1工作原理
S7-400H冗余系统正常运行时，机架0和机架1上的PLC控制系统互为冗余，其主、备CPU始终处于ＲUN模式，同步执行用户程序。CPU之间无切换时间，它们互相执行检查，实时比较主、备CPU中的数据，当发现有差异时，即报告错误，退出冗余运行模式，并输出声光报警信号提示系统故障，提醒操作人员进行处理，此时由正常的CPU成为主站在单模式下继续工作，切换过程平稳且切换期间不会丢失任何信息(主从切换时间＜100ms)。该系统支持在线编程和热插拔技术，即在运行状态下维修时，可在线修改程序和随意插拔所有部件，维修后程序下载时只考虑单个CPU，下载后程序可通过光纤和同步模块自动拷贝到另一个CPU中，维护结束后系统自动进入冗余状态。该系统采用西门子专利的事件同步方式进行同步，即在保证同步有效性的同时又不会增加CPU的运算负担，避免了因单个CPU故障造成系统瘫痪引起主通风机停止运行等事故，大大提高了主通风机控制系统的安全性、运行可靠性。
2模拟仿真技术
模拟仿真技术是把自动化控制技术融入到主通风机智能控制系统上，主要包括仿真模拟显示和仿真模拟控制两个方面。模拟显示方面就是在操作员站和工程师站上位机画面上，在线模拟显示主通风机运行情况及在线检测参数的显示，如主通风机的运行状态、电动机电压、电流、频率、功率因数、主通风机垂直和水平方向的振动、风压、风量、电动机三相绕组及轴承温度、主通风机效率、电动阀门状态、各电动机开停信号及正反转信号等。模拟控制方面的控制方式分为自动、手动、检修三种运行方式。在自动运行方式下，主通风机可自动联锁启动和停止，运行过程中如果在用主通风机出现故障时，系统能在10min内自动切换到备用主通风机运行，且系统还具备定期自动切换和一键自动反风运行的功能;手动和检修运行方式则主要是在系统调试和检修过程中使用。该系统作为独立的煤矿控制子系统可通过以太网接入全矿总监控系统，煤矿局域网内任何工控机通过授权均可实时浏览主通风机的运行情况和参数，并进行实时监测、控制、报警及显示。此系统做到了操作人员无需到现场就能详细了解主通风机的真实运行情况，大大降低了操作人员的劳动强度。
3故障自诊断技术
故障自诊断技术是在模拟仿真技术基础上的延伸，这需要在系统技术方案制定时对主通风机主机、电控柜、变频器、在线监测系统提出具体要求。例如主通风机垂直和水平方向的振动、风压、风量、电动机三相绕组及轴承温度、电动阀门状态等参数，具备在线显示并能经过通讯传输到PLC在线监测系统。电控柜、变频器均具备通讯功能，并把其运行主要参数及故障情况经过通讯传输到PLC在线监测系统，其中变频器的启、停与PLC在线监测系统要具备硬线和通讯的冗余控制，以备通讯故障时变频器能经过硬线连接启动主通风机;在线监测系统需要有足够的各种I/O接口，并利用PLC运算能力进行数据处理。为此，对主通风机的主机、电控柜、变频器、在线监测系统联合开发了一套主通风机自诊断系统专家数据库，如主通风机垂直和水平方向的振动过大对应的原因是联轴器中心偏差大、基础或机座刚性不够、电动机振动等。当主通风机故障报警时，系统能把故障对应的处理措施经过声光报警或画面显示提示操作人员，由操作人员根据提示进行故障排查处理，大大减少了操作人员处理难度，节约了检修时间，提高了主通风机的运行可靠性。
4结语
该系统将冗余控制技术、模拟仿真技术和故障自诊断技术的结合应用在煤矿主通风系统上，通过实际运行已取得了良好的效果。系统的综合功能减少了主通风机系统特色农业论文故障率和检修时间，为煤矿的安全生产打下了坚实的基础。
作者：郝慧学 单位：山西煤炭运销集团
