基于S7-300PLC的煤矿井下供电监控系统
Monitoring System Based on PLC for Power Safety in Coal
Mine Underground
摘要：井下供电系统是为了保障煤矿安全生产和工人生命安全而设计的。根据煤矿井下供电系统的控制要求，基于西门子S7-300系列PLC的供电系统来实现对开关柜的监控。此供电系统实现了“五遥”控制、保护压板投退、保护定值上传及下传及保护装置复归等功能，提高了供电的安全性。 关键词: PLC；井下供电系统；自动控制
Abstract:This designof power supply system underground is to guarantee production safety of the coal mine and workers' life safety. According to the control
requirements of underground power supply system, power supply system based on SIEMENS S7-300 series PLC to achieve the monitoring of switch cabinet. This power supply system realize the “five remote” control, protection plate switching,download or upload of protection setting value and protection device reverting, improving the safety of the power supply.
Key Word:PLC;Monitoring system underground; Automatic control
井下供电系统是煤矿安全生产的主要设备之一，具有极其重要的作用。因为井下供电系统的供电对象不仅包括采掘面电机的运转，还涉及到井下电车、水泵的供电，所以供电系统一旦出现故障，不仅会造成生产效益的损失，也会对井下工人的生命安全造成威胁。所以就需要井下供电监控系统与其他监控系统一起对全矿井的安全及生产进行实时监控，确保煤矿的安全生产。 1 井下供电控制系统的总体设计 1.1 控制系统的功能设计
煤矿井下供电一体化数字控制与管理系统可实现井下共5个变电所的集中监控。
本系统的主要功能有：
1）遥测功能。采集现场各开关柜的实时电气参数如电流、电压、有功、无功、功率因数、频率等等，经由通信线路，传送到地面变电所供电调度控制中心，通过安装在上位机上的监控软件加以显示。
2）遥信功能。采集现场各开关柜的断路器状态、手车位置、刀闸状态、遥控/本地/设置三位锁位置等状态信息，以及继电保护压板和保护动作等信息，经由通信线路，传送到地面供电调度控制中心，通过监控软件加以显示。
3）遥控功能。通过监控软件可实现对现场各开关柜断路器进行远程分合闸操作。
4）保护压板投退功能（遥控）。通过监控软件可实现对现场各综保装置的保护压板进行远程投退操作。
5）保护定值上传及下传功能（遥调）。通过监控软件可实现对综保装置的保护整定值进行远程查看及远程修改操作。
6）保护装置复归功能。现场保护装置出现事故告警或保护动作以后，通过监控软件可实现对该保护装置进行复归操作。
7）顺序事件记录功能。通过监控软件可实现对综保装置的顺序事件记录进行查询操作。
8）报警功能。当现场电气参数的实时值超出预先设定的限值范围时，断路器分合闸或继电保护动作时，监控软件能即时发出报警信号，以提醒操作人员尽早做出相应处理。
9）存档功能。能够将现场运行信息存入数据库，以便于随时进
行历史数据查询。 1.2控制系统的结构设计
煤矿供电监控系统由三大部分组成：地面供电调度层、井下变电所监测分站层、井下电力测控单元层。总体结构如图1所示，
1．地面供电调度层是一套供电系统专业版组态软件系统，按照井下供电系统监控的设计规范，对供电系统进行监测、控制、统计和分析。地面供电调度层装设有上位机。上位机由两台高性能的工控机组成。上位机通过光纤与井下3个变电所进行数据传输，监视画面可对3个变电所的所有数据进行显示，可在不同变电所监控界面间方便地切换。后台监控主机与各变电所PLC控制柜之间通信采用工业以太网，具有通信速度快、稳定可靠等优点。通过配备报表打印机和事件打印机，系统可实现报表打印、事件打印功能。
2．井下监测分站是地面供电调度中心和电力测控单元之间的桥梁，它主要用于与井下高压开关内的综合保护装置的通讯，另一方面还要完成故障录波、数据传送、数据存储、命令下达、当地监控，通过井下工业以太环网，与地面监控中心实现远距离通信。其安全可靠性对整个系统起到至关重要的作用。在井下中央变电所内装设集控柜，并带有触摸屏操作界面，主要负责实现对中央变电所和采区的集控功能。集控柜使用西门子S7-300系列PLC来实现变电所的集中监控功能，PLC一方面负责采集变电所内的现场运行信息并通过通信线路上传至地面供电调度控制中心进行集中显示，另一方面接收操作员通过调度控制中心监控软件下发的各种遥控命令，实现远程控制功能。