煤矿空压机担负向煤矿气动工具供给动力气源和紧急情况下向井下提供新鲜空气的重要作用，属于传统的"矿山四大件"设备之。某些煤矿的压缩空气站依靠传统的继电器、按钮控制，管理人员须现场就地巡视、操作启停设备，且需要24h不间断值守，手动记录设备运行、故障情况等，造成系统压缩空气不稳定、效率低下、设备磨损不均、运营费用高等问题。本文设计一种以PLC为核心的集中监控系统，该系统可实时采集、显示各空压机的运行参数，实现对单台空压机的监控、保护及故障报警和空压机组的联控、调度管理；可通过通讯与调度室终端联网，实现压缩空气站的远程控制和无人值守。同时，该系统外设压力变送器，构成压力闭环控制系统，可实现恒压供气控制，保证压缩空气站能够生产出稳定的气源，提高了系统的可靠性。

　　1集中监控系统简介压缩空气站设置3台螺杆式空压机，每台空压机自带S7-200PLC控制器，完成空压机本体的压力、温度控制，且PLC控制器均带有PROFI-BUS-DP通讯接口。集中监控系统主控制器选用S7-300PLC，该系列PLC为模块化结构，模块种类齐全、易于扩展、稳定可靠、抗干扰能力强且具有极强的数据通讯能力，适合中等性能及控制要求的系统。

　　压缩空气站的3台螺杆式空压机，工艺运行要求为2用1备。主控制器S7-300PLC作为监控系统的主站，空压机自带的控制器S7-200PLC作为分站，主站与分站通过PROFIBUS-DP总线通讯组成监控网络（见）。

　　主站PLC以太网上位监控计算机压力变送器高低压配电装置1号从站PLC 2号从站PLC 3号从站PLC智能电力仪表卜温压电度力磁参参阀数数开关温压电度力磁参参阀数数开关温压电度力磁参参阀数数开关空压机集中监控系统集中监控系统通过通讯和控制硬接线两种方式对各空压机、高低压配电装置及冷却水泵等辅助设备进行监控，具体功能如下：根据供气母管压力控制空压机的启停。根据矿井用气量变化，实时监测供气母管压力，构成压力闭环调节见）：压力低于设定值时依次启动空压机，压力高于设定值时依次停止空压机，实现恒压供气。

　　压力闭环控制系统框根据均匀磨损原则，合理确定每台空压机的运行时间。通过程序设计，采用对每台空压机运行时间进行累计比较，确定合理的开机、停机序列。同时按照"2用1备"的工艺使用要求，定期轮换控制使用设备序列。监控系统对每台空压机的运行做到合理分配，避免了部分设备长期闲置、部分设备长期运行带来的不利因素，既延长了设备使用寿命又提高了供气的可靠性。

　　3）监控系统可及时发现故障设备，并自动将其切除，同时启动备用设备，保证连续供气。监控系统实时采集空压机主电机绕组及轴承温度、排气压力、排气温度、冷却水温度、供气母管压力等各项运行参数，通过上位机集中显示，同时对故障进行报警、记录、存储和打印输出。

　　4）监控系统通过CP341串口通讯模块与压缩空气站内智能电力仪表组成MODBUS通讯网络，采集压缩空气站的电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、频率及2~31次谐波含有率等各种电气参数，完成电量测量、电能统计、电能质量分析、负荷监视、越限报警和事件记录等电力监控功能，并可通过上位机集中显示发布、报警。

　　2系统硬件构成电源模块PS307：输入220VAC，输出24VDC/5A，为其它PLC模块供电。

　　024点数字量或128个模拟量通道，自带一个MPI接口，一个DP接口。

　　数字量输入模块SM321：此模块为DI16X24VDC模块，用以硬接线形式采集空压机启动柜、冷却水泵等辅助设备的运行、状态、就地/集中等信号。

　　数字量输出模块SM322：此模块为DO16X24VDC/0.5AREL模块，用以硬接线形式输出控制设备启停。

　　通讯模块CP341：串口通讯处理器模块，选用RS485硬件接口形式，用来与压缩空气站内智能电力仪表组成MODBUS通讯网络，采集电力参数。

　　6通讯模块CP343-1：以太网通讯处理器模块，用以完成PLC控制器与上位监控计算机的联网。

　　3系统软件设计监控系统软件分为下位逻辑控制程序和上位监控显示程序两部分。下位逻辑控制程序利用西门子公司的SIMATICSTEP7编程软件编制，STEP7采用结构化程序设计，程序可读性强，调试和维护方便。系统通过运行监控系统主程序，对各台空压机状态参数进行检测、故障报警、联控起停等操作。同时为了实现各台空压机的均匀磨损，设计了合理分配空压机运行时间的子程序，通过软件对各台空压机的总运行时间进行累计比较分析，确定合理的起停机序列。空压机单机运行控制程序框图如所示。

　　上位监控显示软件通过西门子公司的WinCC组态软件实现，WinCC组态软件是基于Windows环境开发的专用于生产自动化和过程控制的HMI软件，具有良好的开放性和灵活性。上位机通过WinCC组态软件与PLC建立通讯，在完成I/O地址对应后，可以对下位机发出指令以及读取下位机参数并进行实时动态显示。压缩空气站监控主画面如所示。

　　压缩空气站监控主画面4结语基于可编程序控制器PLC的矿井压缩空气站集中监控系统实现了压风系统的自动化控制，并且可与矿井调度室联网，实现远程控制及无人值守，提高了矿井压风系统的运行可靠性和经济性，有效保证了矿井的安全生产。