趋势曲线，合闸油压空行程时间逐日变化趋势曲线，残压逐日变化趋势曲线等。

5 项目总结及取得的效果

煤矿综合自动化是目前行业研究的热点，副井绞车闸瓦间隙远程在线监测系统的研究，对预防绞车事故的扩大和发生，确保安全提升是完全必要的。副井绞车闸瓦间隙远程在线监测系统充分运用工业以太网通信技术、先进监视控制技术、故障诊断理论及应用技术，针对绞车盘形制动器及其偏摆传感器、闸瓦位移传感器、碟簧压力传感器等数据传输和监测问题，我们搭建了闸瓦间隙在线监控网络，实现了副井绞车及其制动系统的远程监控。该系统选取的通讯方式实时性好，控制系统可靠性高，上位机管理功能丰富，提高了系统监测下绞车运行的安全性；实际应用表明，该系统能够较好地完成绞车制动器各项指标的检测任务，保证了矿井的安全提升。