一、改造的必要性：

蘆嶺煤礦中央風井主通風機于1995年投入運行，現場安裝了K4-2*73NO28F型離心式通風機兩臺，配套電機YR1250-10/1430異步電動機，功率1250KW,定子電壓6KV,電流145A,轉子電壓801V,電流935A,采用轉子回路串接頻敏變阻器降壓啟動方式。電控系統采用繼電器、接觸器組成的模擬控制系統，就地按鈕控制，致使風機各輔助設備包括潤滑站、立風門、平風門、反風門、冷卻水泵等的控制設備布置分散，未實現集中控制。在事故狀態下啟動風機，操作人員要往返于各個就地控制點，勞動強度大，操作速度慢，需要人員多，大大延長了風機啟動時間，不符合《煤礦安全規程》第121條規定：“備用通風機必須能在10min內開動”的要求；同時采用繼電器、接觸器作為控制器件，可靠性差，故障率高，經常有繼電器燒壞，造成風機停機事故，且排查故障用時較長。必須用新技術改造、完善南風井主通風機電控系統，保證礦井通風安全，適應現代化礦井信息化、智能化發展要求。

二、系統組成：

基于S7-300PLC的礦山主通風機智能化電控系統主要實現主通風機的自動啟動、停止及在線監測和保護功能。該系統采用主控PLC和西門子MP377觸摸屏組成監控模式，由主控臺、UPS、輔助設備控制分站以及壓力、溫度傳感器等組成。

1、主控臺：

（1）PLC控制器：采用數字量輸入模塊采集現場的開關量信息，包括高壓開關柜斷路器分、合閘，頻敏變阻器短接接觸器閉合等信號，潤滑站油泵電機運行信號，冷卻泵電機運行信號，立風門、平風門、反風門的到位信號；開關量輸出模塊負責控制高壓合閘、風門啟/閉、潤滑站的啟/停、冷卻水泵的啟/停，立風門、平風門、反風門的啟/停；模擬量輸入模塊負責監測進風口風壓、潤滑站出口油壓等；實現主通風機的主軸承溫度、電動機定子的三相繞組溫度、軸端軸承溫度信號的監測與保護；對主通風機配套潤滑站的油溫、油位、壓力、流量信號進行監測和保護。

(2)上位機：以西門子MP377觸摸屏作為核心部件，是系統的主控設備和操作主界面，實現“集控”狀態時的設備開停控制和運行顯示，包括開機界面、風機控制參數設置界面、系統監控總界面、主風機監控界面、稀油站、冷卻泵監控界面、 高低壓配電系統監控界面、 高壓繼電保護參數設置界面、網絡通訊狀態圖、操作與報警信息歷史記錄表。實現以下功能：

1）實時顯示、記錄所有的監測數據，繪制歷史曲線，并提供歷史數據的查詢。

2）根據監測到的負壓、差壓、溫度信號，計算主通風機的風量，繪制實時主通風機特性曲線、功率風量曲線、綜合效率曲線，并提供歷史數據查詢功能。

3）實時顯示系統的報警信息，實時報警打印，并提供報警歷史信息查詢功能。

4）與高壓綜合保護裝置通信，實現對高壓開關柜的遙測、遙控、遙信、一次回路及故障狀態監視、電能參數包括有功、無功、頻率、電壓、電流、功率因數等數據的監測。

（3）模擬盤區：由模擬圖形和按鈕、指示燈組成，指示燈信號通過硬接線直接取自現場設備，在受控設備處于“就地”狀態時起作用。面板上安裝指示儀表，其中高壓電機的電壓、電流儀表，信號直接取自高壓柜的互感器；當PLC故障時，可保證控制室在設備“就地”開車狀態下具有一定的監控手段。

   2、現場傳感器：傳感器主要由氣壓傳感器、溫度傳感器、振動傳感器、負壓和差壓變送器等組成。氣壓傳感器主要從主通風機的負壓環上引出壓力，用于計算流量計監測通風狀況，防止發生喘振；PT100溫度傳感器主要用于測量主通風機軸承溫度、電動機軸承溫度以及定子溫度，設置報警極限和跳閘極限，用于保護主通風機及電動機；振動傳感器用于測量主通風機主軸的振動，以免其振動過大受損。

   3、不間斷電源UPS：不間斷電源UPS主要用于為主控臺PLC、觸摸屏提供后備電源，防止由于停電后突然上電造成對主通風機和人身的傷害。

   4、現場控制箱：包括兩臺稀油站控制箱，一臺立風門、平風門絞車控制箱，兩臺反風門絞車控制箱，一臺冷卻水泵控制箱。每臺現場控制箱均采用電源雙進線。其中兩臺稀油站控制箱采用電源自動投切裝置，當主電源失電時，在確認負荷無短路故障的條件下，備用電源自動投入，并向外界發出切換動作信號。當負荷設備處于“集控”狀態時，投切過渡過程引起的供電瞬時中斷（＜1秒），不會改變設備的運行狀態，過渡過程結束后，設備自動按原始狀態運行，不向外界發報警信號。

三、控制功能的實現：

   1、受控設備的狀態選擇：（由硬接線實現）每臺參控設備都有“停止、就地、集控”三種狀態供選擇，由就地控制箱上的控制狀態選擇開關實現。

停止──設備停車，用集控系統或就地按鈕均不能起動該設備；

就地──設備脫離集控系統控制，用就地按鈕（或模擬盤按鈕）控制開停車；

集控──集控系統控制開停車，就地按鈕可以停車而不能開車；

   2、集控狀態下的監控方式選擇：（由軟件實現）通過操作觸摸屏界面選擇設備監控方式。

   1）“程控”方式  選定程控方式后（包括起動風機、關閉風機、風機切換、反風切換、備有風機自動投入等），操作人員通過觸摸屏上的風機啟動按鈕發出風機啟動命令，系統按照設定的程序依次啟動相關的設備，自動進行各種判斷，完成風機的啟動，整個過程無需人工參與。

   2）“手動”方式  由人工通過觸摸屏界面上的設備起停按鈕，操作任一臺處于“集控”狀態設備的起停，設備間的閉鎖關系仍然存在。當系統中個別設備或器件發生故障，導致不能進入“程控”方式時，可以此方式作為輔助操作運行方式；

   3）“檢修”方式  由人工通過觸摸屏界面上的設備起停按鈕，操作任一臺處于“集控”狀態設備的起停，設備之間不存在閉鎖關系。此方式用于系統中單機設備的檢查和檢修。

   4）“試驗”方式  特指在不起動高壓電機的情況下，試驗風機系統各臺設備的起停操作、運行情況和閉鎖關系。

   3、主控臺模擬盤操作操作臺模擬盤由模擬圖形和按鈕、指示燈組成，當PLC故障時，可保證控制室在設備“就地”開車狀態下具有一定的監控手段。

   4、就地起、停車操作：通過就地控制箱上的操作按鈕，實現單臺設備的起停控制，該操作方式主要供單機調試、維護使用。在此工作方式下，設備的操作獨立于PLC控制。當控制系統發生嚴重故障，或單臺設備集控電路故障一時難以修復時，通過就地控制維持生產運行。

   5、事故顯示功能：當某臺設備發生故障停車時，受其閉鎖的設備隨之停車，觸摸屏界面上對應的故障設備指示燈快速閃動，同時彈出設備狀態窗口，顯示出故障設備名稱、故障時間、故障類型，幫助維修人員判斷事故原因。

四、改造效果：

   1、該智能化電控系統具有運行安全可靠，自動化程度高的特點，并有監測、超限控制、報警、打印等功能，既提高了系統的可靠性，減少人為事故的發生，又為減人提效提供了條件，為煤礦數字化礦井的實現打下了堅實的基礎。

   2、司機啟動、停止主通風機方便，迅捷。在突發掉電情況下，恢復風機工作用時大大縮短，正常時間在4分鐘以內，給礦井通風安全提供更可靠的保證。

   3、智能故障診斷功能為排除故障，提供了極大便利，大幅度減少排查時間，為及時恢復風機運行贏得寶貴時間。

   4、實時數據動態顯示功能，為司機及時了解各種設備參數，提供了便利，有利于風機的安全、可靠運行。