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在煤矿生产过程中,通风机是保证井下生产和作业人员生命安全的重要装备,通风机的安全可靠运行是煤矿企业安全生产的重要保证。为随时掌握通风设备的运行状态,并根据其不同的健康状况制定合适的维护策略,以保证矿井通风系统能够长期且稳定的运行,迫切需要对通风机的健康状态进行实时评估和趋势预测,以实现对通风机的有效管理。为此,研发一套基于状态监测的通风机健康管理系统具有重要的现实意义和实际应用价值。 本文以矿井通风机为研究对象,设计开发了基于状态监测的通风机健康管理系统。首先对通风机健康管理系统进行了分析,设计了系统的基本功能组成、层次结构以及软件架构。通过将设备的健康状况从常规的正常和故障的离散二值分类扩展为从正常到亚健康直至故障的连续状态来描述,构建了通风机健康状态评估体系。基于此,设计了一种基于PID控制理论的评估方法对通风机运行的健康状况进行评估分析,以实时地判断通风机健康状态,然后根据评估结果对处于健康或亚健康状态的通风机以不同的趋势预测模型对其健康趋势进行预测分析,而企业设备管理人员可根据此预测结果制定相应的通风机维修策略。 根据通风机状态监控系统的功能要求,通过选择西门子S7-300PLC作为监控系统的硬件核心,以及对各类传感器等其他设备进行选型分析,构建了通风机监控系统的硬件平台;在此基础上针对系统需求,开发了合适的PLC程序以及上位机监控与健康管理系统。下位机PLC程序采用模块化的编程设计,利用梯形图的编程方法,实现了对运行状态信号参数的采集处理和对通风机的控制功能,并开发了通风机运行状态健康评估软件模块,通过该功能模块可以实时掌握通风机的健康状况;上位机采用WINCC软件开发通风机监控系统,完成状态参数的显示和处理以及通风机的远程控制等功能,并运用VBS脚本技术实现自动生成通风机历史数据报表,同时在上位机程序中开发了通风机健康状态的趋势预测软件,由此实现了对通风机健康状态的评估和健康趋势预测功能,并通过标准接口与上层ERP设备管理系统进行数据交换,为通风机的维护决策和管理提供了可供参考的动态数据。通过对所开发系统的现场调试及应用表明,系统功能正常,工作可靠。