矿山机械设备远程监控系统设计浅析

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摘要：为进一步实现矿产资源的合理开发，同时，也为了加强矿山开采的安全性，需要依据实际的开采条件，结合互联网技术，重新进行控制系统的创建。因此，提出矿山机械设备远程监控系统设计。硬件设计方面，设计监控电源和远程以太网接口；软件设计方面，创建远程PLC监控指令结构，结合InTouch组态监控数据库应用。实验结果表明，在不同的远程监控范围背景下，PLC技术下远程监控系统最终得出的执行修正值比初始监控系统的更低，这表明在对矿山机械设备远程监控的过程中，本文所涉及的系统更加灵活多变，稳定运行，产生的误差较小，修正值较低，具有实际的意义。

关键词：矿山开采；机械设备；远程监控；开采结构；系统调节

矿山机械设备是开采过程中十分重要的影响因素，对于最终的开采结果以及开采效率会产生很大的作用。当然，这些设备的应用领域也各有不同，涵盖冶金、有色、建材、化工等多种行业，所以在使用的过程中同时也具有不同程度的差别。通常情况下，这部分设备均具有破碎程度高、体积大、伤害性强、能耗少、产品粒度均匀等特点，能够将原矿的初始资源破碎到砂石的程度，同时，也可以达到预期要求的粒度，为企业后续的生产奠定更为坚实的基础，在应用的过程中也具有更强的安全性以及稳定性。但目前我国的矿山机械多以老旧设备居多，整体上均是仅配置了部分的监测控制仪器，控制不灵活，相关的控制结构也十分不完整，进而导致自动化程度较差。另外，大部分的矿山机械设备体积都是较大的，移动起来十分不便利，并且传统的设备多是由人工操作，虽然可以达到预期的目标，但是，在使用的过程中安全性较差，执行参数以及指标与实际需求无法达到一致，无法实时对给料粒度及硬度变化作出对应的调整。不仅如此，矿山机械设备多以计划维修或定期保养为主，在日常应用的过程中也缺少实时的监控对系统的使用寿命也会造成较大的消极影响，致使故障频发，一定程度拉低了矿山资源开采的效率以及质量。面对这种情况，需要对相关的远程监控系统进行重新调整与处理，在较为真实的情况下，获取执行指标参数，再结合互联网技术，创建更加符合实际应用的矿山机械设备远程监控系统，实现多目标的控制与监控，最大程度上提升开采的整体效果，帮助我国开采监控技术迈入一个新的发展台阶。

1系统硬件设计

1.1监控电源设计

在进行硬件前，需要先对其监控的电源处理设计。系统电路中的电源是保证其可靠工作的重要因素，其中包括供电装置以及复位电路两部分。本次采用CS89712模块复位器传输发送对应的启动信号。远程监控系统采用nPOR的双向目标信号作为初始复位信号，将其与执行装置相关联后，安装复位芯片，并将芯片所产生的完整复位信号传输至系统的设备中。此时，整个系统的额定电流基本为1800A，并且整个系统的外部电源输入电压范围需要控制在15～35V，系统此时的供电情况是较为复杂的，对应的电压执行层级也十分繁杂。可以在初始执行电路的基础上，将CS89712芯片的I/0与控制内核采用不同电压隔离，关联显示器通常设定为2.5V以及5.5V，并且把扩展的MAX125与LCD执行控制器对应的指标参数作出调整更改。同时，LCD对比度也需要作出实际的调整，在模拟采集MAX125前向通的过程中，产生的滤波以及实时电压跟也会随之发生对应的变化，与此同时，远程控制电源此时的电压较大，可以采用Ericsson中的DC/DC电源模块PKC2131PI对高压电路作出隔离操作，在双输出的LDO控制环境之下，提供CS89712的3.3V和2.6V。在上述的基础上，进行电源存储器的设计。采用FLASH存储程序和参数，结合SDRAM作为程序的主控结构，在均衡执行、运行控制内，调整监测设备的执行程序，使其与主控程序实现一致，最终完成数据的堆叠以及堆栈。另外，还需要更改控制器的接口相位参数，采用2核的NEC自行相位监测器，结合uPD-4564163G5最终可以构成32位宽的存储库，将其与电源相连接，在CS89712内置LCD远程控制器，此时，电源与控制器之间形成控制关系，可以通过电源直接实现远程监测以及控制。但是，需要对控制及其相关的执行参数作出设定，具体如表1所示。根据表1中的数据信息，最终可以完成实际的LCD远程控制器参数设定。在此基础上，将监控电源与远程控制器相关联，最终完成电源的设计。

1.2远程以太网接口设计

在完成监控电源的设计之后，需要对电路中远程以太网的接口作出相应的设计与调整。先对接口的扩展硬件进行安装，将执行输入控制器中，此时，系统处于稳定的运行状态，同时，将小型的监测装置安装在第二个电源控制器上，同时，关联总监控电源。结合LCD配合执行操作程序，进一步完善优化系统的传输监控功能。另外，采用四线电阻式控制器，在ADS7846的主控电路执行环境中，通过SPI接口直接和CS89712相连接。利用电源在CS89712的内部控制设备中集成了CS8900A以太网控制器，模拟远程监测控制前端，增加I/O的监测滤波器，并完成RJ45远程以太网接口的设计。在高速2×4通道的同步执行电路上，通过14位的多重A/D转换芯片，调整监控设备的执行程序，同时，在模拟的结构中输入实际计算的远程参数，对六个远程执行信道进行数据采集，利用平台将所获取的数据信息转换成存储接口的电压以及滤波，安装EINT1加强以太网接口的保护，完成远程以太网的接口设计。

2系统软件设计

2.1远程PLC监控指令结构设计

在完成硬件的设计后，进行相关软件的设计。远程监控系统的软件最注重的是远程监测以及远程控制。远程PLC主要用于系统的自动控制，即为对系统执行的运行状态作出控制与调整。通常情况下，是由一个主控程序与若干个子程序组成，在主控程序中，执行远程监控是需要输入相应的执行指令的，而监控系统的执行指令并不是固定的，是需要随矿山开采的实际情况来作出对应变化的，所以，需要采用测量设备以及工具进行数据信息的采集与测量，同时，将数据信息汇总整合，添加在控制程序中，形成集成化的初始处理指令。在多目标运行模式的处理下，形成自动控制系统，并且计算实时远程控制比，具体如公式（1）所示：35.02rgK）（+−=（1）式中，K表示实时远程控制比，g表示远程控制范围，r表示极限控制误差值。通过上述计算，最终可以得出实际的实时远程控制比。依据比值，进行控制范围的确定，同时，形成整体且全面的PLC指令控制结构，完成最终的设计。

2.2InTouch组态监控数据库设计

在完成远程PLC监控指令结构设计后，在此基础之上，需要进行InTouch组态监控数据库的设计。数据库通常是较为严密且重要的系统软件，并且存储着大量的信息数据，较为关键。InTouch组态监控实际上是一种多层级、多目标的监控体系，对比传统的架空结构更加严谨、灵活，可以极大地降低存在的远程监控误差，提升系统整体的工作运行效率。以下为数据库的整体设计结构，具体如图1所示。根据图1中的数据信息，最终可以实现InTouch组态监控数据库的设计。根据实际的需求，进行数据库权限以及访问的设置，并实现安全等级的设定，提升系统整体的安全稳定性，扩大对应的远程监控范围以及效果。

3系统测试

3.1测试准备

在进行测试前，需要对测试做一定的准备，选取某矿山工程作为本次系统测试的主要目标对象。同时，搭建测试的环境。创建三位扫描识别监控模型，并完成三位控制的发布与调整。连接测试客户端，测量矿山监测的实际矢量数值以及控制指标参数，以实际矿山开采情况为基准，进行监控设备的调整。其次，对测试的相关机械设备核查，确保设备与系统处于稳定的运行状态后，还需要明确不存在影响测试结果的外部因素，核查无误后，开始测试。

3.2测试过程及结果分析

测试共分为6组，每个监测范围不同，在矿山进行资源开采的过程中，相对应的机械设备安装远程监控系统，获取实时数据信息，并作出监控指令的转换，最终得出以下数据，具体如表2所示。根据表2中的数据信息，最终可以得出结论：在不同的远程监控范围背景下，PLC技术下远程监控系统最终得出的执行修正值比初始监控系统的更低，这表明，在对矿山机械设备远程监控的过程中，本文所涉及的系统更加灵活多变，稳定运行，产生的误差较小，修正值较低，具有实际的应用价值。

4结语

综上所述，便是对矿山机械设备远程监控系统的设计与分析。在互联网信息技术的普及与应用背景下，对比传统的监测设备，现如今的设备远程监控系统更加灵活与全面，并且监控的结构也不同于传统的单一结构，而是双向的多目标控制结构，可以更加准确地分析控制监测的实际情况，从而进一步完善预设的目标任务，确保矿山资源开采的安全程度。

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作者:樊梦莹 单位:运城职业技术大学