内蒙古自治区特种设备检验院内蒙古呼和浩特010031
摘要：矿井提升设备是一个集机、电、液一体化的庞大系统,也是矿井正常生产的关键设备,其能否正常运行影响着矿井的安全及产量。随着机械、电子、通信等技术的发展,矿井提升设备越来越先进,结构越来越复杂。然而,矿井提升设备的监测技术虽然取得了一定的发展,但是由于开发工具、开发平台不一样等原因,其发展与提升设备的发展并不协调。目前,我国矿井提升设备的安全监测系统存在着监测对象单一、数据传输可靠性和稳定性低、软件界面不友好、监测系统兼容性及扩展性差等问题。为了解决这些问题,提高矿井提升设备的安全监测水平,从我国金属矿井提升设备安全监测系统的现状着手,选择合适的开发工具,研发适合当前金属矿山主提升设备的安全监测系统显得尤为必要。监测系统采用MCGS软件作为开发工具。MCGS组态软件是北京昆仑通态公司开发的一款全中文工控组态软件,集数据采集、流程控制、动画显示、报警处理、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种功能于一体,能够运行于Microsoft的各种32位的Windows平台。其操作界面简单灵活,多媒体画面生动形象,数据处理功能强大,报警功能多样化,安全机制完善,网络功能强大,具备多对象监测的条件。开发出的系统具有良好的兼容性和扩展性,数据传输可靠、稳定,能够为用户提供解决实际问题的方案,在工控领域具有广泛的应用前景。选用MCGS软件开发金属矿山主提升设备的安全监测系统能够有效改善当前监测系统存在的上述问题,提升监测效果
关键词：MCGS；主提升设备；安全监测系统
1矿井提升设备简介及监测要求
1.1矿井提升设备的组成
矿井提升设备虽种类繁多,但是其主要组成均可分为以下几部分:提升机、提升钢丝绳、提升容器(主要有箕斗、矿车、罐笼等)、罐道(斜井提升时为轨道)、井架(塔式摩擦提升时为井塔)、天轮(塔式提升时为导向轮)、井筒和井筒设备、装载设备(罐笼提升时为进车装置)、卸载设备(罐笼提升时为出车装置)、井底装置等。其中,影响主提升设备安全运行的主要有提升机、提升钢丝绳、提升容器。
1.2矿井提升设备监测要求
由于矿井提升设备自带控制提升机运行的控制系统,因此,监测系统既要实现对提升设备各监测参数的实时在线监测,确保监测结果准确、可靠,同时又要保证监测系统不影响提升设备自带的控制系统,以免对主提升设备自有的控制系统造成干扰。针对目前主提升设备的监测现状,本系统要实现主提升设备的故障诊断、系统监测、动画显示、参数管理、数据库管理、报警显示、信息输出和系统管理等功能。经系统分析,本系统的监测参数主要有主提升机运行速度、主提升钢丝绳的滑动、钢丝绳的LMA、LF和张力、闸瓦温度、闸瓦位移、制动盘偏摆量、制动油压力、制动油温、制动弹簧压力等。
2监测系统的硬件设计
监测系统的硬件可分为传感器、信号调理、数据采集和工控机及输入、输出设备4个部分。系统的硬件设计即针对4部分进行分别设计。
2.1传感器
作为监测系统的“五官”,传感器的正确选型尤为重要。根据具体的监测要求和条件,秉着保证其主要性能指标满足要求的原则,系统先后选择了2种压力传感器监测弹簧压力和制动油压力,2种传感器来实现制动油温和闸瓦温度的监测,2种位移传感器实现制动盘偏摆量和天轮角位移的监测,2种霍尔传感器和1种光电编码器实现对主提升钢丝绳的缺陷监测和定位,1种张力传感器实现对钢丝绳张力的监测。
2.2信号调理器
信号调理器主要是在自动化控制系统中发挥对各种信号的变送、转换、传输、运算等作用,可将各类一次传感器或一次仪表输出的不同规格的模拟信号调理整合成智能控制系统可统一规范的信号。系统选用了从厂家定制的带有密闭金属柜的信号调理装置来实现信号的调理。密闭金属柜具有很好的阻隔干扰信号的效果,可以有效地改善信号调理的效果。
2.3数据采集
数据采集是指将温度、压力、流量、位移、速度等测控现场产生的模拟物理量进行采集,转换成数字量后,再对所读入的数据进行存储、显示或打印的过程[1]。系统选择的是中泰USB7360数据采集卡。这是一种多功能的数据采集模块,适用于提供了USB接口的PC系列微机,具有真正的热插拔、即插即用(PnP)功能,使用方便,并且具有良好的效果。
2.4工控机及输入输出设备
工控机的选择必须考虑工业现场的温度、湿度、粉尘、腐蚀、振动等恶劣条件的影响,同时还要满足监测和预警系统的要求。本系统选取为我国著名工控机生产厂家台湾研华工控机有限公司生产的研华510工控机作为本监测和预警系统的主机。机箱具有屏蔽磁场的功能,能够最大限度地降低外界干扰信号的影响,使得主机能够适应较恶劣的工业现场环境,出色地完成有用信号的收发和处理。另外,系统对输入、输出设备无特殊要求,满足系统相应要求即可。
3监测系统的软件设计及实现
主提升设备的庞大性和复杂性决定了其监测参数较多,监测系统也比较复杂。为了提高监测系统的效率,本系统采用的方案是从主提升设备的运行状态、主提升钢丝绳以及主提升设备制动系统3个方面来实现本系统对主提升设备的安全监测.组态软件通过对计算机及软件的各种资源进行配置,使计算机或软件按照预先设置的要求自动执行特定任务,满足使用者不同应用的要求[2]。基于MCGS的主提升设备安全监测系统利用MCGS的组态功能,实现了主提升设备的实时在线监测系统的设计。
3.1实时数据库创建
进入MCGS组态环境后,单击工作台的“实时数据库”按钮,进入实时数据库窗口页中,按监测系统要求,定义的弹簧压力、闸瓦位移、制动油温、制动油压等数据对象和组对象成员名称、类型、初始值和数值范围,并进行各对象或对象成员的如存盘周期、存盘时间范围和保存期限等属性设置,完成实时数据库的创建。
3.2用户窗口组态
在“用户窗口”中建立新窗口后,单击“动画组态”进入动画组态窗口,通过在绘图工具箱中选择不同的元件可进行监测系统的监测画面的组态,本系统中主要包括主提升机、闸瓦、制动盘和报警显示等的画面组态。此时的监测画面不具备动画效果,因此,还需对静态的图形进行动画设计和动画属性设置,使其与实时数据库中的数据对象建立相关性连接。动画连接设置完成后,图形对象的外观和状态特征会随着数据对象的实时采集值的改变而发生变化,从而实现了图形的动画效果。
3.3主控窗口组态
作为其他所有窗口的父窗口,可容纳多个设备窗口和用户窗口,并对其进行管理和调用。此外,可实现系统菜单及菜单命令的建立、封面图形的设计、窗口的自动启动、动画刷新周期以及系统运行流程及特征参数的设置等。
结束语：
利用MCGS组态软件设计了主提升设备的实时在线监测系统,首次实现了蝶形弹簧的直接监测,首次较全面地实现了对主提升设备的实时在线监测。监测系统监测对象较全面,系统操作界面灵活简单,兼容性强,并具有良好的扩展功能。系统的工程测试结果表明,系统监测数据传输的稳定性和可靠性较高,结果稳定、可靠,可大大提高金属矿山主提升设备的安全监管水平,服务于矿山企业的安全生产。
参考文献：
[1]黎琼,陈文庆,温泉.通用数据采集系统的信号调理[J].湛江师范学院学报,2004,25(6):119-123.
[2]陈进,郎朗,娄珂,等.基于MCGS的污水处理系统研制[J].工业仪表与自动化装置,2009(2):61-63.