一、系統(tǒng)概述
　　主通風機負責礦井通風，保障礦井的安全生產(chǎn)。主通風機的運行情況對整個礦井的安全生產(chǎn)起至關(guān)重要的作用，對其進行實時監(jiān)測可以盡早發(fā)現(xiàn)故障，及時處理，有效保障礦井的安全生產(chǎn)。因此，建設(shè)一套具有完備監(jiān)測功能的風機在線監(jiān)控系統(tǒng)是非常有必要的。
二、系統(tǒng)設(shè)計
　　礦井主通風在線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，主要從以下幾點考慮：
　　1、風機實時的運行狀態(tài)
　　系統(tǒng)通過對風機參數(shù)的監(jiān)測，實時準確了解風機運行狀態(tài)、涌出量等，以及風機用電情況、軸承溫度、振動等情況。
　　2、可靠的報警功能
　　系統(tǒng)可具體設(shè)置參數(shù)闕值，對軸承溫度、風機振動等參數(shù)超過這一值時，及時給出聲光報警信號，便于及時處理。
　　3、提高設(shè)備管理水平
　　系統(tǒng)及時了解風機運行等情況，為有效避免設(shè)備故障提供可靠的技術(shù)保障。及時統(tǒng)計用電情況，為生產(chǎn)部門及成本核算部門擬定計劃提供第一手可靠的信息。
2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計
　　主通風機在線監(jiān)控系統(tǒng)以S7-300PLC為核心，主要由傳感器、電力參數(shù)采集模塊、PLC、上位機等組成。

圖1 礦井通風機在線監(jiān)測系統(tǒng)框架圖

2.2 PLC硬件設(shè)計
　　S7-300PLC的硬件主要由電源模塊、CPU、數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊、通信模塊組成。
　　（1）數(shù)字量輸入輸出模塊主要用于低壓柜控制方式及開關(guān)狀態(tài)、電動機接觸器及熱繼電器狀態(tài)、變頻器運行及故障狀態(tài)、風門接觸器狀態(tài)及臺風開到位、關(guān)到位狀態(tài)，并控制低壓柜開關(guān)的分合閘、電動機的正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)和變頻/工頻啟動，以及風門的打開和關(guān)閉。
　　（2）模擬量輸入輸出模塊主要對風機負壓及流量、電動機溫度和振動、變頻器輸出轉(zhuǎn)速和電流、低壓柜的電力參數(shù)等進行AD轉(zhuǎn)換。
　?。?）通信模塊負責與各低壓柜內(nèi)的電參數(shù)采集模塊、上位機進行通信。
2.3 上位機監(jiān)控軟件設(shè)計
　　通風機參數(shù)在線監(jiān)測系統(tǒng)配備RJ45以太網(wǎng)接口，軟件接口OPC協(xié)議，通過礦井地面光纖主干環(huán)網(wǎng)向礦井信息與自動化系統(tǒng)上傳信息，實現(xiàn)遠方對風機設(shè)備實行監(jiān)測、監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享等功能。
　　上位機監(jiān)控系統(tǒng)功能如下：
　　1）監(jiān)測主風機、電機的運行狀態(tài)（運行、備用、檢修、故障），監(jiān)測電機的軸承溫度、電機定子溫度。監(jiān)測風道氣流的靜壓、全壓、風量、風速、溫度。監(jiān)測電機的電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電度、無功電度。
　　2）對電機前后軸承溫度、電機定子溫度、電機電壓、電機電流、靜壓、全壓、振動、風流中瓦斯?jié)舛鹊葏?shù)提供歷史信息的查詢打印，重要參數(shù)超限時實時報警，可由用戶設(shè)置報警上下限。
　　3）可實時記錄風機開關(guān)傳感器狀態(tài)，以及每個主電機實施開停動作的具體時刻，并且可根據(jù)要求生成報表。
　　4）監(jiān)測高壓柜電壓、電流、有功功率等參數(shù)，監(jiān)測斷路器、接觸器、操作狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)、保護動作信號等參數(shù)。模擬量傳感器檢測參數(shù)、主電機電壓、電流等動態(tài)參數(shù)按合理的時間密度記錄（風道環(huán)境參數(shù)由安全監(jiān)測系統(tǒng)采集），并生成趨勢曲線圖。
　　5）監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠按不同的條件查詢，并且便于打印輸出，授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)終端用戶能夠遠程查看監(jiān)測數(shù)據(jù)。
　　6）提供程序及數(shù)據(jù)安全管理功能，不同的用戶可設(shè)置不同的權(quán)限，防止未授權(quán)用戶修改監(jiān)控系統(tǒng)參數(shù)。
　　7）風機在線監(jiān)控子系統(tǒng)就近接入環(huán)網(wǎng)交換機，通過工業(yè)以太網(wǎng)快速接入全礦綜合自動化平臺，提供OPC接口與自動化平臺無縫連接，實現(xiàn)風機的監(jiān)控和數(shù)據(jù)共享。
　　8）可實現(xiàn)風機的遙控自動啟停、自動倒換和遙控“反風”運行功能。可實現(xiàn)多種控制方式：本地手動、本地自動、遠程手動、遠程自動。

圖2 礦井通風機在線監(jiān)測主畫面