1、監控系統功能設計

1)實時在線監測功能。可實現對礦井主通風機及其附屬設備主要工作參數、運行狀態的實時在線監測與顯示，智能化故障識別與報警。具體監測項目包括:主通風機的入口靜壓、風量、風速信號;主通風機電動機電壓、電流、有效功率、功率因數等電量參數;主通風機電動機軸承溫度和定子溫度的實時監測顯示;主通風機振動狀態信息的監測、顯示與分析，具有機械故障預警及停機功能。

2)遠程通信功能。能支持與第三方遠程通信(變頻器或其它監控設備)，實現遠程監測控制，支持多種通信協議，具有多種通信方案，可方便地把監控數據上傳到目前煤礦使用的安全監測系統KJ98，實現對礦井通風系統的遠程集中控制。

3)自動控制功能。通過友好交互的人機控制界面可以方便地控制高壓開關柜的啟動、停止、風門的開關;能控制高壓變頻器、水阻柜啟動、停止，實時設置變頻器頻率;可實現主通風機、風門用電動執行機構多種控制模式間的切換。

2、程序設計

2.1PLC程序設計

在西門子S7-417-4H型PLC中，運用梯形圖編制監控系統的運行程序，整套系統的主控程序流程如圖3所示。在調用初始化子程序后，系統按照設定程序與參數進行自檢，待自檢正常后對主通風機及其附屬設備的初始狀態進行順序控制，一切準備工作就緒后系統會自動開啟主通風機，系統按預先圖3控制程序流程圖編制的程序、設計的功能進行實時監控。整套PLC程序包含了高壓柜供電狀態監測、變頻器控制、水阻柜控制、主通風機運行參數及故障檢測、風門電動執行機構運行狀態監測等多個功能模塊。對PLC控制程序采用模塊化設計和過程設計原理，將上述功能模塊進行結構化編程設計，提升了控制程序的完整性和可執行性。

2.2WinCC組態程序設計

通過WinCC組態程序設計建立友好交互的人機控制界面，借助遠程通訊和PLC控制程序，實現對主通風機及其附屬設備的過程監控與故障監控。基于WinCC組態軟件的主通風機監控系統具備可視化、智能化、功能多樣化等諸多優點，能將礦井通風系統的工作參數和運行狀態形象化地展現在控制人員和管理人員面前，便于實時監控設備運行情況。

3、應用效果

2013年9月魯班山北礦主通風機監控系統改造工程完成，圖4所示為監控系統的主界面圖。目前該套系統已經連續正常運行一年多，在新的監控系統模式下，實現了緊急情況提前預警，提高了礦井通風安全水平。主通風機在變頻調速系統控制下更容易實現電動機的正、反轉，加、減速時間及頻率可任意調節，運行平穩，工頻水阻軟啟動技術的應用，確保了兩臺變頻器都出故障時，主通風機仍能正常運行，確保了通風安全。使用變頻調節后由于變頻器內濾波電容的使用，使得主通風機功率因數據提高，通過減小變頻器輸出頻率、降低主通風機轉速來滿足礦井風量需要，主要風機始終運行在高效區間內，統計顯示，在增加風量27%的情況下，每個月主通風機電力消耗同比節約3.1萬度，節能效果十分明顯。

4、結語

本監控系統融合了先進的在線監測控制技術、故障智能診斷技術、PLC控制技術、WinCC組態軟件、水阻工頻技術、高壓變頻技術，借助上述軟硬件平臺實現了對主通風機的智能化、自動化監控。系統能對礦井主通風機及其附屬設備主要工作參數、運行狀態進行實時動態監測，自動識別設備故障并采取有效響應，并通過友好交互的人機控制界面方便地操控各個主要運行設備，又可借助高壓變頻調速和水阻工頻技術提高動力設備運行的可靠性，改善其操控性，大大提升動力設備的運行效率，實現節能環保的目的。該套監控系統在魯班山北礦良好的運行實踐證明，該系統性能穩定可靠，功能齊全多樣，滿足礦井通風現場的使用要求。