1、监控系统功能设计

1)实时在线监测功能。可实现对矿井主通风机及其附属设备主要工作参数、运行状态的实时在线监测与显示，智能化故障识别与报警。具体监测项目包括:主通风机的入口静压、风量、风速信号;主通风机电动机电压、电流、有效功率、功率因数等电量参数;主通风机电动机轴承温度和定子温度的实时监测显示;主通风机振动状态信息的监测、显示与分析，具有机械故障预警及停机功能。

2)远程通信功能。能支持与第三方远程通信(变频器或其它监控设备)，实现远程监测控制，支持多种通信协议，具有多种通信方案，可方便地把监控数据上传到目前煤矿使用的安全监测系统KJ98，实现对矿井通风系统的远程集中控制。

3)自动控制功能。通过友好交互的人机控制界面可以方便地控制高压开关柜的启动、停止、风门的开关;能控制高压变频器、水阻柜启动、停止，实时设置变频器频率;可实现主通风机、风门用电动执行机构多种控制模式间的切换。

2、程序设计

2.1PLC程序设计

在西门子S7-417-4H型PLC中，运用梯形图编制监控系统的运行程序，整套系统的主控程序流程如图3所示。在调用初始化子程序后，系统按照设定程序与参数进行自检，待自检正常后对主通风机及其附属设备的初始状态进行顺序控制，一切准备工作就绪后系统会自动开启主通风机，系统按预先图3控制程序流程图编制的程序、设计的功能进行实时监控。整套PLC程序包含了高压柜供电状态监测、变频器控制、水阻柜控制、主通风机运行参数及故障检测、风门电动执行机构运行状态监测等多个功能模块。对PLC控制程序采用模块化设计和过程设计原理，将上述功能模块进行结构化编程设计，提升了控制程序的完整性和可执行性。

2.2WinCC组态程序设计

通过WinCC组态程序设计建立友好交互的人机控制界面，借助远程通讯和PLC控制程序，实现对主通风机及其附属设备的过程监控与故障监控。基于WinCC组态软件的主通风机监控系统具备可视化、智能化、功能多样化等诸多优点，能将矿井通风系统的工作参数和运行状态形象化地展现在控制人员和管理人员面前，便于实时监控设备运行情况。

3、应用效果

2013年9月鲁班山北矿主通风机监控系统改造工程完成，图4所示为监控系统的主界面图。目前该套系统已经连续正常运行一年多，在新的监控系统模式下，实现了紧急情况提前预警，提高了矿井通风安全水平。主通风机在变频调速系统控制下更容易实现电动机的正、反转，加、减速时间及频率可任意调节，运行平稳，工频水阻软启动技术的应用，确保了两台变频器都出故障时，主通风机仍能正常运行，确保了通风安全。使用变频调节后由于变频器内滤波电容的使用，使得主通风机功率因数据提高，通过减小变频器输出频率、降低主通风机转速来满足矿井风量需要，主要风机始终运行在高效区间内，统计显示，在增加风量27%的情况下，每个月主通风机电力消耗同比节约3.1万度，节能效果十分明显。

4、结语

本监控系统融合了先进的在线监测控制技术、故障智能诊断技术、PLC控制技术、WinCC组态软件、水阻工频技术、高压变频技术，借助上述软硬件平台实现了对主通风机的智能化、自动化监控。系统能对矿井主通风机及其附属设备主要工作参数、运行状态进行实时动态监测，自动识别设备故障并采取有效响应，并通过友好交互的人机控制界面方便地操控各个主要运行设备，又可借助高压变频调速和水阻工频技术提高动力设备运行的可靠性，改善其操控性，大大提升动力设备的运行效率，实现节能环保的目的。该套监控系统在鲁班山北矿良好的运行实践证明，该系统性能稳定可靠，功能齐全多样，满足矿井通风现场的使用要求。