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摘要：为了提高压风机的运行管理水平 通过对压风机自动控制功能的分析提出一种现场用PLC控制、基于MODBUS 通信协议的煤矿压风机自动监控系统的设计方案。应用表明，该系统能够实现压风机的自动运行、远程监控和远程诊断，能够实现无人值守 确保了压风机系统的安全高效运行。
关键词：压风机;自动监控系统;PLC;远程诊断;无人值守
煤矿很多关键性动力设备和场所都需要压缩空气来进行工作，空气压缩机的运行管理显得尤其重要，它的安全可靠运行直接关系到煤矿的生产安全和经济效益。目前，新桥煤矿4台螺杆式空气压缩机只具有现场启停的控制功能，而且各个设备均是单独操作，不能远程集中控制，每班需要设置固定岗位工，人力资源投入较多;缺少对温度、压力等参数的监测，无法提前发现系统故障，可能导致火灾的发生;缺少对压风机运行工况的分析掌握，不利于压风机的运行维护，可能为系统运行带来安全隐患。
目前国内外主要通过PLC技术、工业网络技术实现双层网络的压风机集中控制系统，实现参数的采集监测、远程集中控制，但井下用风量根据生产情况会有较大变化，集控中心操作人员需要及时掌握用风量和频繁开停压风机，给实际工作带来很大难度。针对该情况，笔者设计一种在压风机远程监控的基础上能够自动运行的系统，可以解决上述难题，实现了减人增效的目标，提高了系统运行水平。
1 系统硬件设计
系统硬件结构主要分为现场采集层、数据传输层、监控管理层。在此架构基础上通过现场PLC控制柜安装触摸屏，实现人机交互，从而实现现场监控功能。阿特拉斯压风机通过SMARTLINK实现GPRS无线数据传输，实现压风机运行的远程诊断，提高系统运行可靠性。
1.1 现场采集层
在压风机电机上安装振动传感器、温度传感器，在储气罐安装温度传感器、压力传感器，对其每台压风机排气管路进行改造，加装电动球阀及流量传感器，实现管路的电动开关及流量的测量。压风机本体为智能型压风机，其控制与运行参数的测量通过通信的方式完成，供电部分高压柜通过南瑞智能型综合保护器RS485通信实现电力参数采集。PLC的开关量I/O模块用于检测配电柜控制模式、进线柜分合闸状态、电机启动器分合闸状态等。模拟量输入模块用于检测压风机系统温度、压力、振动等参数，模拟量输出模块给电动球阀输出信号控制其开闭。CPU型号为315-2DP，通过自带的DP接口可扩展外部输入输出接口数量，由于该系统需要采集的模拟量数据比较多，所以选择在控制柜内安装1台数据采集分站，用于采集传输模拟量信号。
1.2 数据传输层
系统采用MODBUS协议以及工业以太网实现数据采集和信息传输。所有的监测控制通过 PLC控制柜完成，并通过放置在压风机房内的环网节点交换机接入工业以太环网，在机房安装服务器，在集控中心安装客户端，实现压风机的远程监控。
1.3监控管理层
PLC控制柜门板装有触摸屏，方便用户观察压风机运行参数和现场操作等。控制柜通过以太网通信模块与调度集控中心的上位机进行通信，通过压风机房工业以太环网节点交换机，实现压风机房控制柜与上位机服务器的通信，实现远程监控功能。同时压风机通过SMARTLINK 实现数据的无线传输，便于阿特拉斯工程师对系统运行的远程诊断，在上位機实现参数监测、自动开停的基础上，专业的远程诊断功能为系统可靠运行提供了技术保障，减轻了操作人员和管理人员的技术压力。
2系统软件设计
2.1模拟量的处理
模拟量信号包括压风机风包温度、压力、电机振动及温度等，除温度信号外，其他均为4～20mA信号。对于模拟量的处理主要是线性标度变换，把模拟量转换成数字量后，经过数字滤波的整数值还原为原来物理量的实际工程值，掌握模拟量信号的数值范围，通过在PLC中写入并调用具有线性标度变换的子程序，轻松完成模拟量的信息采集+。
2.2 电参数采集
S7-300 PLC和高压柜通过MODBUS协议通信，其方式为将 S7-200 作为 S7-300 和 MODBUS设备进行数据交换的桥梁，由于S7-200的CPU上的通信端口不带隔离，所以使用CPU224采集MODBUS数据，并增加EM277模块扩展出一个MPI接口，用于和CPU315-2DP通信。
3.提高压风机自动运行系统监控的对策分析
3.1更新安全监控产品
在制定压风机自动运行系统监控系统时，相关工作人员需要明确自身的工作职责，并且认识安全管理在压风机自动运行系统生产中的必要性和重要性，从而为后续的工作奠定坚实的基础。在实际工作的过程中，要对一些安全监控产品进行不断的完善以及更新，结合压风机自动运行系统监控系统的标准以及流程开展日常的工作，并且还要按照我国相关的法律法规明确主要的技术流程，检查一些隐蔽性的安全隐患，从而实现集中性的管理。对于传感器来说，在压风机自动运行系统监控系统中发挥了重要的影响作用，所以在实际工作过程中，要及时的对传感器进行排查以及检查，及时的发现在传感器运行过程中所存在的问题，从而使得维修人员可以在较短的时间内深入到现场中进行维修。对于落后的设备来说要及时的淘汰，不要再次投入到现场中进行使用。另外随着我国当前科学技术和互联网技术的不断发展，在进行压风机自动运行系统监控系统构建的过程中，相关工作人员可以充分的发挥网络技术的优势，通过互联网技术的应用来提高实际安全管理的有效性，并且利用网络也可以实现数据的广泛流通，促进压风机自动运行系统监控系统的不断完善，并且在运用网络系统时还可以融入其他先进的技术，比如大数据技术和云计算技术，从而使得工作人员可以及时的了解和掌控有关压风机自动运行系统生产的安全问题，提出有效的预防措施和预测的思路，从而使压风机自动运行系统管理水平能够得到有效提高。
3.2加强日常的管理
在对压风机自动运行系统生产进行安全管理时，相关工作人员要构建完善的压风机自动运行系统监控体系，保证实际工作的有序实施。相关压风机自动运行系统生产企业需要加强对相关岗位工作人员的培训力度，使得这部分工作人员可以认识到自身的主要工作职责，重视压风机自动运行系统日常巡视和管理工作。另外一些工作人员在获取到有关压风机自动运行系统监测方面的信息时，要利用当前先进的网络技术进行全面的分析，如果有相关技术人员的话可以要求这部分技术人员深入到现场中进行图表的绘制，更加形象的分析压风机自动运行系统管理的现状。
3.3提高工作人员的综合素质
为了保证压风机自动运行系统管理工作能够有序地进行，在实际工作过程中，还需要提高相关岗位工作人员的综合素质，从而保证实际工作的有序进行，相关生产企业可以开展相关的培训活动，讲解有关压风机自动运行系统管理的必要性，并且还要提高这部分工作人员的信息化工作水平，制定有关工作方面的管理细则，从而使得安全监控工作能够具备稳定性和科学性的特征，实现压风机自动运行系统的安全生产。
结束语
基于S7-300 PLC和远程诊断功能的压风机自动控制系统，采用了先进的计算机技术、现场总线技术、工业以太网以及无线传输技术，系统能够实现压风机运行的无人值守，提高了系统的自动化程度和运行可靠性。
参考文献
[1]徐鹏鹏.基于S7-300/200 PLC和Modbus协议的电力参数采集系统[J].工矿自动化，2011（12）：104-107.
关键词：压风机;自动监控系统;PLC;远程诊断;无人值守
煤矿很多关键性动力设备和场所都需要压缩空气来进行工作，空气压缩机的运行管理显得尤其重要，它的安全可靠运行直接关系到煤矿的生产安全和经济效益。目前，新桥煤矿4台螺杆式空气压缩机只具有现场启停的控制功能，而且各个设备均是单独操作，不能远程集中控制，每班需要设置固定岗位工，人力资源投入较多;缺少对温度、压力等参数的监测，无法提前发现系统故障，可能导致火灾的发生;缺少对压风机运行工况的分析掌握，不利于压风机的运行维护，可能为系统运行带来安全隐患。
目前国内外主要通过PLC技术、工业网络技术实现双层网络的压风机集中控制系统，实现参数的采集监测、远程集中控制，但井下用风量根据生产情况会有较大变化，集控中心操作人员需要及时掌握用风量和频繁开停压风机，给实际工作带来很大难度。针对该情况，笔者设计一种在压风机远程监控的基础上能够自动运行的系统，可以解决上述难题，实现了减人增效的目标，提高了系统运行水平。
1 系统硬件设计
系统硬件结构主要分为现场采集层、数据传输层、监控管理层。在此架构基础上通过现场PLC控制柜安装触摸屏，实现人机交互，从而实现现场监控功能。阿特拉斯压风机通过SMARTLINK实现GPRS无线数据传输，实现压风机运行的远程诊断，提高系统运行可靠性。
1.1 现场采集层
在压风机电机上安装振动传感器、温度传感器，在储气罐安装温度传感器、压力传感器，对其每台压风机排气管路进行改造，加装电动球阀及流量传感器，实现管路的电动开关及流量的测量。压风机本体为智能型压风机，其控制与运行参数的测量通过通信的方式完成，供电部分高压柜通过南瑞智能型综合保护器RS485通信实现电力参数采集。PLC的开关量I/O模块用于检测配电柜控制模式、进线柜分合闸状态、电机启动器分合闸状态等。模拟量输入模块用于检测压风机系统温度、压力、振动等参数，模拟量输出模块给电动球阀输出信号控制其开闭。CPU型号为315-2DP，通过自带的DP接口可扩展外部输入输出接口数量，由于该系统需要采集的模拟量数据比较多，所以选择在控制柜内安装1台数据采集分站，用于采集传输模拟量信号。
1.2 数据传输层
系统采用MODBUS协议以及工业以太网实现数据采集和信息传输。所有的监测控制通过 PLC控制柜完成，并通过放置在压风机房内的环网节点交换机接入工业以太环网，在机房安装服务器，在集控中心安装客户端，实现压风机的远程监控。
1.3监控管理层
PLC控制柜门板装有触摸屏，方便用户观察压风机运行参数和现场操作等。控制柜通过以太网通信模块与调度集控中心的上位机进行通信，通过压风机房工业以太环网节点交换机，实现压风机房控制柜与上位机服务器的通信，实现远程监控功能。同时压风机通过SMARTLINK 实现数据的无线传输，便于阿特拉斯工程师对系统运行的远程诊断，在上位機实现参数监测、自动开停的基础上，专业的远程诊断功能为系统可靠运行提供了技术保障，减轻了操作人员和管理人员的技术压力。
2系统软件设计
2.1模拟量的处理
模拟量信号包括压风机风包温度、压力、电机振动及温度等，除温度信号外，其他均为4～20mA信号。对于模拟量的处理主要是线性标度变换，把模拟量转换成数字量后，经过数字滤波的整数值还原为原来物理量的实际工程值，掌握模拟量信号的数值范围，通过在PLC中写入并调用具有线性标度变换的子程序，轻松完成模拟量的信息采集+。
2.2 电参数采集
S7-300 PLC和高压柜通过MODBUS协议通信，其方式为将 S7-200 作为 S7-300 和 MODBUS设备进行数据交换的桥梁，由于S7-200的CPU上的通信端口不带隔离，所以使用CPU224采集MODBUS数据，并增加EM277模块扩展出一个MPI接口，用于和CPU315-2DP通信。
3.提高压风机自动运行系统监控的对策分析
3.1更新安全监控产品
在制定压风机自动运行系统监控系统时，相关工作人员需要明确自身的工作职责，并且认识安全管理在压风机自动运行系统生产中的必要性和重要性，从而为后续的工作奠定坚实的基础。在实际工作的过程中，要对一些安全监控产品进行不断的完善以及更新，结合压风机自动运行系统监控系统的标准以及流程开展日常的工作，并且还要按照我国相关的法律法规明确主要的技术流程，检查一些隐蔽性的安全隐患，从而实现集中性的管理。对于传感器来说，在压风机自动运行系统监控系统中发挥了重要的影响作用，所以在实际工作过程中，要及时的对传感器进行排查以及检查，及时的发现在传感器运行过程中所存在的问题，从而使得维修人员可以在较短的时间内深入到现场中进行维修。对于落后的设备来说要及时的淘汰，不要再次投入到现场中进行使用。另外随着我国当前科学技术和互联网技术的不断发展，在进行压风机自动运行系统监控系统构建的过程中，相关工作人员可以充分的发挥网络技术的优势，通过互联网技术的应用来提高实际安全管理的有效性，并且利用网络也可以实现数据的广泛流通，促进压风机自动运行系统监控系统的不断完善，并且在运用网络系统时还可以融入其他先进的技术，比如大数据技术和云计算技术，从而使得工作人员可以及时的了解和掌控有关压风机自动运行系统生产的安全问题，提出有效的预防措施和预测的思路，从而使压风机自动运行系统管理水平能够得到有效提高。
3.2加强日常的管理
在对压风机自动运行系统生产进行安全管理时，相关工作人员要构建完善的压风机自动运行系统监控体系，保证实际工作的有序实施。相关压风机自动运行系统生产企业需要加强对相关岗位工作人员的培训力度，使得这部分工作人员可以认识到自身的主要工作职责，重视压风机自动运行系统日常巡视和管理工作。另外一些工作人员在获取到有关压风机自动运行系统监测方面的信息时，要利用当前先进的网络技术进行全面的分析，如果有相关技术人员的话可以要求这部分技术人员深入到现场中进行图表的绘制，更加形象的分析压风机自动运行系统管理的现状。
3.3提高工作人员的综合素质
为了保证压风机自动运行系统管理工作能够有序地进行，在实际工作过程中，还需要提高相关岗位工作人员的综合素质，从而保证实际工作的有序进行，相关生产企业可以开展相关的培训活动，讲解有关压风机自动运行系统管理的必要性，并且还要提高这部分工作人员的信息化工作水平，制定有关工作方面的管理细则，从而使得安全监控工作能够具备稳定性和科学性的特征，实现压风机自动运行系统的安全生产。
结束语
基于S7-300 PLC和远程诊断功能的压风机自动控制系统，采用了先进的计算机技术、现场总线技术、工业以太网以及无线传输技术，系统能够实现压风机运行的无人值守，提高了系统的自动化程度和运行可靠性。
参考文献
[1]徐鹏鹏.基于S7-300/200 PLC和Modbus协议的电力参数采集系统[J].工矿自动化，2011（12）：104-107.