基于OPC和PLC的煤矿主扇风机在线监控系统的研究与设计

论文摘要

煤矿的主通风机是保护煤矿和井下工人安全的关键设备,矿井通风机的安全、可靠、高效运行是进行煤矿生产工作的必要保证。然而由于煤矿的主通风机处于长期连续的工作运行,所以在煤矿风机工作过程中就会产生很多种故障隐患,这些故障隐患严重地威胁着整个矿井的生产与安全。因此给风机系统安装一套具有实时报警故障隐患能够,并且以动画和实时数据的形式直观显示风机工作状态的风机在线监控系统是非常有必要的。风机在线监控系统能够使操作人员更为直观地了解风机当前的运行状况,并通过观测风机系统相关参数历史数据来分析风机工作情况,预测风机可能发生的故障隐患。监控系统的实时报警功能能够使风机操作人员及时发现风机出现的故障并解决故障,确保风机可靠、稳定地运行。本文针对当前煤矿通风系统的现状,以山西太原某煤矿主通风机系统为实例,在OPC（OLE for Process Control）通信协议和西门子PLC S7-300的基础上设计并研发了一套矿井通风机在线监测系统。文中首先对风机在线监控系统的理论性内容做了详细的阐述,包括对风机本身及风机结构阐述,另外还分析了控制系统的核心—PLC特点以及OPC通信协议特点及其应用。而后本文给出了风机监控系统的硬件设计,包括PLC的模块的选择、PLC硬件组态和软件设计,而后从理论上分析了风机运行的相关参数及其测量方法。文中最后建立了基于OPC的通信机制,并给出部分代码,而后给出实时数据库和历史数据库的设计方法,在此基础上利用VB开发平台研发并设计了风机在线实时监控系统的上位机监控管理平台。本系统界面友好、功能全面,自投入运行后,效果良好,具有操作方便、安全可靠的特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究煤矿主扇风机在线监控的意义
• 1.2 矿用主通风机国内外研究现状
• 1.3 本课题的来源及主要研究内容
• 第二章 主扇风机在线监控系统的设计方案及技术性分析
• 2.1 风机监控系统的设计方案及功能分析
• 2.2 风机的技术分析
• 2.2.1 风机起源和发展
• 2.2.2 风机的分类
• 2.2.3 矿井通风机结构
• 2.2.4 矿井通风机的特性曲线分析
• 2.3 可编程控制器的结构、工作原理及其特点
• 2.3.1 可编程控制器的结构
• 2.3.2 可编程控制器的工作原理
• 2.3.3 可编程控制器的特点
• 2.4 在线风机监控系统中的OPC 协议
• 2.4.1 OPC 协议的产生
• 2.4.2 传统的数据访问方式
• 2.4.3 OPC 的数据访问方式
• 2.4.4 OPC 技术的基础-COM
• 2.4.5 OPC 服务器接口
• 2.4.6 OPC 产生的巨大意义
• 2.5 本章小结
• 第三章 主扇风机在线监控下位机系统的设计与实现
• 3.1 风机监控系统中PLC 的设计
• 3.1.1 PLC 硬件选择
• 3.1.2 PLC 组态
• 3.1.3 PLC 软件设计
• 3.2 煤矿主通风机中主要的性能运行参数的测量
• 3.2.1 风机静压的测量
• 3.2.2 风机温度的测量
• 3.2.3 流量的测量
• 3.2.4 风机振动的测量
• 3.3 传感器的选择
• 3.3.1 风机压力传感器的选择
• 3.3.2 风机的温度传感器的选择
• 3.3.3 风机机体测振传感器的选择
• 3.3.4 电流和电压传感器的选择
• 3.4 稀油站监控系统功能性分析与监控系统设计
• 3.4.1 稀油站系统功能分析
• 3.4.2 稀油站监控系统设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于OPC 协议的上位机监控软件的设计与实现
• 4.1 上位机监控软件系统功能
• 4.2 基于OPC 协议通信机制的建立
• 4.2.1 OPC 服务器端访问机制和系统设置
• 4.2.2 基于VB 开发平台的客户端程序与57-300 数据访问通信机制的建立
• 4.3 OPC 数据资源配置文件的实现
• 4.3.1 配置OPC 数据信息
• 4.3.2 写OPC 配置文件
• 4.4 数据库的设计与实现
• 4.4.1 数据库的开发方式
• 4.4.2 数据库的访问
• 4.5 监控管理软件系统平台的构建
• 4.5.1 监控管理系统平台的基本设计
• 4.5.2 监控管理系统平台的概要设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 风机监控系统的现场应用调试及风机性能数据分析
• 5.1 系统的现场应用调试
• 5.2 风机性能数据分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文