山東錦工有限公司是一家專業生產羅茨鼓風機、羅茨真空泵、回轉風機等機械設備公司，位于有“鐵匠之鄉”之稱的山東省章丘市相公鎮，近年來，錦工致力于新產品的研發，新產品雙油箱羅茨風機、水冷羅茨風機、油驅羅茨風機、低噪音羅茨風機，贏得了市場好評和認可。
煤礦主通風羅茨鼓風機是實現礦井通風的作業的重要的設備，它擔負著向煤礦井下生產及生產輔助系統輸送新鮮空氣，具有強制送風的特點，并將粉塵和污濁風流拋棄出地面、為井下生產現場的工作人員創造較好的氣候條件，使他們能保持良好的精神狀態，提高生產效率，確保礦井安全生產。
西門子風機監測系統可以對風機起到“健康檢查”的作用，還可以及時了解其“健康”狀況，掌握其“病癥”，預測發展趨勢及危害程度風扇運行維護人員可根據風機監測結果進行綜合判斷，確定檢修時間。這樣就可以按照風機運行實際狀況合理安排檢修工作，實現所謂的“預知”維修。避免了風機因突然發生事故而停機所帶的損失，同時也可以減輕維修人員的工作量。
1 系統背景
西門子最先提出了全集成自動化TIA的概念，SIMATIC S7-300PLC不僅在控制功能上表現出色，而且具備強大的通訊功能，作為模塊化的PLC產品，采用緊湊的、無物理槽位限制的模塊結構，電源模塊（PS）、處理模塊（CPU）、通信模塊（CP）、信號模塊（SM）以及功能模塊（FM）都以相同的方式安裝在導軌上。安裝的過程非常簡單，只需要將模塊鉤放在DIN標準導軌上，然后用螺栓鎖緊即可。機架的邏輯槽位由左至右分別為1號至11號，其中電源模塊總是放在導軌的最左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。如果有接口模塊，則其應安排在CPU模塊的右側。
2 風機自動化監控系統運行方式
本系統共有三種運行方式可供選擇，即“就地”、“遠控”、“自動”；在觸摸屏上我們可以選擇就地或遠控兩種方式。
在我們的集控室羅茨風機供電界面上有一個自動/半自動轉換開關，當我們在觸摸屏上設置了遠控方式時，此開關才會有效，當我們選擇自動時，風機進入自動運行狀態，此時，不管是現場觸摸屏，還是集控室，都不能進行控制，只能進行監測風機的運行參數：當我們選擇半自動時，風機進入半自動運行方式，此時，可以用集控室的控制終端進行控制；當我們把現場觸摸屏打到就地時，就只能進行現場的觸摸控制。
3 風機監測系統的硬件設計
3.1 通風羅茨鼓風機自動控制原理
監測系統由各類傳感器、電量變送器、工控機和其他外圍設備組成，系統結構如下所示，各環節的設計充分考慮礦井含塵、潮濕、氣流脈動的惡劣通風環境，以及其他電器設備的電磁干擾。在各類傳感器選型除了滿足精度的基礎上，也極其注重設備的抗干擾性能。
3.2 風機參數的監測
通過以上的分析可知，為了達到主通風羅茨鼓風機性能在線監測的目的，應實時在線監測以下主要參數：平均流速、礦井負壓、風機入口靜壓、電機有功功率、電流、電壓、氣體密度，轉速等。根據以上參數可求得風機的各項性能指標，再根據相似原理換算至規定狀態下即可繪制通風羅茨鼓風機的性能曲線。
4 風機監測系統的軟件設計
4.1 可編程邏輯控制器的風機自動監控設計
整個系統按照功能可以分為三大部分：信號檢測部分、數據采集處理部分、上位機和觸摸屏部分。
電機振動參數由安裝在風機軸承上的速度傳感器及變換器傳送至PLC的模擬量模塊。
溫度監測部分是由內置在電機的PT100熱電阻傳感器和變送器、智能儀表（溫度巡檢儀）構成，多路電機溫度參數在控制柜巡回顯示，同時溫度巡檢儀與PLC進行通信，將參數上傳。
壓差參數是由相應的壓差和負壓傳感器傳送給PLC的模擬量模塊進行處理。
電氣參數由安裝在各開關柜內的智能綜保單元與PLC以通訊的方式進行信息傳送，同時對電機的控制命令也經由綜保單元實現，傳送的電氣參數有電壓、電流、功率、功率因數、頻率等多種參數。
4.2 PLC模塊軟件設計
PLC的監控程序包括系統監控程序和用戶監控程序兩部分。由于考慮到風機運行的重要性，采用了三級操作模式，即手動操作開關、就地觸摸屏控制、上位機遙控操作，其中對于風機的啟停操作也運用了兩種方式，一種通過CP340給綜保裝置發遙控命令，利用綜保裝置的遙信狀態當作反校模式；另一種是通過DO模塊直接接線到高壓開關的合分向繼電器線圈，這樣確保了風機高壓開關操作的可靠性。
CP340模塊與多臺綜保裝置通過RS485接口利用其自定義的協議進行問答式通訊，考慮到電氣量的特殊性，我們在設置相隔150M與每臺綜保裝置循環進行通信；另一塊CP340模塊也通過RS485接口利用其自定義協議與溫度巡檢儀進行通信，考慮到溫度參數變化的遲緩性及合理分配CUP的資源，設置循環通信時間為5分鐘。整個系統中延時及分析判斷的中間狀態都在PLC內部完成，充分利用了PLC的內部資源。
4.3 用PLC實現風機的自動控制
本系統采用了分塊程序結構編程，分塊程序是指把一個工程的全部任務分成多個任務模塊，每個模塊的控制任務則根據具體情況編寫相應的子程序進行處理，在程序執行過程中，CPU不斷掃描主程序OB1碰到子程序調用指令就轉移到相應的子程序中執行。分塊程序雖然結構復雜一點，但是可以把一個復雜的控制任務分解成多個簡單的控制任務，分塊程序有利于程序員編寫，而且程序調試起來也比較簡單。
5 結論
主通風羅茨鼓風機是煤礦的四大固定設備之一，擔負著向井下輸送新鮮空氣，排出粉塵和污濁氣流的重任。采用西門子S7-300PLC礦井主扇羅茨鼓風機自動化監控系統可實時監測通風羅茨鼓風機的性能參數和狀態參數、電機的電氣參數并能實現遠程通訊。通過計算機技術實現了主通風羅茨鼓風機性能及狀態的在線實時監測。提高了主通風羅茨鼓風機設備的自動化管理水平，有力地保證了主通風羅茨鼓風機設備的經濟、可靠運行，為設備的管理和維修提供了可靠的科學依據。
山東錦工有限公司
山東錦工有限公司
地址：山東省章丘市經濟開發區
電話：0531-83825699
傳真：0531-83211205
24小時銷售服務電話：15066131928
