矿井PLC设备的远程监控设计

一、设计背景

随着现代电子技术和微电子技术的迅猛发展，自动化、智能化程度的不断提高，煤矿机电设备也在不断的更新， PLC（可编程控制器）控制的设备以是主流。从主副井提升、割煤机、皮带机运输，到斜巷运输、斜巷乘人运输，到运输大巷的道岔，涉及到矿井的方方面面。

由于PLC是一种可编程的控制器，在煤矿已是占据产量与效益最重要的地位。由于机电工对新型的设备维修还是摸索阶段，所以维修技能跟不上造成影响不断。

本人在维修PLC设备上积累了不少的经验，曾先后设计乘人器、菱形编网机、绞车、自动捕车器等程序，对PLC内部程序和控制设备有一定的了解。在电视上曾看过一些自动化设备有人机界面，操作者在人机界面上点几下输入一些参数就可加工出合格的产品，例如数控车床、先进的流水线等。受此启发，如果用人机界面监控PLC设备操作流程，对按钮、传感器通断监控，实现设备动作与画面同步并且能对故障位置、类型实现精确定位那对PLC设备的维修是一件很容易的事。本人先后设计出两款设备画面，井口操车与绞车信号捕车器，现对人机界面设计介绍如下：

二、设计的主要内容

人机界面： 人机界面简称HMI，又称触摸屏监控器，是一种智能化操作控制显示装置（与平板电脑相类似）。人机界面有它的特殊语言，与组态软件相对应生成我们需要的画面，可用来快速构造和生成各种监控系统的组态系统，它是从每个PLC上面采集数据后，进行数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等，它是解决实际工程问题的完整方案和操作工具。画面制作好后就像亲临设备现场一样的效果。

远程PLC监控有多种形式，本文才采用的是N：N网络型，此类型是把多个PLC按照一定的连接方法连接在一起组成一个小型的通讯系统，系统中的各个PLC能够进行数据共享，达到协同工作的要求。可通过PLC中的232接口或者422接口采集数据，如下图：232接口是PLC的扩展接口，422接口是PLC的编程接口。

通过对需要监控的PLC加装485通讯模块，给PLC写通讯程序把需要监控PLC设制好从站的站号。把PLC需要监控的点、字节、字传送到485模块中，通过二芯屏蔽电缆传送到PLC主站中（三菱Fx2N可监控7个PLC设备）。主站编写提取数据的程序，提取的数据放到主站PLC特定的寄存器内，触摸屏监控器可随时监控这些数据通断和大小。

各个PLC连接如下图，现以井下操车为例介如下：

本人采用是昆仑组态编程软件编辑触摸屏监控器的画面的，MCGSE组态软件具有多任务、多线程功能，其系统框架采用vc++语言编程，通过链接和嵌入技术向用户提供vb编程接口，提供丰富的设备驱动构件、动画构件、策略构件，可随时方便地扩充系统的功能。利用组态软件设计设备画面，设备被组态成独立的构件形式，不同的设备对应于不同的构件，并定义连接设备用的数据变量。本人设计的操车装置画面一共有500多个构件组成，这些构件一一组态成为一个完整的监控画面。上图监控器的画面是这个监控系统7个画面的其中一个。这套监控系统主要的特点如下：

（1）监控功能；实时监控系统和设备的运行状态，每一个按钮的通断、每一个电磁阀的通断都能显示在监控屏上面，通时为红色，断是为绿色，旋钮旋转时监控屏上画面也有旋转动画，这样就把每一个按钮好坏显示在你的面前，每个电磁阀是否通电也显示在你面前，使维修变的快捷方便，监示屏就像是一个指挥员。

（2）报警功能；及时报告设备的故障和解决方法，把每次故障同时生成报表，形成管理部门所需数据的记录报表、统计报表等，并且能有计录不易发现的软故障可精确到毫秒级。

（3）教学功能：操车装置包括PLC箱、电磁阀、接线箱等电气设备，不能把每个设备打开讲解，有了监控显示屏可方便讲解设备的操作流程，每个动作的闭锁关系，使他们如亲临现场一样，使他们维修技术得到一定的提高。

三、效益分析

上述简介的PLC的部分通讯功能和组态监控显示功能，具有界面友好，易于操作，运行可靠，便于更改、扩充、升级等优点，同时，系统造价也远低，具有较高的性价比。充分利用PLC的通讯技术和组态软件进行工业控制是现代化工业的一个发展方向，使煤矿自动化建设越来越先进越来越好。上文只是介绍操车装置的通讯与组态，它可用到煤矿的方方面面，例如煤矿变电站是煤矿生产的核心和动力源泉，它的安全可靠运行是安全生产经济运行的根本保证，如采用上述的方法可实现无人职守的变电所，使停电送电实现自动化，把变电站的保护、测量、监控等融为一体，大幅度提高自动化的功效。

再如我公司的采煤系统都是采用运煤皮带，每一部皮带都必须有专人看管，如采用上述方法一人可管理一个采煤面的皮带甚至更多并且可通过PLC通讯技术把皮带的运行情况传到地面实现皮带的远程控制。

综上所述利用PLC的通讯技术和组态监控把分散设备集中监控、管理，把维护与控制自动化。实现减人增效，实现企业利益、员工利益和社会利益最大化。那么改造传统的控制模式、利用高速、高效和稳定的控制系统结构已成为必然趋势，或在原有系统中增加新的控制功能、新的控制方式及其它信息化渠道也已成当务之急。企业自动化及信息化建设是紧迫的，同时也是发展的必然趋势。