礦井通風(fēng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)改造

1、礦井通風(fēng)把握系統(tǒng)設(shè)計(jì)改造 針對(duì)礦井舊通風(fēng)把握系統(tǒng)中存在的體積浩大、接線簡(jiǎn)潔、機(jī)械觸點(diǎn)多、排解故障困難、牢靠性差、自動(dòng)化程度低等缺陷,設(shè)計(jì)了一種基于先進(jìn)plc把握技術(shù)的礦井通風(fēng)平安把握系統(tǒng)。該把握系統(tǒng)投入使用,運(yùn)行結(jié)果表明,系統(tǒng)具有功能完善,運(yùn)行穩(wěn)定,節(jié)能效果明顯等特點(diǎn),提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益,具有很好的應(yīng)用前景。 煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦礦井平安生產(chǎn)的重要組成部分，煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)能否正常工作與礦井內(nèi)工作環(huán)境條件、生產(chǎn)效率、平安生產(chǎn)親熱相關(guān)。隨著我國(guó)政府對(duì)各行各業(yè)平安生產(chǎn)監(jiān)管力度的不斷加強(qiáng)，尤其對(duì)煤礦平安生產(chǎn)的要求越來越高，對(duì)煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，提高其運(yùn)行穩(wěn)定性、節(jié)能降耗等勢(shì)在

2、必行。本系統(tǒng)將plc與變頻器有機(jī)地結(jié)合起來，接受以礦井氣壓壓力為主控參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)工作過程和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效把握，使礦井通風(fēng)機(jī)通風(fēng)高效、平安，達(dá)到了明顯的節(jié)能效果。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能 本把握系統(tǒng)具有通風(fēng)機(jī)組的啟動(dòng)、互鎖和過喜疼惜等功能。與常規(guī)繼電器實(shí)施的通風(fēng)系統(tǒng)相比，plc系統(tǒng)具有故障率低、牢靠性高、接線簡(jiǎn)潔、維護(hù)便利等諸多優(yōu)點(diǎn)，plc的把握功能使通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度大大提高，減輕了崗位人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。為滿足礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)把握的要求，系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求如下： 2.1.本系統(tǒng)供應(yīng)手動(dòng)自動(dòng)兩種工作模式，具有狀態(tài)顯示以及故障報(bào)警等功能。 2.2.模擬量壓力輸入經(jīng)pid運(yùn)算，輸出模擬量把握變頻器。

3、2.3.在自動(dòng)方式下，當(dāng)井下壓力低于設(shè)定壓力下限時(shí)，兩組風(fēng)機(jī)將同時(shí)投入工作運(yùn)行，同時(shí)并發(fā)出指示和報(bào)警信號(hào)。 2.4.模擬量瓦斯輸入，當(dāng)?shù)V井瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定報(bào)警上限時(shí)，發(fā)出指示和報(bào)警。當(dāng)瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定斷電上限時(shí)，plc將切斷工作面和風(fēng)機(jī)組電源，防止瓦斯爆炸。 2.5.運(yùn)用溫度傳感器測(cè)定風(fēng)機(jī)組定子溫度或軸承溫度，當(dāng)定子溫度或軸承溫度超過設(shè)定報(bào)警上線時(shí)，發(fā)出指示和報(bào)警信號(hào)。當(dāng)定子溫度或軸承溫度超過設(shè)定風(fēng)機(jī)組轉(zhuǎn)換溫度界線時(shí)，plc將切斷指示和報(bào)警信號(hào)并自動(dòng)切斷當(dāng)前運(yùn)行風(fēng)機(jī)組，在自動(dòng)方式下并能自動(dòng)接入另一臺(tái)風(fēng)機(jī)組運(yùn)行，若在手動(dòng)方式下，工作人員手動(dòng)切換。 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及各部分功能 本把握系統(tǒng)有可編程把握

4、器（plc）、a/d轉(zhuǎn)換模塊、d/a轉(zhuǎn)換模塊、變頻器、傳感器部分、監(jiān)控對(duì)象和電控回路組成。 3.1.plc可編程把握器部分可編程把握器部分 plc概述概述plc是以微處理器為核心的一種特殊的工業(yè)用計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)與一般的計(jì)算機(jī)相類似，由中心處理單元（cpu）、存儲(chǔ)器（ram、rom、eprom、eeprom等）、輸入接口、輸出接口、i/o擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口以及電源等組成。cpu單元由微處理器、系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器以及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等組成，它是plc的核心部件，是由大規(guī)模或超大規(guī)模的集成電路微處理芯片構(gòu)成，主要完成運(yùn)算和把握任務(wù)，可以接收并存儲(chǔ)從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器單元

5、依據(jù)物理性能分為兩類，隨機(jī)存儲(chǔ)器（ram）和只讀存儲(chǔ)器（rom）。輸入輸出單元由輸入模塊、輸出模塊和功能模塊構(gòu)成，是plc與現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出設(shè)備或其他外部設(shè)備之間的連接部件。plc通過輸入模塊把工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過程的狀態(tài)或信息讀入中心處理單元，通過用戶程序的運(yùn)算與操作，把結(jié)果通過輸出模塊輸出給執(zhí)行單元。輸出模塊用于把用戶程序的規(guī)律運(yùn)算結(jié)果輸出到plc外部，輸出模塊具有隔離plc內(nèi)部電路和外部執(zhí)行單元的作用，還具有功率放大的作用。 3.2.變頻器部分 本系統(tǒng)選用的是西門子全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器micromaster440功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛。它接受高性能的矢量把握技術(shù)，供應(yīng)低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同

6、時(shí)具備超強(qiáng)的過載力氣，以滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。變頻器的選用：變頻器的選用應(yīng)滿足以下規(guī)章，變頻器的容量應(yīng)大于負(fù)載所需的輸出；變頻器的容量不低于電機(jī)的容量；變頻器的電流大于電機(jī)的電流。由于本設(shè)計(jì)以風(fēng)機(jī)組230kw為例，因此可選用37kw，額定電流75a的變頻器。考慮到改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的可行性，調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性及性價(jià)比，我們接受西門子mm440、37kw，額定電流為75a的通用變頻器。該變頻器接受高性能矢量把握技術(shù)，供應(yīng)低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過載力氣，可以把握電機(jī)從靜止到平滑起動(dòng)期間供應(yīng)3s，有200的過載力氣。變頻器參數(shù)的設(shè)置：負(fù)載為一大慣性負(fù)載，在停車時(shí)，為防止因慣性而產(chǎn)生的回

7、饋制動(dòng)使泵升電壓過高的現(xiàn)象，加入制動(dòng)電阻，斜坡下降時(shí)間設(shè)定長(zhǎng)一些。外接制動(dòng)電阻的阻值和功率可按公式r2ud1p(0.30.5)選取。式中：u為變頻器直流側(cè)電壓，d為變頻器的額定電流。本次設(shè)計(jì)接受西門子與37kw電機(jī)配套的制動(dòng)電阻響和對(duì)轉(zhuǎn)速調(diào)整的要求，系統(tǒng)用模擬量輸入作為附加給定，與固定頻率設(shè)定相疊加以滿足不同型號(hào)模具特殊要求。 軟件設(shè)計(jì) 本把握系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是分四部分實(shí)現(xiàn)的，主要包括手動(dòng)自動(dòng)把握部分、溫度轉(zhuǎn)換把握部分、瓦斯?jié)舛劝盐詹糠趾蛪毫id把握部分。本文中所接受的plc是西門子公司的產(chǎn)品s7-200系列，cpu的型號(hào)是cpu226。主要包括手動(dòng)/自動(dòng)把握部分、溫度轉(zhuǎn)換把握部分、瓦斯?jié)舛劝?/p>

8、握部分、壓力pid把握部分、plc與變頻器通信和機(jī)械故障處理部分。其中手動(dòng)和自動(dòng)把握部分是在溫度、瓦斯和壓力把握中使用的。所以下面僅對(duì)溫度、瓦斯、壓力進(jìn)行分析。溫度把握部分本設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)組設(shè)有軸承溫度和定子溫度過喜疼惜。綜合所選用的風(fēng)機(jī)組自身特性和國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置了風(fēng)機(jī)組軸承溫度和定子溫度報(bào)警溫度和跳閘溫度（本系統(tǒng)是風(fēng)機(jī)組切換溫度）。瓦斯?jié)舛葌鞲衅鲗⑦B續(xù)變化的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)轉(zhuǎn)換為420毫安的電流，然后經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換模塊em235，通過其內(nèi)部的采樣、濾波，轉(zhuǎn)換為plc能識(shí)別的二進(jìn)制信號(hào)存儲(chǔ)到vd196中。 西門子plc把握變頻器在煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，提高了設(shè)備的牢靠性和穩(wěn)定性，設(shè)備