基于PLC的煤矿井下电力监控系统技术领域
本实用新型涉及煤矿安全和智能高效技术领域，具体是一种基于PLC的煤矿井下电力监控系统。
背景技术
由于井下供电系统复杂，环境恶劣，经常出现线路故障，引起开关自动分闸，给煤矿安全生产带来了隐患，为此，大多井下变电所需专门的人员进行值班，定时巡检各开关状态，随着煤矿开采日益深入，配电点逐渐增多，增派人手会浪费大量人力，且不能及时处理故障。
本实用新型公开了一种更加精确、可靠、智能的一种基于PLC的煤矿井下电力监控系统，采用西门子S7-300PLC作为微处理器，PLC控制器能够适应工业自动化的各种应用场合，具有循环周期短、处理速度快、模块化编程、可供选择的CPU和I/O模块等特点，西门子S7-300PLC应用在矿井电力监控系统中，可实现配电室无人值守、地面数据采集和智能监控各配电点开关的功能，实现监控的同时满足远程设定，预防事故发生。
实用新型内容
本实用新型目的是提供具体是一种基于PLC的煤矿井下电力监控系统，已解决现有技术上的精确性和智能性问题。
为了达到上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：基于PLC的煤矿井下电力监控系统，其特征在于包括：供电模块及数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和数据输出控制模块；供电模块及数据采集模块包括防爆电源、电流传感器和电压传感器，供电模块主要是防爆电源给芯片供电，其中电流传感器作用是检测电力系统的电流信号，电压传感器作用是检测电力系统的电压信号，将数据信号传至数据处理模块中A/D模块处理；数据传输模块包括用于串口通信的RS485总线和Zigbee无线传输模块；数据处理模块包括西门子S7-300PLC、A/D模块、LCD、SDRAM、上位机以及键盘，A/D模块是16位AD模块，其与PLC处理芯片相连，PLC与上位机之间连接传输数据，上位机是对PLC传来数据进行分析处理，SDRAM和LCD是与PLC连接的外围电路，键盘与上位机连接，进行操作程序的输入；数据输出控制模块包括报警模块和开关控制模块；当 相应数据经传感器采集送入PLC分析处理，通过Zigbee无线传输模块连接到上位机，由LCD显示进行实时监控，当电压、电流信号出现异常时，电力系统出现故障，控制报警电路模块进行报警，工作人员通过键盘操作使故障系统开关关闭，备用电力系统开关打开，起到故障及时处理和井下供电安全稳定的作用。
所述的基于PLC的煤矿井下电力监控系统，其特征在于：供电模块及数据采集模块包括电源、电流传感器和电压传感器，供电模块主要是防爆电源给芯片供电，流传感器作用是检测电力系统的电流信号，其型号为WHB-ES5S6H，电压传感器作用是检测电力系统的电压信号，其型号为HV300GB。
所述的基于PLC的煤矿井下电力监控系统，其特征在于：数据传输模块包括用于串口通信的RS485总线和Zigbee无线传输模块；RS485总线连接器为DB-25，可实现A/D模块与PLC之间的连接，完成数据向PLC输入；Zigbee无线传输模块核心芯片选择TI公司的CC2530芯片和射频前端芯片CC2591，实现PLC与上位机的连接。
所述的基于PLC的煤矿井下电力监控系统，其特征在于：数据处理模块包括西门子S7-300PLC、A/D模块、LCD、SDRAM、上位机以及键盘；A/D模块作用是将电流传感器和电压传感器检测到的电力系统电流、电压信号数据经16位AD模块进行模数转换，PLC是系统的微处理器，其是采用选择西门子公司S7-300系列的PLC；LCD和SDRAM用于显示存储大量数据信息；上位机用于数据分析处理；键盘用于处理程序的输入。
所述的基于PLC的煤矿井下电力监控系统，其特征在于：数据输出控制模块包括报警模块和开关控制模块；报警模块中具有报警电路，其核心芯片为广州美芯电子科技公司MXG80语音芯片；开关控制模块作用是对故障系统开关进行关闭，备用电力系统开关进行打开。
本实用新型首先通过电流传感器和电压传感器来检测电力系统电流、电压信号，数据信号经A/D模块处理后通过RS485总线传送到西门子S7-300系列的PLC中，完成信号离散量化，PLC将传来的数据经Zigbee无线传输模块送入上位机进行分析处理，其中防爆电源给PLC进行供电，LCD和SDRAM用于显示存储大量数据信息，相应的电压、电流信号经传感器采集送入PLC分析处理，通过Zigbee无线传输模块连接到上位机，由LCD显示进行实时监控，当电压、 电流信号出现异常时，电力系统出现故障，控制报警电路模块进行报警，工作人员通过键盘操作开关控制模块使故障系统开关关闭，备用电力系统开关打开，起到故障及时处理和井下供电安全稳定的作用。
本实用新型的优点是：本实用新型的电路简单可靠、数据传输可靠、操作简单、安全价值高、便于维护等许多优点。
附图说明
图1为本实用新型结构框图
具体实施方式
结构框图如图1所示，基于PLC的煤矿井下电力监控系统，供电模块及数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块和数据输出控制模块，其特征在于：数据采集模块中电流传感器(1)和电压传感器(2)对电力系统电流、电压信号进行检测采集，将采集数据信号经A/D模块(3)处理后通过RS485总线(4)传送到西门子S7-300系列的PLC(5)中，完成信号离散量化，PLC(5)将传来的数据经Zigbee无线传输模块(7)送入上位机(8)进行分析处理，其中防爆电源(6)给PLC(5)进行供电，LCD(10)和SDRAM(11)用于显示存储大量数据信息，相应的电压、电流信号经传感器采集送入PLC(5)分析处理，通过Zigbee无线传输模块(7)连接到上位机(8)，由LCD(10)显示进行实时监控，当电压、电流信号出现异常时，电力系统出现故障，控制报警模块(12)进行报警，工作人员通过键盘(9)操作控制开关控制模块(13)使故障系统开关关闭，备用电力系统开关打开，起到故障及时处理和井下供电安全稳定的作用。
原理如图1所示，此设计分为两部分，第一部分是电压、电流信号采集及PLC处理，电流传感器和电压传感器对电力系统电流、电压信号进行检测采集，数据信号经A/D模块处理后传送至西门子S7-300系列的PLC中，PLC将传来的数据送入上位机进行分析处理；第二部分是电力系统监控操作，信号经传感器采集送入PLC分析处理，通过Zigbee无线传输模块连接到上位机，由LCD显示进行实时监控，当电力系统出现故障时，控制报警电路模块进行报警，工作人员通过键盘操作开关控制模块使故障系统开关关闭，备用电力系统开关打开，起到故障及时处理和井下供电安全稳定的作用。