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[摘 要]对空气压缩机、制氮机作了简单的概述，分析空气压缩机、制氮机集中远程监控及自动化控制的解决方案及所实现的功能。
[关键词]空气压缩机；远程监控；集中自动化控制
中图分类号：TD443.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0372-01
[Absrtact]this paper gives a brief overview of air compressor and nitrogen generator， and analyzes the solutions and functions of air compressor and nitrogen generator for centralized remote monitoring and automatic control.
[Keywords]air compressor remote monitoring centralized automation control
空气压缩机是煤矿生产的主要设备，不仅为风动工具提供动力，也为矿山应急救援提供了方便。大部分矿井空气压缩机靠人工现场值守，造成值守、监管人员多，管理复杂、安全隐患多、不易控制。随着煤炭行业生产技术日新月异的进步和发展，国内先进煤矿结合“机械化换人、自动化减人”科技强安理念，逐步实现了主要生产设备的无人值守，并逐步向数字化、智能化方向发展。下面详细介绍空气压缩机自动化远程控制系统实现的功能和矿井的实际应用，供大家参考使用。
一.矿井目前使用空压机的主要技术参数
矿井地面压风机房安装空气压缩机具体参数：排气压力：0.8Mpa；容积流量：40m3/min；冷却方式：风冷；电机功率：250kw；电压等级：6kv；压缩方式：连续，螺杆。
二、空气压缩机、制氮机自动化远程监控增加的主要设备及配置要求
1、总体设计
系统通过设置操作员站、PLC控制柜、各种执行机构、各种传感器及工业视频监控实现煤矿地面空压机、制氮机无人值守，并且具备以下主要功能。
1.1具备工业以太网、Profibus-DP总线、RS485通讯等丰富接口，系统方便联网；
1.2实现煤矿地面压风机、制氮房无人值守，压风机自动加卸载和自动轮循功能，制氮机远程开停；
1.3对空压机的运行参数及保护参数进行实时的监测、传送和超值告警，这些参数包括：排气压力，排气温度，电机温度与振动，储气罐压力、温度及液位，总管压力，冷却温度等；
2、系统结构组成
煤矿压风机、制氮机无人值守系统由四部分组：远程监控中心，工业以太网传输，空压机房PLC监控系统及现场传感器、执行机构。
2.1远程监控中心
远程监控中心通过操控站对空压机、制氮机相关设备进行集控和监视。主要包括硬件和软件两大部分：硬件设备包括工业控制计算机、显示器等。
软件包括监测、控制组态软件，管理人员可以根据画面窗口随时了解空压机、制氮机系统的运行状况，实现远程监测或控制。
远程监控中心主要是基于以工控机作为平台的监控软件，主要是完成对控制器的参数传递与命令的传达，同时也是人机交互的核心，完成数据的图形、报表、曲線等形式的存储与展示，担负着系统运行的监测和维护、报警以及命令的执行等任务。通过授权的方式管理操作员，使之具有部分或全部操作权限，进行设备的相关操作，同时监控整个系统的运行状况，以及查看各种数据的统计、分析与报警的报表。
2.2工业以太网络
空压机房PLC控制器通过监控中心到空压机房敷设的光缆，与工业级光纤交换机组成光纤工业以太网，与远程监控中心工控机进行数据通讯。
2.3空压机房监控系统
空压机、制氮机房监控系统主要由可编程控制器、触摸显示屏、电动阀门、压力传感器、液位传感器、振动传感器、温度传感器、气体浓度及流量等组成。
3、监控系统设计
通过在空压、制氮机房配置的一套可编程控制器，实现压力、温度、振动及浓度等参数的实时监测，同时实现空压机、制氮机、电动阀门的就地集中控制和远程控制，控制器进行逻辑判断，可实现多台压风机的自动切换、自动启停，触摸显示屏实时显示空压机、制氮机的各运行参数，并进行空压机、制氮机的就地集中控制。
3.1控制系统设计
新PLC控制器配置有以太网模块，实现PLC控制器与触摸屏和上位机的数据传输，实现对空压机的监测和控制。
3.2视频监控系统设计
控制系统结合视频监控系统，可以实现空压机、制氮房的无人值守。本视频监控系统配置3台摄像仪，把整个空压机房、制氮机房以及空压机配电室的图像实时传输至控制中心，并能够存储录像。
根据现场实际情况，设备配置有：监视器，硬盘录像机，摄像仪等，并设置人员闯入告警系统，实现人员闯入时图像抓拍及告警。
系统具备远程自动控制、远程单机自动控制、远程单机手动控制、就地手动控制4种操作方式。
系统在正常运行过程中，不管工作在何种工作方式，均可实时将空压机房现场的各种运行参数、设备状态通过通讯网络传到远程监控中心计算机。
三、空气压缩机、制氮机自动化远程监控使用后实现的主要功能
3.1显示功能
系统操控软件包含工艺流程图总画面，实时显示整个空压机、制氮机系统总体运行情况和主要设备的运行状态和实时参数，具体有：
1）空压机参数：气体温度、气体压力等，并对各参数分别设有报警值。
2）电气参数：电机电压、电流等。
3）制氮机参数：气体浓度、气体流量、闸阀开停状态等，并对各参数分别设有报警值
3.2控制功能
系统具有授权远程集控、远程单控、就地手动等多种控制方式。具有在控制中心的远控功能、可以方便的远程实现各个空压机的启、停以及参数设置、历史曲线查询、报表打印功能、系统故障报警功能、通讯功能。
3.3故障保护功能
超温、超压保护：通过温度和压力传感器，实现超温、超压保护，并通过PLC程序进行判断， 实现空压机的加载、卸载、超限报警及故障停车。
具有储气罐压力、温度保护功能，当压力或温度超限时能自动切断电源并报警。
电动机故障：利用上位机与电力监控系统的OPC接口通讯，监控空压机电机过电流、漏电、低电压等电气故障时实现报警，并根据设定使空压机停车，转而启动另外一台空压机。
通过以上各个功能的组合对接，使空气压缩机、制氮机能够通过远程集中控制方式对设备的基本参数进行调阅和修改，对设备进行远程自动化控制，实现无人值守，达到“机械化换人、自动化减人”的管理目标。
四、结语
按照煤矿安全生产标准化基本要求，煤矿逐步建设单独的自动化工业环网，将中央变电所、空气压缩机、主排水泵、带式输送机等大型固定设备采用集中远程监控，实现无人值守，逐步实现减人提效、科技强安的目标。煤矿坚持科学发展、安全发展，贯彻“无人则安，少人则安”理念，以机械化、自动化、智能化为手段，大幅减少煤矿生产作业人员数量。逐步实现机械化生产代替人工作业、自动化控制减少人工操作、智能化管理提高工作效率。建设安全、高效、绿色、智慧矿山，积极创建一流煤矿。
[关键词]空气压缩机；远程监控；集中自动化控制
中图分类号：TD443.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0372-01
[Absrtact]this paper gives a brief overview of air compressor and nitrogen generator， and analyzes the solutions and functions of air compressor and nitrogen generator for centralized remote monitoring and automatic control.
[Keywords]air compressor remote monitoring centralized automation control
空气压缩机是煤矿生产的主要设备，不仅为风动工具提供动力，也为矿山应急救援提供了方便。大部分矿井空气压缩机靠人工现场值守，造成值守、监管人员多，管理复杂、安全隐患多、不易控制。随着煤炭行业生产技术日新月异的进步和发展，国内先进煤矿结合“机械化换人、自动化减人”科技强安理念，逐步实现了主要生产设备的无人值守，并逐步向数字化、智能化方向发展。下面详细介绍空气压缩机自动化远程控制系统实现的功能和矿井的实际应用，供大家参考使用。
一.矿井目前使用空压机的主要技术参数
矿井地面压风机房安装空气压缩机具体参数：排气压力：0.8Mpa；容积流量：40m3/min；冷却方式：风冷；电机功率：250kw；电压等级：6kv；压缩方式：连续，螺杆。
二、空气压缩机、制氮机自动化远程监控增加的主要设备及配置要求
1、总体设计
系统通过设置操作员站、PLC控制柜、各种执行机构、各种传感器及工业视频监控实现煤矿地面空压机、制氮机无人值守，并且具备以下主要功能。
1.1具备工业以太网、Profibus-DP总线、RS485通讯等丰富接口，系统方便联网；
1.2实现煤矿地面压风机、制氮房无人值守，压风机自动加卸载和自动轮循功能，制氮机远程开停；
1.3对空压机的运行参数及保护参数进行实时的监测、传送和超值告警，这些参数包括：排气压力，排气温度，电机温度与振动，储气罐压力、温度及液位，总管压力，冷却温度等；
2、系统结构组成
煤矿压风机、制氮机无人值守系统由四部分组：远程监控中心，工业以太网传输，空压机房PLC监控系统及现场传感器、执行机构。
2.1远程监控中心
远程监控中心通过操控站对空压机、制氮机相关设备进行集控和监视。主要包括硬件和软件两大部分：硬件设备包括工业控制计算机、显示器等。
软件包括监测、控制组态软件，管理人员可以根据画面窗口随时了解空压机、制氮机系统的运行状况，实现远程监测或控制。
远程监控中心主要是基于以工控机作为平台的监控软件，主要是完成对控制器的参数传递与命令的传达，同时也是人机交互的核心，完成数据的图形、报表、曲線等形式的存储与展示，担负着系统运行的监测和维护、报警以及命令的执行等任务。通过授权的方式管理操作员，使之具有部分或全部操作权限，进行设备的相关操作，同时监控整个系统的运行状况，以及查看各种数据的统计、分析与报警的报表。
2.2工业以太网络
空压机房PLC控制器通过监控中心到空压机房敷设的光缆，与工业级光纤交换机组成光纤工业以太网，与远程监控中心工控机进行数据通讯。
2.3空压机房监控系统
空压机、制氮机房监控系统主要由可编程控制器、触摸显示屏、电动阀门、压力传感器、液位传感器、振动传感器、温度传感器、气体浓度及流量等组成。
3、监控系统设计
通过在空压、制氮机房配置的一套可编程控制器，实现压力、温度、振动及浓度等参数的实时监测，同时实现空压机、制氮机、电动阀门的就地集中控制和远程控制，控制器进行逻辑判断，可实现多台压风机的自动切换、自动启停，触摸显示屏实时显示空压机、制氮机的各运行参数，并进行空压机、制氮机的就地集中控制。
3.1控制系统设计
新PLC控制器配置有以太网模块，实现PLC控制器与触摸屏和上位机的数据传输，实现对空压机的监测和控制。
3.2视频监控系统设计
控制系统结合视频监控系统，可以实现空压机、制氮房的无人值守。本视频监控系统配置3台摄像仪，把整个空压机房、制氮机房以及空压机配电室的图像实时传输至控制中心，并能够存储录像。
根据现场实际情况，设备配置有：监视器，硬盘录像机，摄像仪等，并设置人员闯入告警系统，实现人员闯入时图像抓拍及告警。
系统具备远程自动控制、远程单机自动控制、远程单机手动控制、就地手动控制4种操作方式。
系统在正常运行过程中，不管工作在何种工作方式，均可实时将空压机房现场的各种运行参数、设备状态通过通讯网络传到远程监控中心计算机。
三、空气压缩机、制氮机自动化远程监控使用后实现的主要功能
3.1显示功能
系统操控软件包含工艺流程图总画面，实时显示整个空压机、制氮机系统总体运行情况和主要设备的运行状态和实时参数，具体有：
1）空压机参数：气体温度、气体压力等，并对各参数分别设有报警值。
2）电气参数：电机电压、电流等。
3）制氮机参数：气体浓度、气体流量、闸阀开停状态等，并对各参数分别设有报警值
3.2控制功能
系统具有授权远程集控、远程单控、就地手动等多种控制方式。具有在控制中心的远控功能、可以方便的远程实现各个空压机的启、停以及参数设置、历史曲线查询、报表打印功能、系统故障报警功能、通讯功能。
3.3故障保护功能
超温、超压保护：通过温度和压力传感器，实现超温、超压保护，并通过PLC程序进行判断， 实现空压机的加载、卸载、超限报警及故障停车。
具有储气罐压力、温度保护功能，当压力或温度超限时能自动切断电源并报警。
电动机故障：利用上位机与电力监控系统的OPC接口通讯，监控空压机电机过电流、漏电、低电压等电气故障时实现报警，并根据设定使空压机停车，转而启动另外一台空压机。
通过以上各个功能的组合对接，使空气压缩机、制氮机能够通过远程集中控制方式对设备的基本参数进行调阅和修改，对设备进行远程自动化控制，实现无人值守，达到“机械化换人、自动化减人”的管理目标。
四、结语
按照煤矿安全生产标准化基本要求，煤矿逐步建设单独的自动化工业环网，将中央变电所、空气压缩机、主排水泵、带式输送机等大型固定设备采用集中远程监控，实现无人值守，逐步实现减人提效、科技强安的目标。煤矿坚持科学发展、安全发展，贯彻“无人则安，少人则安”理念，以机械化、自动化、智能化为手段，大幅减少煤矿生产作业人员数量。逐步实现机械化生产代替人工作业、自动化控制减少人工操作、智能化管理提高工作效率。建设安全、高效、绿色、智慧矿山，积极创建一流煤矿。