苏荣波

（兖矿能源集团股份有限公司南屯煤矿环保科，山东省邹城市，邮编273500）

摘要：针对煤矿井下局部通风机的远程监控需求，本文利用西门子1200PLC和WINCC组态软件，结合MODBUS-RTU通信协议实现了局部通风机的远程监控。系统能够实时监测局部通风机的运行状态、电量参数、甲烷、温度、风筒风量等各种参数，也可实现局部通风机的远程启停、一键倒换等控制功能。

关键词：PLC；WINCC；局部通风机

Remote monitoring system for local ventilation fans in mines based on PLC and WINCC

Abstract: In response to the remote monitoring requirements of local ventilation fans in coal mines, this article uses Siemens 1200PLC and WINCC configuration software, combined with MODBUS-RTU communication protocol to achieve remote monitoring of local ventilation fans. The system can monitor the operating status, electrical parameters, methane, temperature, and air volume of the local ventilation fan in real time, and can also achieve remote start stop, one click switching and other control functions of the local ventilation fan.

Key words: PLC; WINCC; Local ventilation fan

1.引言

作为煤矿井下局部地点供风的主要设备，局部通风机是煤矿井下通风系统的重要组成部分，其运行可靠性对煤矿安全生产起到至关重要的作用。随着近年来我国矿山智能化建设的不断发展，智能通风系统的应用可实现全矿井按需通风，帮助降低能耗、保障安全生产。在智能通风系统中，对于局部通风机的远程控制也是其中重要的一环。

本文以西门子1200PLC和WINCC组态软件为核心，通过MODBUS-RTU通信协议读取煤矿风机用隔爆兼本安型双电源真空电磁起动器的各种参数，通过各种传感器采集现场甲烷浓度、环境温度、风筒风量等。

2.系统整体结构

系统整体结构如图1所示，以现场安装一台江苏金博途科技有限公司生产的KXJ1140(660)矿用隔爆兼本安型PLC控制箱。PLC控制箱内部以西门子1200PLC为核心，包括CPU模块、模拟量输入模块、485通信模块、本安交换机和低压电器等元器件。外部传感器有高低浓度甲烷传感器、矿用本安型温度传感器、煤矿用风筒风量传感器，传感器以4-20mA的信号接入模拟量输入模块。通信模块以RS-485总线的方式接入真空电磁启动器的综保，以MODBUS-RTU通信协议读取综保的各种参数（电压、电流、分合闸状态等）。

图1系统结构图

相关元器件清单如表1所示。

3.PLC软件设计

局部通风机远程监控系统的PLC软件设计采用模块化编程思想，主要由主程序、初始化、模拟量处理、通信处理、故障报警、手动及自动控制等几部分组成，如图2所示。主程序为主循环扫描程序，用于调用各个子程序，以及处理外部中断、远程控制命令等。初始化子程序用于PLC停电重启后对各种设置进行初始化操作，如清零、赋值、复位等。模拟量处理子程序用于对模数转换得来的数字量进行处理，得到真实的传感器数据。通信处理子程序通过调用西门子博途软件自带的MB_COMM_LOAD、MB_MASTER程序块，实现MODBUS-RTU通信。故障报警子程序用于甲烷超限、温度超温、风量偏低时的判断与报警。手动及自动控制可实现PLC控制箱就地方式的手动启停、切换局部通风机，以及接受远程控制命令实现远程启停、切换局部通风机。

图2 PLC软件设计

限于篇幅，以模拟量处理子程序为例，其基本流程图如图3所示。

图3 模拟量处理程序流程

将模数转换得来的数字量设为x，实际温度值为输出y，计算公式如下式所示。

4.WINCC组态设计

地面监控中心采用的是西门子WINCC组态软件来进行界面设计，主要由主界面、控制界面、报警界面、历史曲线及报表界面等画面组成。WINCC与PLC之间通过煤矿现有的工业以太环网进行通信。通过摄像仪监控软件的OCX控件，WINCC还可以通过添加WINCC Web控制的方式将现场摄像仪信号进行展示，方便值班人员观察现场情况。

部分界面如图4所示。

图4 WINCC界面

5.结论 

本文介绍了基于西门子PLC和WINCC组态软件的矿井局部通风机远程监控系统。系统能够实现局部通风机的远程控制，同时实时监测局部通风机的各种关键参数，同时具有故障报警、数据处理、曲线报表等功能。本系统具有结构简单、兼容性好、易扩展等特点，其应用能够大大提高局部通风机的安全可靠性，是智能通风系统的重要组成部分，可方便接入煤矿智能化生产管控平台，具有良好的应用价值和推广意义。

参考文献

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[4] 陈永军.深部巷道局部通风自动化控制的应用[J].矿业装备, 2023(8):40-41.

第一作者简介：姓名，苏荣波，1978.11，籍贯，山东省泰安市肥城，工作单位，兖矿能源集团股份有限公司南屯煤矿环保科，学历本科，研究方向煤矿智能化，地址，山东省济宁市邹城市泰和新天地4—2—102室，15069783738