鞠新志\倪圣功2（1.山东省滕州市东大矿业有限责任公司，山东滕州2775002.临矿集团榆树井煤矿，内蒙古鄂尔多斯016200）组成。实现了在线自动监测、控制，还实现了空压机的风量自动调节。为煤矿的安全生产提供了保障。
在煤矿采煤生产中，空压机主要负责向矿井大量的风动机械提供动力，其工作的可靠性和安全性直接影响着矿山的正常生产和经济效益。目前大部分空压机组存在着控制方式落后、操作不方便的问题。控制回路大多为继电器控制，控制方式采用就地分散式人工操作，由固定人员24h值守，值守人员根据井下用风量的需求手动启动或者停止空压机，并且定时巡检、记录运行状况。另外，空压机组耗电量很大，其中有相当长时间是在空载或轻载状态下运行，导致能耗大、机器受损严重、运行成本较高。因此，设计一个操作方便、功能完善的全自动集中监控系统，对空压机组进行监控和保护，提高空压机组的工作效率，降低能耗，延长使用寿命，有着重要的现实意义。
1监控系统的构成锦丘煤矿压风系统由地面一台MOGF-9.6/8G型空压机（风冷）和井下三台SM-5132W型空压机专业，现任山东省滕州市东大矿业有限责任公司煤矿副矿长，曾主持矿山机电设备技术升级改造项目十余项。
组成（复盛机电有限公司生产、水冷），为煤矿用单螺杆移动式空压机。每台空压机都配有本体控制器Delcos3100，通过Delcos3100控制器的操作面板，操作人员可以就地控制单台空压机的启停、看运行状况、设置运行参数等。另外，DdcS3100控制器留有一个RS-485通信接口，支持ModbusRTU协议，为实现空压机组的集中监控提供了条件。系统结构图如所示。
机系统结构图鞠新志，等：空压机集中控制及在线监测报警系统的研究与应用1.1空压机集中控制系统技术要求1）系统选用西门子公司的PLC实现集中监控。
实现空压机工况实时监测，系统可以完成对压力（包括空压机出风压力、润滑油压力等）、温度（包括排气温度、电机温度、冷却水排水温度）、空压机运转时间以及电气参数（包括电流、电压、电机功率、日耗电量等）的连续在线检测功能。
2）实现空压机及相关气路系统阀门的自动联动控制，按程序执行启动/停止空压机操作，提高操作的准确性和安全性；空压机水冷却循环系统的自动化控制。
3）控制系统具备就地手动/就地集控/远程集控三种控制方式。集控方式下，空压机的运行又可选择单步运行、半自动运行及全自动运行三种方式。
单步运行主要在检修时调试用；半自动运行，即一键启停；全自动运行下，无需操作人员参与，所有空压机按一定策略自动运行。
4）空压机全自动运行，要求实现空压机按需要自动启停，按用风量确定空压机开启台数，要求能实现自动加卸载，要求能实现井上下（3+1）台空压机均衡运行，达到均匀磨损的目的。
5）在地面空压机房设矿用一般型集中控制柜一台，配备触摸屏人机界面，能够显示空压机的各种实时状态；在井下空压机房每台空压机设立隔爆分站一台，有集中控制台进行统一管理，集中控制台同样配备触摸屏，对空压机的各项数据进行实时监测。
6）系统具备完备的保护及报警功能，能实现电机过载停机、电源逆相及缺相保护、排气篼温跳车、超过*大工作压力安全阀动作（亦可设定为空压机停机）、冷却水故障（缺水、超温）报警停车、油压失压报警停车等等。
7）具备各种参数设定功能，可对自动运行中的多种关键参数进行设定，包括：空压机轮转时间间隔、自动加载压力、自动卸载压力、自动开机压力下限、加开空压机等待时间间隔、加开空压机停机压力设定值等等。还可以对现场采集的各种模拟量参数进行报警上下限设定。
8）系统要求接人矿调度室，在调度室内设置上位机系统，上位机系统基于高性能的工控组态软件，能对空压机系统所有运转状态及故障信号进行动态显示和记录并生成运转报表，报表可自由询和打印输出。在线测量与处理的空压机运行参数可通过实时曲线图形显示，便于监视各种不同参数的变换趋势，还可通过历史曲线图形进行显示并进行任意时刻的数据询，同时，空压机运行参数历史数据还可以以报表形式询显示和打印，便于值班人员打印值班报表、相关人员的定量研究分析和曰常的压风安全技术管理。通过授权，操作人员可以通过上位机系统对空压机发出命令，控制空压机的启停。
9）系统要求具有一定的故障诊断与分析功能。
要求具有故障显示功能，能实时显示系统排气温度、排气压力、状态卸载、负载待命等，对故障能实现自我诊断停机保护，并显示故障原因。发生安全保护动作时，可发出声光报警。报警信息能保存至历史数据库，并可方便地进行查询。故障排除后，可实现安全复位功能。
10）本系统要求作为一个新的子系统纳人原来的锦丘煤矿机电自动化系统，要求本系统上位机程序与原系统上位机程序融为一体。
1.2触摸屏配置设计系统采用西门子TP270-10型触摸屏作为车间级的集中监控站。它是基于标准操作系统Microsoft WindowsCE的多功能人机交互界面，具有强大的数据采集和管理功能，稳定可靠，界面友好，图形显示，操作和管理方便。操作人员可以通过图形和菜单的方式看空压机的运行状态及实时数据，设定空压机的压力、时间等运行参数，看系统的历史数据、故障报警信息，并可设置是否允许上位机远程控制空压机。触摸屏直观显示了空压机组的运行状况，操作方便快捷，避免了定时巡检记录的烦琐工作，大大提篼了工作效率和管理水平。
1.3上位机配置设计系统采用PC机作为上位机远程监控站。通过网络在线监视空压机的运行状况，看压力、温度、运行时间、电机电压、电机电流、输出功率等实时数据，记录并存储历史数据，提供数据的询和打印功能。当现场设备有动作或者出现故障时能够弹出提示消息并记录存储下来；在远程控制允许的情况下，值班人员还可以远程控制空压机。远程监控方便了调度，提高了管理自动化水平，是煤矿信息化发展的需要。其他元件包括手自动转换开关、紧急停止按钮、声光报警器等。
2通讯系统的构成系统中的通讯包括三个部分。
2.1现场设备通讯中国矿业控制方便、设计简单的RS-485接口标准作为物理通信标准。RS-485标准要求采用两线制差分方式发送和接收数据，因此能够有效克服共模干扰、抑制线路噪声。根据实际情况，通信协议采用单主站多从站结构的Modbus协议，选用Modbus的RTU通讯模式。RS-485标准是总线的物理层标准，负责完成电平转换和数据收发；Modbus协议则构成了总线的数据链路层协议，规定了总线上传输的数据帧格式，为主站和从站之间传递数据提供通信规约，保证有效数据在主站和从站之间可靠传递，两者共同构成了RS-485总线。
2.2触摸屏通讯PLC和触摸屏之间的通讯二者均为西门子的产品，通过MPI电缆连接PLC的MPI通信口和触摸屏的RS-485通信口。组态时对相关通讯参数如所要连接CPU的MPI地址和槽号等进行定义，选择接口类型为MPI，将波特率设置为187.5kbps进行简单的组态操作即可实现通讯。
2.3上位机通讯在PLC和上位机之间的通讯中，PLC通过以太网模块CP343-1接人工业以太网，上位机通过网络实现远程监控功能。选择接口类型为工业Ethernet，通信速率为100Mbps，设置PLC和上位机的IP地址。
3软件设计系统的控制要求如下：手自动转换开关为手动状态的空压机，仅受其DeICS3100控制器控制，以方便机器检修和维护，此时PLC只能采集该Delcs3100控制器中的数据而不能控制空压机；手自动转换开关为自动状态且远程控制无效的空压机，将由PLC进行集中监制，PLC根据风压的变化来决定投人运行的空压机台数，维持风压能够满足井下用风的需要，并且依据空压机运行时间的长短使它们轮换工作；当触摸屏上的远程控制设置无效时，上位机只能监测到空压机的运行状况而没有控制权限，当远程控制有效且手自动转换开关为自动状态时，空压机将只受上位机远程控制。
件包，它采用结构化程序设计，程序可读性强，调试和维护方便。单台空压机的主程序流程图如所示。
1）系统结构方面。系统分布在各测点的智能型传感器挂接在一条公共传输线路（4芯通信电缆）与智能终端通信，安装、维护极其方便。增加测点时，只须将智能型传感器通过三通（或二通）接线盒接到公共传输线路上即可，且使用电缆少，每个智能终端所带测点多，*多达100个。而一般安全监测系统的每个传感器都需要单独的电缆与监测终端通信，则需要大量电缆。另外，每个监测终端*多只能接16个传感器。
2）系统可靠性问题。方案建立两套系统（即自动监测控制系统和手动监测控制系统），则两套系统可单独运行，互不影响，一个系统出现问题，不会影响另一系统，安全性得到提篼。如果仅采用一套系统，一旦系统出现故障，则所有测量内容都无法及时反应到监测中心，影响企业安全稳定生产。
3）通信内容问题。分布在各测点的智能型传感器能直接测量被测量的大小，并发送到智能终端和监控中心的微机。传感器能实现现场显示、报警和控制。
4）局部传感器及其连接的故障不会影响系统鞠新志，等：空压机集中控制及在线监测报警系统的研究与应用正常工作，从而确保整个系统的可靠性、技术先进性、结构合理性、运行可靠性、故障分散性和维修方便等优点。
操作系统，人机界面友好，功能更趋完善，所有功能操作均具有鼠标跟踪提示和系统帮助功能，大大方便了非专业人员的使用和操作。
6）系统应用软件采用高级语言编程和数据库存储数据，软件功能强，采用模块式结构，保证了冗余纠错、实时性和可靠性。
7）监控计算机设有防雷设备，提篼了系统的抗干扰防雷击能力，使用更加安全可靠。电缆接头处使用接（分）线盒或电缆联接器进行联接，安装、拆卸、挪移都比较方便。
8）监控计算机集中完成整个系统的所有功能。
配置长延时UPS电源可以确保电力系统在停电时提供电源，保证监控系统正常、可靠运行。
9）系统增减智能终端，由监控计算机定义。智能终端配接传感器类型及地址由智能终端自动扫描生成，使用户配置工作更趋简单方便。
10）智能终端采用篼性能CPU实现智能化、小型化、低功耗，可单独使用于各种场合。
11）智能型传感器部分带有液晶显示器，能够显示测量值。为使用方便，系统定义了多种智能型传感器，每种类型具有固定的功能。
12）传感器报警功能是否起用、报警上下限值等完全可以通过监控软件来设定和修改。
13）智能终端通过两条电源总线给各智能型传感器供电。如总线线路过长，可采用光耦型中继器延长通信距离。
5结束语PLC具有较篼的性价比，能与现场设备支持的通信协议相兼容，系统采用CP341模块作为Modbus主站的方案具有一定的实际意义。现场调试和运行表明，该系统运行稳定，安全可靠，提高了空压机组的运行效率，实现了监控和管理的自动化。该系统不仅可以应用于煤矿的空压机组监控，而且可以推广到其他场合。
