一體（tǐ）電磁流量計遠程（chéng）自動化控製係統的研究與（yǔ）應用

摘要：我國煤礦多為井工（gōng）開采，巷道掘進過（guò）程中使用大量的氣動（dòng）設備，一體（tǐ）電磁流量計擔負著礦井的（de）壓縮空氣的生（shēng）產任務，為風鎬（gǎo）、風鑽以及其它工具提供動能（néng）。傳統的單台獨立控製、人工開停機的操作工藝，已經很難（nán）保證壓縮空氣（qì）的供氣質量，也不利於對電磁流量計的維護管理，為解決（jué）該問題，本文設（shè）計了基於PLC技術、計算機控製技（jì）術、網絡技（jì）術、光纖通訊技（jì）術的電磁流量計實現（xiàn）集中控製，通過采集處理電機電流、電壓信號，溫度、壓力信號，實現電（diàn）磁流量計各種保護、報警、監控功能、風機的自動投入與（yǔ）退出。經過在貴州能發高山（shān）礦（kuàng）業有限公司實（shí）施，提高了礦井壓風係統的自動化程度，提高了一體電磁流量計運行的安全性（xìng）、可靠性，提高了安全生產（chǎn）和管理水平，實現遠程集中控製、實現（xiàn）無（wú）人值守，降低了工人勞動強度，大大提高了該礦電磁流量計工效及生產管理水平（píng）。
1 係統（tǒng）改造目標
為響應機（jī）械化（huà）換人、自動化減人，科技強安戰略目標的實現，貴州豫能擬在貴州能發（fā）高山礦（kuàng）業有限公司（sī）實施一體電（diàn）磁流量計控製係統自動化（huà）改造，預期達（dá）到下述（shù）目標：
1）對（duì）電磁流量計實施科（kē）學管（guǎn）理；
2）提高電（diàn）磁流量計控製係統安全性、準確性、可靠性；
3）提（tí）高高山煤礦電磁流量計控製係統自動化程度；
4）協調生產係統中各係統之間的關係，提高機械和電氣設備的利用率（lǜ），實現無人值守，提高安（ān）全生產和（hé）管理水平。
2 係統（tǒng）改造前現狀
貴州能發高山（shān）礦業（yè）有限公司電磁流（liú）量計房有（yǒu）3台空壓機，3個風包，兩趟入井管路，電（diàn）磁流量計電機（jī）額定電壓等級0.66kV。目前電磁流量計係統安裝有簡易在線（xiàn）監測係（xì）統，通過現場麵板能夠簡單查（chá）詢風（fēng）機狀態，但是采集傳感器安全不全麵，無法對電機溫度等相關數據進行實（shí）時采集，當前係統的啟停（tíng）主要靠人工的操作。迫切需要進行自動化（huà）改造，提高壓風係統自動化程度，提高係統效（xiào）率。
3 係統方案設計與（yǔ）實施
一體（tǐ）電磁流量計自動化係（xì）統主要由以下兩（liǎng）部分（fèn）組成。
1）上位機
上位機設置在集中（zhōng）控製中心，主要包括控製計算機、顯示（shì）器、語音（yīn）報警裝置及控製軟（ruǎn）件等。
2）電磁流量計房監控單元
主要由PLC控製櫃、電動閥門、傳感器（qì）等組成，為了（le）實現空壓機房的無人值守及遠程自動化控製。經過充分的分析，本次PLC控製櫃內（nèi）的主站控（kòng）製器選用西門子（zǐ）s7-1200係（xì）列（liè）PLC來保證（zhèng）係統可靠性，風機及管路上的閥門全部更換為電動閥門，現場加配傳感器實（shí）時采集現場物理量信號（hào），並將其轉換為標準電信（xìn）號傳送給CPU。
本係統（tǒng）現場使用的傳感器較多，如壓力（lì）、溫度等等（děng）。為減少傳輸誤差，提高檢測精度，均選用帶（dài）變送器，性能可靠，壽命長，輸出標準電流（liú）信號4-20mA的傳感器，直接采集現（xiàn）場信號，以進一步提高整套係統的可靠性。同時現場安裝海康攝（shè）像儀實（shí）現視頻實時采集。具體如下：
1）現場PLC控（kòng）製（zhì）係統選（xuǎn）用西門子S7-係列可編程序（xù）控製器作為監控（kòng）核心。可編程序控製器能適應各種惡劣現場條件，現場抗幹擾能力強的特點，且安裝維護方便，其模塊化結構，配置相應的通訊接口（kǒu）與各（gè）一體電磁流量計控（kòng）製器通訊；與上位計算機進行通訊可以（yǐ）采用Profibus或工業（yè）以太網；係統配置合（hé）理，技術可行，完全可以滿足現（xiàn）場使用要求。
2）在儲氣（qì）罐上加裝壓力變送器、溫度傳感器，實現風包壓力、風包溫度（dù）的實時采集（jí）。
3）在輸氣管道（dào）上安裝流量傳感器、溫度傳感器、壓（yā）力變送器實現實現（xiàn）排氣（qì）管路流量、溫度、壓力監測。
4）在（zài）電機配電（diàn）設（shè）施（shī）上加裝（zhuāng）電流變送器、電壓變送器實現電機電流、電壓等參數監測。
5）現場增加2台500萬像素高速球型攝像儀，具備定點巡航、巡航軌跡設定（dìng）等功能，實現電磁流量計房內外的（de）視頻實時采集（jí），保證在無人值守時，防止人員惡意破壞係統，索采集的圖像（xiàng）通過網絡進行傳輸及錄像存儲，存儲時間不少於二個月，滿足事故追溯要求。
6）一體電磁流量計及管道的閥門改成電動閥門，遠程控製時通過上位機或（huò）係（xì）統自動打開、關閉（bì）閥門，實現係統自動恒（héng）壓供（gòng）風。
7）現場配置的PLC控製櫃，還配置有觸（chù）摸屏顯（xiǎn）示屏，用於現場顯示工況等，滿足現場檢修需求，PLC的I/O接口預留20%以上的備用量，滿足係統擴（kuò）容及維修需求。
8）儲氣罐（風包）放水（shuǐ）閥門改為自動（dòng）閥門，確保係（xì）統能夠（gòu）根據需要實現（xiàn）定時排汙。
4 係（xì）統（tǒng）功能
1）能夠自動采集、顯（xiǎn）示電磁流量計的各種運行參（cān）數（shù），控製電磁流量計運行。
2）能夠根據檢測到的信號判斷電磁流量計的工作情（qíng）況（kuàng），故障（zhàng）時能及時發出報（bào）警信號，並根據故障類型停止一體電磁（cí）流量計。
3）有（yǒu）啟動功能、停止（zhǐ）功能、正常停車功（gōng）能、故障停車功能、緊急（jí）停車功能（néng）、預告功能、保護及故障報警功能。
4）係統通過PLC及控製網絡可方便地采集現場設備開/停及故障狀態、電機電流（liú）等實時數據。
5）具有多種控（kòng）製方式
根據（jù）係（xì）統設置，該係統可以實現（xiàn）以下集中方式下（xià）：PLC自動集控方式：在該模式下PLC根（gēn）據設定的工作時間和工作壓力值、總（zǒng）管當前（qián）實時（shí）壓力值，自（zì）動判斷當前（qián）投（tóu）入/切除係統中的電磁流量計台數，經特定的運算處理，以便對運行中的一體電磁流量計進行加載或者卸荷或（huò）切除係統、投入係統工作。
遠程控製方式：在該模（mó）式（shì）下，通過上位計算機的操作（zuò）來在控製各電（diàn）磁流量計係（xì）統的（de）運行。係（xì）統對操作員有權（quán）限管理，有一定的權限的操作員才可以進行遠程操（cāo）作。
6）實現（xiàn）自動恒壓供風（fēng）
當係統在（zài）自動集控工作方式時，係統根據設定的供氣壓力值，自動控製卸荷或加載。當壓力值當風壓達到設定值時，自動停機（卸荷）；風壓降到低值（zhí）時，自動啟動或關閉卸荷閥。
7）安（ān）全可靠（kào）地報警保（bǎo）護
每台一體電磁流量計均可具有：出（chū）氣壓力超限保護、出氣超溫（wēn）保護、吸（xī）氣阻力過（guò）大保護、潤滑油超溫保護（hù）、潤滑油量不足保護、主電機超（chāo）載保護等功能。
8）無人值守
實現多台電磁流量計按程（chéng）序執行啟動/停止電磁流量計操作，並控製相關的水泵閥門等，實現全自（zì）動化運行，無人（rén）值守。全自動（dòng）運（yùn）行方式下，係（xì）統可以按現場需（xū）要自動（dòng）啟停一（yī）台或多台電磁流量計，完成電磁流（liú）量計的自（zì）動加卸載控製，實現一體電磁流（liú）量計及冷卻水泵自動輪轉功能。
9）存檔功能
能夠將現場運行信息（xī）存入數據庫，以便於**進行曆史數據查詢。
10）曲線（xiàn）功能
可繪製各種模擬量參數的實時曲線及曆史曲線。
11)管理功能
監控軟件（jiàn）具有（yǒu）設備參數、運行、檢修和維護的（de）管理功能。
5 結語
通過對貴州能（néng）發高山礦（kuàng）業有限公司電磁流（liú）量計房的自動化改造，改變了原來係統單台獨立控製、人工開停機的現狀，通過PLC控製器實時采集、傳輸係統運行工況並在上位機實時顯示，同時係統（tǒng）根據采集的實時數據及數據變化趨勢進行預警與報警，提高了一體電磁流量計組（zǔ）的運行效率，降低了工人勞動強度，通過恒壓供風策略保證了壓縮（suō）空氣的供（gòng）氣質量，對電磁流量計的維護管理有了更科學的數據支撐，保證了開拓進度，達到係（xì）統改造預期目標。

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