基于PLC和WinCC的采煤机监控系统

2018-09-18王鹏

机械管理开发 2018年9期

王鹏

（西山煤电（集团）有限责任公司多经煤焦销售分公司，山西太原 030024）

引言

为了确保采煤机的正常运行，各煤矿均投入了大量的人力对采煤的运转状态进行监测，以确保采煤机工作时的可靠性，但该方案不仅人工劳动强度高，且效率低下，效果有限，也不符合现代煤炭生产中无人化值守的发展趋势，因此本文对采煤机运行状态实时监测系统进行了研究。

1 采煤机监控系统的整体设计

根据对采煤机监控系统的整体要求，我们提出了基于PLC和WinCC的采煤机监控系统，该监控系统的整体结构如图1所示，在该系统中，为了确保其工作的稳定性，我们采用了工控机为上位机系统的核心单元，以WinCC的组态控制软件为平台基础，通过标准协议接口实现了与PLC控制系统的有机结合，在工作中为了满足远程监控和控制功能，我们对系统的远程访问、控制组态模块进行了组态配置，从而确保了该监控系统在工作中信息传递的精确性，既保证了工作效率又能有效地防止事故的发生。该监控系统的PLC控制器采用的是S7-300，以确保其与WinCC控制软件的无缝交互，同时确保在煤矿井下恶劣工况下运行的稳定性[1-2]。

2 采煤机监控系统的组成

为了确保采煤机监控系统的可靠性，将采煤机的监控系统分为四个模块，其相互作用共同确保采煤机监控系统的安全性和可靠性。

1）现场监控模块。现场监控模块是分布于采煤机上的各类的传感器设备以及分布于巷道综采面的各类检测设备，如电流、电压、温度及瓦斯传感器等，其主要作用是用于实时监控采煤机各部件的运行状态和情况，并将收集到的采煤机运行状态的各类数据信号进行汇总，上传到控制模块。

图1 采煤机监控系统结构示意图

2）控制模块。采煤机监控系统的控制模块是采煤机监控系统的核心，主要由电控系统、变频器设备、信号转换设备和PLC控制设备组成，在监控系统中其主要用于对从现场监控模块传输的各类数据信号进行转换和分析处理，在PLC控制系统内部设置有预控制程序，可以根据采煤机的运行状态自动的进行相应的调整，确保采煤机运行的安全性，同时其也设置有现场控制器设备，用于井下控制人员根据煤矿井下的实际情况完成对采煤机运行的自定义的控制，同时为了确保控制模块内信息传递及与上、下层设备间信息传递的及时性和准确性，在其内部采用了基于标准的现场总线控制技术，以满足各类传感器设备及控制设备之间的通讯，实现更复杂的控制要求[3]。

3）本地控制模块。本地控制模块也称为HMI/SCADA控制系统，其主要作用是对下位机系统进行集中的控制管理，是联系上位机系统的纽带和桥梁，是采煤机监控系统实现自动化控制的不可缺少的部分，在采煤机监控系统中主要用于对采煤机运行参数信息的实时的分类、汇总、储存，并将初步处理的数据进行归档、生成报表，同时可以根据控制中心传输的控制指令，将其转化为相应的电信号传递给采煤机的控制系统，进而控制采煤机的运行状态。

4）远程诊断管理模块。该功能是指将控制软件系统的构造技术和现代化的网络通信技术进行强强联合，将系统收集到的采煤机的运行状态信号与控制程序内的各运行状态信号的区间进行对比，一旦发现监测信号超出设定值域或者逻辑运行功能与设定不符就会自动发出报警信号，同时客户端可以对服务器中已经归档的数据信息进行调阅，给出初步的故障分析和处理措施，无需设备维修人员抵达一线即可完成对设备的维护和修复。