防腐型電磁流量計遠程自動化控製係統的研究與（yǔ）應用
點擊次數：2237 發布時間：2021-01-01 13:13:27
摘（zhāi）要：我國煤礦多為井工開采，巷道掘進過程中使用大量的氣動設（shè）備，防腐型電磁流量計（jì）擔負著礦井（jǐng）的壓縮空氣的生產任務，為風鎬、風（fēng）鑽以及其它工具提供動能。傳（chuán）統的單（dān）台（tái）獨立（lì）控製、人工（gōng）開停機的操作工藝，已經很難保證壓縮空氣的供氣質量，也不利於對防腐型電磁流量計的維護管（guǎn）理，為解決該問題，本文（wén）設（shè）計了基（jī）於PLC技術、計算機控製技（jì）術、網絡（luò）技術、光纖通訊技術的防（fáng）腐型電磁（cí）流量計實現集中控製，通過采集處理電機電流、電壓信號，溫度（dù）、壓力信號，實現防腐型電磁流量（liàng）計各種保護、報警、監控功能、風（fēng）機的自動投（tóu）入（rù）與退出。經過在（zài）貴州能發高山礦業有限公司實施，提高了礦井壓風係統的自動化程度，提高了防（fáng）腐型（xíng）電磁流量計運行的安全性、可靠性，提高了安全生產和管理（lǐ）水平，實（shí）現遠程集中控製、實現無人值守，降低了工人勞動強度，大大（dà）提高了該礦防腐（fǔ）型電磁流量計（jì）工（gōng）效及生產管理水平。
1 係統改造目標
為（wéi）響應機械化換人、自動（dòng）化（huà）減人，科技強安（ān）戰略目標的實現，貴州豫能擬在貴州能發高山礦業有（yǒu）限公司實施防腐型電磁流量計控製係統自動化改（gǎi）造，預（yù）期達到下述目標：
1）對（duì）防腐型電磁流量（liàng）計實施科學管（guǎn）理（lǐ）；
2）提高防腐型電磁流量計控製係統安全性、準（zhǔn）確性、可靠性；
3）提（tí）高高山煤礦防腐型電磁流（liú）量計控製係統自動化程度；
4）協調生產係（xì）統中各係統之間的關係，提（tí）高機械和電氣設備的利用率，實現（xiàn）無人值守，提高安全生產和管理水（shuǐ）平。
2 係統改造前現狀
貴州能發高山礦業有限公司防腐型電磁流量計房有3台空壓機，3個風包，兩趟入井管路，防腐（fǔ）型電磁流量計電機額定電壓等（děng）級0.66kV。目（mù）前防腐型（xíng）電磁流（liú）量計係統安裝（zhuāng）有簡易在線監測係統，通過現場麵板能夠簡（jiǎn）單查詢風機狀態，但是（shì）采集傳感器安（ān）全不全麵，無法對電機溫度等相關數據進行實（shí）時采集，當前係統的啟停主要靠人工（gōng）的（de）操作。迫切需要進（jìn）行自動化改造，提高壓風係統自（zì）動化程度，提高係統（tǒng）效率。
3 係統方案設計與實（shí）施
防腐型電磁流量計自動化（huà）係（xì）統主要由以下兩部分組成（chéng）。
1）上位機
上（shàng）位機設置在集中控製中心，主要包括控製計算機、顯示器、語音報警裝（zhuāng）置及控製軟件等。
2）防腐型電磁流量計房監控單元
主要由PLC控製櫃、電動閥門（mén）、傳感器等組成，為了實現空壓機房的無人值守及遠（yuǎn）程自動（dòng）化控製。經（jīng）過充分的分析，本次PLC控製櫃內的主站控製器選用西門子s7-1200係列PLC來保證係統可靠性，風機及管路上的閥（fá）門全部（bù）更換為電（diàn）動閥門，現場加（jiā）配傳感器實時采集現場物理量（liàng）信號，並將其轉（zhuǎn）換（huàn）為標準電信號傳送給CPU。
本係統現場使用的傳感器較多，如壓力、溫度等（děng）等。為減少傳輸（shū）誤差，提高檢（jiǎn）測精度，均選用帶變送器，性能可靠，壽命長，輸出標準（zhǔn）電流信號4-20mA的傳感器，直接采（cǎi）集現（xiàn）場信號，以進（jìn）一步提高整套（tào）係統的可靠性。同時現場安裝海康攝像儀實現視頻實時采集。具體如下：
1）現場PLC控製係統（tǒng）選用西門（mén）子S7-係列可編程序控製器作為（wéi）監控核心。可編（biān）程序控製（zhì）器能適應各種惡劣現場條件，現場抗幹擾能力強的特（tè）點，且安（ān）裝維護（hù）方便，其模塊化結構，配置相應的（de）通訊接口與各防腐型（xíng）電磁（cí）流量計控（kòng）製（zhì）器通訊；與（yǔ）上位（wèi）計算機進行通訊（xùn）可以采用Profibus或工業以太網；係統配置合理，技術可行，完全可以滿足現場使用要求。
2）在儲氣罐上加裝壓力變送器、溫度傳感器，實現風包壓力、風包溫度（dù）的實時采集。
3）在輸氣管道上安裝流量傳感器、溫度傳感器、壓力變送器實現實現排氣管路流量、溫（wēn）度、壓（yā）力監測。
4）在電機配電（diàn）設施上加裝（zhuāng）電流變送器、電壓變送器實現電機電流、電壓等參數（shù）監測。
5）現場增加2台500萬（wàn）像素高速球型攝像儀，具備定點巡航、巡航軌（guǐ）跡設定等功能，實現防腐型電磁流量（liàng）計房內外的視頻實（shí）時采集，保證在無人值守時，防止人員惡意破壞（huài）係統，索采集的圖像通過網絡進行傳輸及（jí）錄像存（cún）儲，存儲時間不少於二個月，滿（mǎn）足事故追溯要求（qiú）。
6）防腐（fǔ）型電磁流量計及管道的閥門改成電動閥門，遠程控製（zhì）時通過上（shàng）位機或（huò）係（xì）統自動打開、關閉閥（fá）門，實現係統自動恒壓供風。
7）現場配（pèi）置的PLC控製櫃，還配置有觸摸屏顯示屏（píng），用於現場顯示（shì）工況等，滿（mǎn）足現場檢修需求，PLC的I/O接口預留20%以上的備用量，滿足係統擴容及維修需求（qiú）。
8）儲氣罐（風包）放水閥門改為自動閥門，確保係統能夠根據需要實現定時排汙（wū）。
4 係統（tǒng）功能（néng）
1）能夠自動（dòng）采集、顯示防腐型電磁流量計的各種運行參數，控製防腐型電磁流量計運行。
2）能夠根據檢測到的信號判斷防腐型電磁流量計的（de）工作情況，故（gù）障時能及時發出報警信號，並根據故（gù）障類型停止防腐（fǔ）型電磁流量計。
3）有啟動功能、停止功能、正常停車功能、故（gù）障停（tíng）車功能、緊急停車功能、預告功能（néng）、保護及故障報警功能。
4）係統通（tōng）過PLC及（jí）控製（zhì）網絡可方便地采集現場設備開/停及（jí）故障狀態、電（diàn）機電（diàn）流等實時數據。
5）具有多（duō）種控製方式
根據（jù）係統設置，該係統可以實現以下集中方式下：PLC自動集控方式：在該模式（shì）下PLC根據設定的工作時間和工作壓力值、總管當（dāng）前實時壓力值，自動判斷當前投入/切除（chú）係統中的（de）防腐型電磁流量計台數，經特定的運算處理（lǐ），以便對運行中的防腐型（xíng）電磁流量計（jì）進行加載或者卸荷或（huò）切（qiē）除係統、投（tóu）入（rù）係統工作。
遠程控製方式：在該模式下，通過上位計算機的操（cāo）作來在控製各防腐型（xíng）電磁流量計係（xì）統的運（yùn）行（háng）。係統對操作員有權限管（guǎn）理，有一定的權限的操作員（yuán）才可以進行（háng）遠程操作。
6）實現自動恒（héng）壓供風（fēng）
當係統在（zài）自動集控工作方式時，係（xì）統根據設定的（de）供氣壓力值（zhí），自動控（kòng）製卸荷或加（jiā）載。當壓力值當風壓達到設（shè）定值時（shí），自動停機（卸荷）；風壓降到低值時，自動（dòng）啟動或關閉卸荷閥。
7）安全可靠地報警保護（hù）
每台防腐型（xíng）電磁流量計均（jun1）可具有：出氣壓力超（chāo）限保護、出氣超溫保護、吸氣阻力過大保護、潤滑油超溫保護、潤滑（huá）油量不足保護、主電機超載保護等功（gōng）能。
8）無人值守
實現多台防腐型電磁流量計按程序執（zhí）行啟動/停止（zhǐ）防腐型電磁流量計操作，並控製相關的水（shuǐ）泵閥門等，實（shí）現（xiàn）全自動化運行，無人值守。全自動運行方式下，係統可以按現場需要自動啟停一（yī）台或多台防腐（fǔ）型電磁流量計（jì），完成防腐（fǔ）型電（diàn）磁（cí）流量計的自動加（jiā）卸載（zǎi）控製，實現防腐型電磁流量計及冷卻水泵自動（dòng）輪轉功能。
9）存檔功能
能夠（gòu）將現場運行信息存入數據庫（kù），以便於**進行曆史數據查詢。
10）曲線功能
可（kě）繪製各（gè）種模擬量參數的實（shí）時曲線及曆史曲（qǔ）線。
11)管理功能
監控軟件具有設（shè）備參數、運行（háng）、檢修和（hé）維護的管理功（gōng）能。
5 結語
通過對貴州能發高山礦業有限公司防腐型電磁流量計房的自動化改造，改變了原來係統單台獨立控製、人（rén）工（gōng）開停（tíng）機的現狀，通過PLC控製器實時采集、傳輸係（xì）統運行工況並在上位機實時顯示，同時係統根據采集的實時數據及數據變化趨勢進行預警與（yǔ）報警，提高了防（fáng）腐型（xíng）電磁流量計組的運行（háng）效率，降低（dī）了（le）工人勞動強度，通過恒壓供風（fēng）策略保證了壓縮空氣的供氣（qì）質量，對防腐型電磁流（liú）量計的維護管理有了更科學的（de）數據支（zhī）撐，保證了開拓進度，達到係（xì）統改造預期目標。
防（fáng）腐（fǔ）型電磁流量計（jì）的漂移產生的原因及有效去除的方法 防腐電磁流量計的安裝條件及注意的（de）問題 防腐（fǔ）型電磁流量計接地的重要性 影響防腐型電磁流量計故（gù）障的（de）因素（sù）分析（xī） 防腐電磁流（liú）量計的原理優缺點與測量誤差原因及處理策略 防腐型電磁流量計安裝 防腐電磁流量計選型 智能型防（fáng）腐電磁流量計接線 防（fáng）腐電磁流量計在醋酸生產中的（de）應用（yòng）及故障分析 防腐電磁流量計,dn65電磁流量計 防腐型電（diàn）磁（cí）流量計,電池（chí）供電電（diàn）磁流（liú）量（liàng）計 防（fáng）腐型電磁流量計,管道（dào）電（diàn）磁流量計 智能型防腐電磁流量計,法蘭式電磁流量計 防腐電磁流量計,高溫電磁流量（liàng）計 基於DSP 的高頻勵磁（cí）防腐型電磁流（liú）量計設計（jì） 智能型防腐電磁流（liú）量計在濕法磷酸裝置中的應用實踐 大傘集流型防腐型電磁（cí）流量計在采油井中的應用研究 防腐型電磁流量計的結構原理及在濕法磷酸裝置中的應用實例 防腐型電磁流量計在汙水處理（lǐ）對自（zì）動控製技術的應用分析 防腐型電磁流量計遠程自動化控製係統的研究（jiū）與應用 防腐型電（diàn）磁流量計的工作（zuò）原理及勵磁技術發展和趨勢（shì） 智（zhì）能防腐型電磁流量計,高溫防腐電磁流量計 智能防腐型（xíng）電磁流量計
1 係統改造目標
為（wéi）響應機械化換人、自動（dòng）化（huà）減人，科技強安（ān）戰略目標的實現，貴州豫能擬在貴州能發高山礦業有（yǒu）限公司實施防腐型電磁流量計控製係統自動化改（gǎi）造，預（yù）期達到下述目標：
1）對（duì）防腐型電磁流量（liàng）計實施科學管（guǎn）理（lǐ）；
2）提高防腐型電磁流量計控製係統安全性、準（zhǔn）確性、可靠性；
3）提（tí）高高山煤礦防腐型電磁流（liú）量計控製係統自動化程度；
4）協調生產係（xì）統中各係統之間的關係，提（tí）高機械和電氣設備的利用率，實現（xiàn）無人值守，提高安全生產和管理水（shuǐ）平。
2 係統改造前現狀
貴州能發高山礦業有限公司防腐型電磁流量計房有3台空壓機，3個風包，兩趟入井管路，防腐（fǔ）型電磁流量計電機額定電壓等（děng）級0.66kV。目（mù）前防腐型（xíng）電磁流（liú）量計係統安裝（zhuāng）有簡易在線監測係統，通過現場麵板能夠簡（jiǎn）單查詢風機狀態，但是（shì）采集傳感器安（ān）全不全麵，無法對電機溫度等相關數據進行實（shí）時采集，當前係統的啟停主要靠人工（gōng）的（de）操作。迫切需要進（jìn）行自動化改造，提高壓風係統自（zì）動化程度，提高係統（tǒng）效率。
3 係統方案設計與實（shí）施
防腐型電磁流量計自動化（huà）係（xì）統主要由以下兩部分組成（chéng）。
1）上位機
上（shàng）位機設置在集中控製中心，主要包括控製計算機、顯示器、語音報警裝（zhuāng）置及控製軟件等。
2）防腐型電磁流量計房監控單元
主要由PLC控製櫃、電動閥門（mén）、傳感器等組成，為了實現空壓機房的無人值守及遠（yuǎn）程自動（dòng）化控製。經（jīng）過充分的分析，本次PLC控製櫃內的主站控製器選用西門子s7-1200係列PLC來保證係統可靠性，風機及管路上的閥（fá）門全部（bù）更換為電（diàn）動閥門，現場加（jiā）配傳感器實時采集現場物理量（liàng）信號，並將其轉（zhuǎn）換（huàn）為標準電信號傳送給CPU。
本係統現場使用的傳感器較多，如壓力、溫度等（děng）等。為減少傳輸（shū）誤差，提高檢（jiǎn）測精度，均選用帶變送器，性能可靠，壽命長，輸出標準（zhǔn）電流信號4-20mA的傳感器，直接采（cǎi）集現（xiàn）場信號，以進（jìn）一步提高整套（tào）係統的可靠性。同時現場安裝海康攝像儀實現視頻實時采集。具體如下：
1）現場PLC控製係統（tǒng）選用西門（mén）子S7-係列可編程序控製器作為（wéi）監控核心。可編（biān）程序控製（zhì）器能適應各種惡劣現場條件，現場抗幹擾能力強的特（tè）點，且安（ān）裝維護（hù）方便，其模塊化結構，配置相應的（de）通訊接口與各防腐型（xíng）電磁（cí）流量計控（kòng）製（zhì）器通訊；與（yǔ）上位（wèi）計算機進行通訊（xùn）可以采用Profibus或工業以太網；係統配置合理，技術可行，完全可以滿足現場使用要求。
2）在儲氣罐上加裝壓力變送器、溫度傳感器，實現風包壓力、風包溫度（dù）的實時采集。
3）在輸氣管道上安裝流量傳感器、溫度傳感器、壓力變送器實現實現排氣管路流量、溫（wēn）度、壓（yā）力監測。
4）在電機配電（diàn）設施上加裝（zhuāng）電流變送器、電壓變送器實現電機電流、電壓等參數（shù）監測。
5）現場增加2台500萬（wàn）像素高速球型攝像儀，具備定點巡航、巡航軌（guǐ）跡設定等功能，實現防腐型電磁流量（liàng）計房內外的視頻實（shí）時采集，保證在無人值守時，防止人員惡意破壞（huài）係統，索采集的圖像通過網絡進行傳輸及（jí）錄像存（cún）儲，存儲時間不少於二個月，滿（mǎn）足事故追溯要求（qiú）。
6）防腐（fǔ）型電磁流量計及管道的閥門改成電動閥門，遠程控製（zhì）時通過上（shàng）位機或（huò）係（xì）統自動打開、關閉閥（fá）門，實現係統自動恒壓供風。
7）現場配（pèi）置的PLC控製櫃，還配置有觸摸屏顯示屏（píng），用於現場顯示（shì）工況等，滿（mǎn）足現場檢修需求，PLC的I/O接口預留20%以上的備用量，滿足係統擴容及維修需求（qiú）。
8）儲氣罐（風包）放水閥門改為自動閥門，確保係統能夠根據需要實現定時排汙（wū）。
4 係統（tǒng）功能（néng）
1）能夠自動（dòng）采集、顯示防腐型電磁流量計的各種運行參數，控製防腐型電磁流量計運行。
2）能夠根據檢測到的信號判斷防腐型電磁流量計的（de）工作情況，故（gù）障時能及時發出報警信號，並根據故（gù）障類型停止防腐（fǔ）型電磁流量計。
3）有啟動功能、停止功能、正常停車功能、故（gù）障停（tíng）車功能、緊急停車功能、預告功能（néng）、保護及故障報警功能。
4）係統通（tōng）過PLC及（jí）控製（zhì）網絡可方便地采集現場設備開/停及（jí）故障狀態、電（diàn）機電（diàn）流等實時數據。
5）具有多（duō）種控製方式
根據（jù）係統設置，該係統可以實現以下集中方式下：PLC自動集控方式：在該模式（shì）下PLC根據設定的工作時間和工作壓力值、總管當（dāng）前實時壓力值，自動判斷當前投入/切除（chú）係統中的（de）防腐型電磁流量計台數，經特定的運算處理（lǐ），以便對運行中的防腐型（xíng）電磁流量計（jì）進行加載或者卸荷或（huò）切（qiē）除係統、投（tóu）入（rù）係統工作。
遠程控製方式：在該模式下，通過上位計算機的操（cāo）作來在控製各防腐型（xíng）電磁流量計係（xì）統的運（yùn）行（háng）。係統對操作員有權限管（guǎn）理，有一定的權限的操作員（yuán）才可以進行（háng）遠程操作。
6）實現自動恒（héng）壓供風（fēng）
當係統在（zài）自動集控工作方式時，係（xì）統根據設定的（de）供氣壓力值（zhí），自動控（kòng）製卸荷或加（jiā）載。當壓力值當風壓達到設（shè）定值時（shí），自動停機（卸荷）；風壓降到低值時，自動（dòng）啟動或關閉卸荷閥。
7）安全可靠地報警保護（hù）
每台防腐型（xíng）電磁流量計均（jun1）可具有：出氣壓力超（chāo）限保護、出氣超溫保護、吸氣阻力過大保護、潤滑油超溫保護、潤滑（huá）油量不足保護、主電機超載保護等功（gōng）能。
8）無人值守
實現多台防腐型電磁流量計按程序執（zhí）行啟動/停止（zhǐ）防腐型電磁流量計操作，並控製相關的水（shuǐ）泵閥門等，實（shí）現（xiàn）全自動化運行，無人值守。全自動運行方式下，係統可以按現場需要自動啟停一（yī）台或多台防腐（fǔ）型電磁流量計（jì），完成防腐（fǔ）型電（diàn）磁（cí）流量計的自動加（jiā）卸載（zǎi）控製，實現防腐型電磁流量計及冷卻水泵自動（dòng）輪轉功能。
9）存檔功能
能夠（gòu）將現場運行信息存入數據庫（kù），以便於**進行曆史數據查詢。
10）曲線功能
可（kě）繪製各（gè）種模擬量參數的實（shí）時曲線及曆史曲（qǔ）線。
11)管理功能
監控軟件具有設（shè）備參數、運行（háng）、檢修和（hé）維護的管理功（gōng）能。
5 結語
通過對貴州能發高山礦業有限公司防腐型電磁流量計房的自動化改造，改變了原來係統單台獨立控製、人（rén）工（gōng）開停（tíng）機的現狀，通過PLC控製器實時采集、傳輸係（xì）統運行工況並在上位機實時顯示，同時係統根據采集的實時數據及數據變化趨勢進行預警與（yǔ）報警，提高了防（fáng）腐型（xíng）電磁流量計組的運行（háng）效率，降低（dī）了（le）工人勞動強度，通過恒壓供風（fēng）策略保證了壓縮空氣的供氣（qì）質量，對防腐型電磁流（liú）量計的維護管理有了更科學的（de）數據支（zhī）撐，保證了開拓進度，達到係（xì）統改造預期目標。
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