[实用新型]基于MODBUS-RTU总线式通风机在线监控系统

说明书

(一)技术领域

本实用新型是基于MODBUS-RTU总线式通风机在线监控系统，应用于对煤矿、金属矿等矿井通风机的风量、压力、噪声、振动，电机三相电流、电压、输入功率、输出功率、功率因数、轴承温度、定子绕组温度、效率等实时参数的安全监测，对通风机的开启、正反转等进行控制。

(二)背景技术

通风机是矿山安全生产的重要设备，通风机的正常运转可以降低井下的瓦斯等有害气体的浓度，保障矿工的生命安全。本实用新型在通风机监控系统中增设了信号采集/变送模块，将模拟量信号转换为工业标准的MODBUS数字量信号输出，并通过MODBUS-RTU总线通信协议将信号传至可编程逻辑控制器PLC，PLC通过以太网与上位监控系统通信，实现模拟量、开关量、累计量采集，传输、存储、处理、显示、打印、声光报警，控制等功能，用于监测矿井通风机风量、压力、噪声、振动，电机三相电流、电压、输入功率、输出功率、功率因数、轴承温度、定子绕组温度、效率等实时参数。还可以通过PLC及其继电器执行机构控制通风机的启停、正反转、自动倒换备用风机，实现矿山安全生产自动化，是矿山安全生产的重要组成部分。本实用新型较以前单纯靠模拟量传输的通风机监控系统，信号传输距离更远、信号更加准确可靠；通过MODBUS-RTU总线通信协议使更多型号的国产设备可以与PLC配套，降低了系统成本，并且解决了矿山自动化系统扩展的问题。

(三)发明内容

本实用新型是针对现有技术缺点设计的基于MODBUS-RTU总线通信协议的通风机在线监测与控制系统，比4-20mA传输距离更远、信息更加准确可靠，并且实现了系统的国产化。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：系统包括现场传感器/变送器仪表、信号采集/变送模块、可编程逻辑控制器PLC、继电器执行机构、上位监控系统。现场传感器仪/变送器表包括压力传感器/变送器、PT100温度传感器、振动传感器、各种气体传感器/变送器；信号采集/变送模块包括模拟量采集模块、温度采集模块、振动变送模块、电力采集模块；可 编程逻辑控制器PLC选用德国西门子S7200、S7300或美国克罗威尔品牌设备；上位监控系统包括工控机或触摸屏以及监控软件。其特征在于：

参照图1，这是本实用新型的系统结构图。系统中增设了信号采集/变送模块5，将现场传感器/变送器仪表7的“模拟信号6”进行AD转换为MODBUS数字信号，由模块的RS-485接口输出，信号采集/变送模块的RS-485接口与PLC的RS-485接口通过双绞屏蔽线连接，执行“MODBUS-RTU工业现场总线通信协议4”，信号传输至可编程逻辑控制器PLC 3，PLC与上位监控系统1通过以太网2通信，由上位监控系统对通风机的运行状况进行监测，上位监控系统发出“开关量信号9”指令通过PLC及其继电器执行机构8对通风机的启停、正反转、自动倒换备用风机等进行自动化控制。

通风机在线监控软件安装在上位监控系统，上位监控系统的硬件是工控机或触摸屏。

本实用新型的有益效果：有效地避免了由于模拟信号采集不准确，导致通风机工作状态误报而造成的严重后果，保证了矿山的安全生产。实现了设备国产化，降低了系统成本。

(四)附图说明

图1本实用新型的系统结构图

图2本实用新型的压力传感器/变送器、模拟量采集模块连接图

图3本实用新型的温度传感器、温度采集模块连接图

图4本实用新型的振动传感器、振动变送模块、模拟量采集模块连接图

图5本实用新型的软件构架图

(五)具体实施方式

本实用新型的硬件安装包括：根据通风机的不同型号将现场传感器/变送器仪表安装于通风机上适当的测量位置，将信号采集/变送模块安装于接近现场传感器/变送器仪表的室外采集柜内，将电力采集模块、可编程逻辑控制器PLC、继电器执行机构、上位监控系统安装于通风机监控机房的PLC控制柜内。PLC控制柜内安装开关电源，将AC220V电源转换为DC24V为设备供电，在PLC控制柜、室外采集柜、现场传感器/变送器仪表之间铺设DC24V电源线缆及屏蔽通信线缆。