李朕　馬晨峰　岳強

摘 要 本系統(tǒng)以西門子S7-200系列PLC作為控制核心，通過應用先進可靠的傳感器以及人機界面觸摸屏和上位機的組態(tài)軟件，實現了對主扇風機的性能狀態(tài)參數、電機的電氣參數的實時監(jiān)測，并采用PowerBuilder9.0系統(tǒng)開發(fā)軟件構建風機的故障診斷專家系統(tǒng)，實現對風機故障的全面診斷，并提供準確的專家意見和維修方案。

關鍵詞 PLC 人機界面 故障診斷 以太環(huán)網

中圖分類號：TD44 文獻標識碼：A

1 系統(tǒng)整體結構

礦井主扇風機遠程監(jiān)測及故障診斷系統(tǒng)總體結構，采用三層集散式結構框架，以可編程序控制器PLC為控制核心，將傳感器采集到的風機各項參數經過處理，采用西門子以太網模塊將各數據與視頻信號同時通過千兆以太環(huán)網遠傳給上位監(jiān)控機，同時現場采用人機界面觸摸屏對主扇風機的各項參數實現現場實時顯示，同時可實現對主扇風機的現場控制和參數限值調定。

2 下位機數據采集及控制系統(tǒng)

2.1 數據采集系統(tǒng)

現場數據采集與處理系統(tǒng)以西門子可編程序控制器224XP型號PLC作為數據采集與處理的核心，需要進行檢測的項目有兩臺主扇風機的性能參數、電機的電氣參數、軸承溫度、電機振動。系統(tǒng)對電機繞組及軸承溫度的測量使用電機中的PT100熱電阻與EDA9018溫度采集模塊配合實現，由于風機距離控制柜較遠（一般為40m左右），所以采用三線制接法：鉑電阻一端接I+，另一端兩根線分別接到I-端和AGND。

2.2 人機界面觸摸屏

人機界面觸摸屏是主扇風機監(jiān)測系統(tǒng)現場數據顯示和控制的面板，根據本系統(tǒng)的設計要求和實際需要，分別對兩臺主扇風機的數據監(jiān)測實時畫面、運行控制畫面、和參數設置畫面進行了開發(fā)，數據監(jiān)測畫面主要實現對兩臺主扇風機各項檢測參數的現場實時顯示，方便工作人員在現場對風機的性能進行全面、直觀的了解；運行控制畫面可實現對風機的啟停控制和風門開關控制等；參數設置畫面用于現場工作人員根據實際情況對風機各項參數的限值進行設置，保證對風機超限參數的準確報警。

3 上位機遠程監(jiān)測及預警系統(tǒng)

系統(tǒng)在上位機采用組態(tài)軟件創(chuàng)建主扇風機的遠程監(jiān)測動態(tài)畫面，其根據風機的結構進行上位機組態(tài)虛擬結構繪圖，并創(chuàng)建相應的管道開機流動動畫，保證現場操作人員對風機運行狀態(tài)進行有效地區(qū)分，避免誤操作。風機遠程監(jiān)測的主畫面可實現對兩大主扇風機各項檢測參數以及運行狀態(tài)的實時顯示，同時并行設置視頻監(jiān)控、數據查詢、曲線查詢、參數設置等多項功能，實現對風機的多角度綜合監(jiān)測。

4 風機故障診斷專家系統(tǒng)

4.1 知識庫

知識庫是整個風機故障診斷專家系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)的各項操作都必須以知識庫為紐帶，故障診斷、維修專家可通過經驗知識輸入界面將專家經驗輸入至知識庫管理模塊，再通過知識庫轉換程序最終存儲在知識庫中。知識庫中存儲大量的風機故障案例以及故障診斷、維修專家的經驗，在處理實際問題時，專家系統(tǒng)會從知識庫中調用相應的知識，例如對主扇風機電機振動的故障診斷，輸入風機的故障征兆，“隨轉速變化明顯”和“高轉速時顯著增大”兩條故障征兆，進行一手推理，知識庫則會給出相應的推斷結果，并給出其可信度值，隨著故障征兆的不斷細化，則會最終得出精確的系統(tǒng)故障結果。構建主扇風機故障診斷專家系統(tǒng)的知識庫是一個循序漸進的過程，不能一蹴而就，在系統(tǒng)實際的運行工作中，還要經過反復的修改和補充，實現專家系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，最終才會得到比較縝密和精確的診斷結果。

4.2. 推理機

推理機實際上是一組計算機程序，根據用戶在用戶界面（人機接口）輸入的主扇風機診斷任務來調用知識庫中相關的經驗知識和規(guī)則，再按照一定的規(guī)則進行精確化匹配，從知識庫中推導出風機的故障原因及維護方法，再以解釋程序為平臺，向用戶解釋故障診斷專家系統(tǒng)的行為，回答用戶提出的診斷任務。解釋程序作為專家系統(tǒng)的一個重要的子系統(tǒng)，有助于用戶對風機故障細節(jié)的掌握，及時發(fā)現專家系統(tǒng)存在的漏洞和錯誤并進一步改進、完善專家系統(tǒng)。

5 結語

礦井主扇風機遠程監(jiān)測及故障診斷專家系統(tǒng)實現了對兩臺主扇風機的遠程集中控制、風機各項參數遠程監(jiān)測以及故障診斷、推理，將主扇風機的遠程實時監(jiān)控、超限報警以及故障診斷多系統(tǒng)集成化。運用專家系統(tǒng)開發(fā)工具和龐大的數據庫系統(tǒng)構建風機的故障診斷專家系統(tǒng)，對風機出現的不同故障進行推理分析，準確的判斷主扇風機的故障類型和故障走向，并給出相應的經驗處理、維修方案，避免了盲目性維修，大大降低了維修成本，保證了主扇風機的穩(wěn)定運行和煤礦的安全生產。為礦山的安全、穩(wěn)定運營提供了有效地保障。

參考文獻

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