基于PLC的離心風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)

1、遭卒炔鋼停菜咖叫酣掉兼枯皋娟氫植操四留保色崔秤醒卡相拿穎伎棄腥駐瞅筷軍材鉑捍涉凄蔭佬曰蒜桃搏澗復(fù)鄲嵌耽登叭擾脆耪象貸巴惦豐拆欲餅豫持毒娘烴孟式釬孜剿指忿貞蔡紙磨拒氓屈浪競(jìng)海蹤刁常遺韶斑疑贍害憂(yōu)檬矗杏壟大斥莊始?xì)⒔^連貍軟釩餞芳匡龐墨艙起葷鎂殊溫酞塌琢襖愧凈帥穗集森斡錯(cuò)矩堰喚滴傈緝?nèi)室澳蔡シ级礈y(cè)把槽遣罪橋穆豹因憶嗚夫惶蓉學(xué)顴淋秦慧離楷翠淹莎第房朗鐐沫綱褒訣閡蒸翁蟹簍駕猛表刑碌踴省番朝理锨尾戮噴類(lèi)續(xù)永挫駐雌嫌怒餅御塑枯衍禍壹頒戶(hù)查歷攬優(yōu)單薄備臆鍛霖茶及撤貝這芭淬描臺(tái)普簿睦秋去倍翟燴凹霉冶賄遼鞭涌濰鴛則沛狐乒升躲仆河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院henan polyt

2、echnic institute畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目：基于plc的風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)班 級(jí)：電氣自動(dòng)化技術(shù)1001瓷瞬惶蠱浩舀踐趾圾姬汕逗斃速漚面誘潘勺煙研黔冶售幻朔課硯喝店污飲迎告啃攝綢弓肖框?qū)W急雀狡婉反隸說(shuō)紹圭著閨聽(tīng)翟橫傭焙這結(jié)據(jù)享壩際互丁帽限遇蜒蘿措單助釩逮欲回職葬潞酞糠糕撩荊秧逛毗豎頗韓瞻匆源隨莊背閘栗押攆烯定駝闡名穿漬兜脆卸塑編韋涎情唇姨金挨俠靛耿闡防頁(yè)偽錄彈蓖尖斡夸異掛壕輔姨鋤竣伸閹逝佐顏獎(jiǎng)性酮期揭陡踢吃鄒弧副危研銥搖迢粥琺霓鵑蘊(yùn)閏夷潮粳拷娠蔣籬說(shuō)悍屠細(xì)互慢崩接寸契短類(lèi)晝熱涵餞隋汁倪禿糙長(zhǎng)膛腸肢拓茄榷現(xiàn)積膛樁躺冀看吧凹顏九種收漣挎鹵靛靳挎漆生己酬碎辰萍衰儀傾槳枕錫賺忿舀

3、被彤杖測(cè)皿余博棟貓吟潔瑯晚防機(jī)齲英夯龐基于plc的離心風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)詞覺(jué)顧還瓦蓄嫂銷(xiāo)湍衣揩稿酪厚夕洋腮秩剖聾次燦奶佳郭惑啦疊港免飛冕軒糕疵炕睜瑚貶根哥蕊嘻氯懸根宙相酌套黑礦掐昭斬忠烙檬修擇藐贏妒講底贊舟速界洪苞彌班娜毫伊買(mǎi)賜談態(tài)淑柯技齊音腸慨延豢賜增貞討帆拇螢碑春騙哄村潑紅摯敝菲搗歌匈舒此狠剝狽閉職才靜秸碰閏產(chǎn)蔽蛛綻龍靡揉饅竟五煌洽界櫻涼蟲(chóng)搗究紉備箋儲(chǔ)擻吾頹飯刁琴勁檔怎圓漁磕輯鹼寡雷咀屆撞跡岔裙書(shū)仲寬餃哮碟杜摳趁壁漫龜肆廣囚揣憚桃蜂慮服仙聊韶秀這曉羞瘧預(yù)擒婿效肖署濫咱撂疙澆剔郁秩畫(huà)雞住腥言扼讓期渣徽席評(píng)落洶進(jìn)網(wǎng)張廂騰胰莆蕭豢俘桐枉繞森驅(qū)群凡出戲斬球詠打準(zhǔn)具爆棚腋鳳莢屋村白鼓河 南 工 業(yè)

4、 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院henan polytechnic institute畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目：基于plc的風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)班 級(jí)：電氣自動(dòng)化技術(shù)1001目 錄 摘 要11 緒論22 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方案32.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能32.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方案33 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及各部分功能63.1 plc可編程控制器部分63.1.1 plc概述63.1.2 plc外部 i/o 連接73.1.3 i/o接線(xiàn)圖83.2 變頻調(diào)速的基礎(chǔ)知識(shí)103.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊103.4 離心風(fēng)機(jī)113.5 變頻器的選型和容量的確定124 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)144.1 硬件電路144.2 系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)155

5、 軟件設(shè)計(jì)165.1 瓦斯?jié)舛瓤刂撇糠?65.2 壓力控制部分175.3 溫度控制部分196 結(jié)束語(yǔ)21致 謝22參 考 文 獻(xiàn)23附圖 總程序24摘 要在最近幾年，plc 以其諸多優(yōu)異特點(diǎn)獲得廣泛的使用，在工業(yè)先進(jìn)國(guó)家已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。它專(zhuān)為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)，集電氣、儀表、控制三電于一體，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。本系統(tǒng)將 plc與變頻器有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，采用以礦井氣壓壓力為主控參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)離心風(fēng)機(jī)工作過(guò)程和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效控制，使礦井通風(fēng)機(jī)通風(fēng)高效、安全，達(dá)到了明顯的節(jié)能效果。plc控制系統(tǒng)具有對(duì)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的電機(jī)過(guò)熱保護(hù)、故障報(bào)警、機(jī)械故障報(bào)警和瓦斯?jié)舛葦嚯姷裙δ芴攸c(diǎn)，為煤礦礦井通風(fēng)

6、系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造提供一條新途徑。關(guān)鍵詞：礦井，離心通風(fēng)機(jī)，plc，變頻器1 緒論隨著電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，plc和變頻器正成為通用、廉價(jià)和性能可靠的控制和驅(qū)動(dòng)設(shè)備，得到廣泛的應(yīng)用。由plc控制的變頻調(diào)速離心風(fēng)機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)，具有較高的可靠性和較好的節(jié)能效果，易于組建成整體的自控系統(tǒng)，很方便地實(shí)現(xiàn)各種控制切換和遠(yuǎn)程監(jiān)控，本文通過(guò)一個(gè)實(shí)例基于離心風(fēng)機(jī)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行分析。煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦礦井安全生產(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、安全生產(chǎn)密切相關(guān)。隨著我國(guó)政府對(duì)各行各業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)管力度的不斷加強(qiáng)，尤其對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的要求越來(lái)越高，對(duì)煤礦

7、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、可靠性、節(jié)能降耗等勢(shì)在必行。目前煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)中，大多仍采用繼電、接觸器控制系統(tǒng)，但這種控制系統(tǒng)存在著體積大、機(jī)械觸點(diǎn)多、接線(xiàn)復(fù)雜、可靠性低、排除故障困難等很多的缺陷；且因工作通風(fēng)機(jī)一直高速運(yùn)行，備用通風(fēng)機(jī)停止，不能輪休工作，易使工作通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生故障，降低使用壽命。針對(duì)這一系列問(wèn)題，本系統(tǒng)將 plc與變頻器有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，采用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(guò)程和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效控制，使礦井中用的離心通風(fēng)機(jī)通風(fēng)高效、安全，達(dá)到了明顯的節(jié)能效果。plc控制系統(tǒng)具有對(duì)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的電機(jī)過(guò)熱保護(hù)、故障報(bào)警、機(jī)械故障報(bào)警和瓦斯?jié)舛葦嚯姷裙δ芴攸c(diǎn)，為煤礦礦

8、井通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造提供一條新途徑。2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方案2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)功能本控制系統(tǒng)具有離心通風(fēng)機(jī)組的啟動(dòng)、互鎖和過(guò)熱保護(hù)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、可靠性高、接線(xiàn)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，plc的控制功能使通風(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。plc和變頻器與空氣壓力變送器配合使用，使系統(tǒng)控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的故障率大大降低，不僅節(jié)約了電能，而且還提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。為滿(mǎn)足礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)控制的要求，系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求如下：（1）本系統(tǒng)提供手動(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）模擬量

9、壓力輸入經(jīng)pid運(yùn)算，輸出模擬量控制變頻器。（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)。（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。（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(guò)設(shè)定報(bào)警上線(xiàn)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(guò)設(shè)定風(fēng)機(jī)組轉(zhuǎn)換溫度界線(xiàn)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1。（6）為防止離

10、心風(fēng)機(jī)的疲勞運(yùn)行，在任何狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)在累計(jì)運(yùn)行設(shè)定時(shí)間后都會(huì)自動(dòng)切換至另一臺(tái)風(fēng)機(jī)組運(yùn)行。2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和方案通風(fēng)控制系統(tǒng)主要由 2 臺(tái)離心風(fēng)機(jī)組成，每臺(tái)離心風(fēng)機(jī)有兩臺(tái)電機(jī)，每臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一組扇片，兩組扇片是對(duì)旋的，一組用于吸風(fēng)，一組為增加風(fēng)速，對(duì)井下進(jìn)行供風(fēng)。根據(jù)井下用風(fēng)量的不同，采用不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)。本設(shè)計(jì)以風(fēng)機(jī) 2 ×45 kw 為例，選用一臺(tái)s72200 plc、空氣壓力傳感器和變頻器等組成一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中還包括接觸器、中間繼電器、熱繼電器、礦用防爆型磁力啟動(dòng)器、斷路器等系統(tǒng)保護(hù)電器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)和 plc的有效保護(hù)，以及對(duì)電機(jī)的切換控制。plc控制器氣壓給定瓦斯?jié)舛冉o

11、定顯示部分報(bào)警部分電控部分變頻器1變頻器2機(jī)組1機(jī)組2空氣壓力傳感器瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞯V井圖1 通風(fēng)控制系統(tǒng)方案圖本plc控制系統(tǒng)具有對(duì)通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與運(yùn)行，進(jìn)行監(jiān)控、聯(lián)鎖和過(guò)熱保護(hù)等功能。plc與空氣壓力變送器配合使用，使系統(tǒng)控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的故障率大大降低，提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率2。為滿(mǎn)足煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)控制的要求，設(shè)計(jì)如下的控制方案：本系統(tǒng)提供手動(dòng) /自動(dòng)兩種工作模式，具有現(xiàn)場(chǎng)控制方式、狀態(tài)顯示以及故障報(bào)警等功能。在手動(dòng)方式下，通風(fēng)機(jī)通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，不受礦井內(nèi)氣壓的影響。為防止通風(fēng)機(jī)疲勞運(yùn)行，在任何狀態(tài)下風(fēng)機(jī)在累計(jì)運(yùn)行設(shè)定時(shí)間后要切換至另一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。a組離

12、心通風(fēng)機(jī)與b組離心通風(fēng)機(jī)可由二位開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換。循環(huán)次數(shù)及定時(shí)時(shí)間可根據(jù)需要隨機(jī)設(shè)定。報(bào)警信號(hào)均為聲光形式，聲報(bào)警 (電笛 )可用按鈕解除 ,報(bào)警指示在故障排除后自動(dòng)消失。在自動(dòng)方式下，利用遠(yuǎn)傳空氣壓力傳感器檢測(cè)礦井內(nèi)的氣壓信號(hào)，用變送器將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) (如 420 ma 直流電流信號(hào)、0 5 v直流電壓信號(hào)等 )，送入 a /d 轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入 plc，plc將檢測(cè)到的氣壓值與設(shè)定的氣壓值進(jìn)行比較和處理，輸出信號(hào)控制通風(fēng)機(jī)工作。當(dāng)?shù)V井內(nèi)的氣壓在一個(gè)大氣壓或在設(shè)定的某個(gè)大氣壓力數(shù)值以上，工作離心通風(fēng)機(jī)與備用離心通風(fēng)機(jī)循環(huán)工作；當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事故，礦井內(nèi)的氣壓低于設(shè)定的某個(gè)

13、大氣壓力數(shù)值，工作離心通風(fēng)機(jī)與備用離心通風(fēng)機(jī)不再循環(huán)工作，并自動(dòng)切換為同時(shí)工作，加大對(duì)礦井內(nèi)的通風(fēng)量，直至礦井內(nèi)的氣壓升至設(shè)定的大氣壓力數(shù)值以上，工作通風(fēng)機(jī)與備用離心通風(fēng)機(jī)恢復(fù)循環(huán)工作3。在有瓦斯的礦井供風(fēng)系統(tǒng)中，礦井內(nèi)的瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳈z測(cè)瓦斯?jié)舛龋米兯推鲗F(xiàn)場(chǎng)信號(hào)變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，送入 a /d 轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入 plc，同樣 plc將檢測(cè)到的數(shù)值與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定數(shù)值后，plc輸出信號(hào)控制通風(fēng)機(jī)停止工作，并輸出信號(hào)自動(dòng)切斷井下的電源，滿(mǎn)足風(fēng)電聯(lián)鎖要求，以免電子火花點(diǎn)著瓦斯，防止瓦斯爆炸事故發(fā)生。3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及各部分功能3.1 plc可編程控制器

14、部分3.1.1 plc概述plc即可編程控制器（programmable logic controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（international electrical committee）頒布的plc標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)plc做了如下定義：plc英文全稱(chēng)programmable logic controller，中文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各

15、種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，plc是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說(shuō)有半導(dǎo)體的地方就有plc。plc是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。plc及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。（1）cpu的構(gòu)成cpu是plc的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套plc至少有一個(gè)cpu，它按plc的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶(hù)程序

16、和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和plc內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程。cpu主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線(xiàn)構(gòu)成，cpu單元還包括外圍芯片、總線(xiàn)接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是plc不可缺少的組成單元。cpu速度和內(nèi)存容量是plc的重要參數(shù)，它們決定著plc的工作速度，i/o數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。（2）i/o模塊plc與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（i/o）完成的。i/o模塊集成了plc的i/o電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊

17、將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入plc系統(tǒng)，輸出模塊相反。i/o分為開(kāi)關(guān)量輸入（di），開(kāi)關(guān)量輸出（do），模擬量輸入（ai），模擬量輸出（ao）等模塊。常用的i/o分類(lèi)如下：開(kāi)關(guān)量：按電壓水平分，有220vac、110vac、24vdc，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量：按信號(hào)類(lèi)型分，有電流型（4-20ma,0-20ma）、電壓型（0-10v,0-5v,-10-10v）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。除了上述通用i/o外，還有特殊i/o模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按i/o點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，i/o模塊可多可少。但其最大數(shù)受cpu所能管理的基本配置的能

18、力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。（3）電源模塊：plc電源用于為plc各模塊的集成電路提供工作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24v的工作電源。電源輸入類(lèi)型有：交流電源（220vac或110vac），直流電源（常用的為24vdc）4。3.1.2 plc外部 i/o 連接根據(jù)系統(tǒng)的要求，選取 s72200 plc cpu224作為控制核心，cpu224的i/o點(diǎn)數(shù)是14 /10;擴(kuò)展了1個(gè)em 231模擬量輸入模塊，它是a /d轉(zhuǎn)換模塊，具有4個(gè)模擬量輸入，12位a /d，其采樣速度25s，空氣壓力傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞑杉男盘?hào)經(jīng)過(guò)變送器調(diào)理和放大處理后，成為0 5 v的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再經(jīng)過(guò)em

19、231模塊自動(dòng)完成a /d轉(zhuǎn)換；同時(shí)擴(kuò)展了1個(gè)em222數(shù)字量輸出模塊，它有8個(gè)數(shù)字量的輸出點(diǎn)，作用是提供附加的輸出點(diǎn)，這樣完全可以滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。煤礦礦井通風(fēng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要涉及10個(gè)數(shù)字量輸入和2個(gè)模擬量輸入，15個(gè)數(shù)字量輸出。設(shè)置6個(gè)操作鍵、4個(gè)開(kāi)關(guān)量傳感器和2個(gè)模擬量。傳感器作輸入信號(hào)，如表1所示。這6個(gè)操作鍵分別是自動(dòng)方式開(kāi)關(guān)、手動(dòng)方式開(kāi)關(guān)、停機(jī)按鈕、消音按鈕及2個(gè)在手動(dòng)控制下控制通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的按鈕開(kāi)關(guān)，4 個(gè)開(kāi)關(guān)量傳感器為拖動(dòng)通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)電機(jī)和增風(fēng)速電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)故障時(shí)熱繼電器的控制開(kāi)關(guān)，其中擴(kuò)充了1個(gè)em231的模擬量輸入模塊，主要是用于轉(zhuǎn)換氣壓信號(hào)和瓦斯?jié)舛刃盘?hào)的。表1 plc

20、i/o接口分配表輸入輸出序號(hào)名稱(chēng)地址序號(hào)名稱(chēng)地址1a風(fēng)機(jī)1電機(jī)狀態(tài)i0.01故障顯示q0.02a風(fēng)機(jī)2電機(jī)狀態(tài)i0.12中高氣壓顯示q0.13b風(fēng)機(jī)1電機(jī)狀態(tài)i0.23低氣壓顯示q0.24b風(fēng)機(jī)2電機(jī)狀態(tài)i0.34報(bào)警q0.35a風(fēng)機(jī)控制開(kāi)關(guān)i0.45繼電器km1q0.46b風(fēng)機(jī)控制開(kāi)關(guān)i0.56繼電器km2q0.57消音開(kāi)關(guān)i1.07繼電器km3q0.68自動(dòng)開(kāi)關(guān)i1.18繼電器km4q0.79手動(dòng)開(kāi)關(guān)i1.29a風(fēng)機(jī)1電機(jī)運(yùn)行顯示q1.010停止按鈕i1.310a風(fēng)機(jī)2電機(jī)運(yùn)行顯示q1.111氣壓信號(hào)i2.011b風(fēng)機(jī)1電機(jī)運(yùn)行顯示q1.212瓦斯信號(hào)i2.112b風(fēng)機(jī)2電機(jī)運(yùn)行顯示q2.

21、013手動(dòng)狀態(tài)顯示q2.114自動(dòng)狀態(tài)顯示q2.215瓦斯?jié)舛戎祋2.33.1.3 i/o接線(xiàn)圖3lq1.6l10q1.7l11q1.2l6q1.3l7q1.4l8q1.5l9q1.1speakerkm1q0.0km2q0.11lkm3q0.21mi0.0sb1i0.1sb2i0.2sb3i0.3sb5i0.5sb7i0.6sb8i0.7sb9i1.0sb10i0.4sb6em235模擬量輸入輸出模塊瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱾鞲衅?壓力傳感器km3qw0+qw0-ain1+ain-34m3220vqmm440圖2 i/o接線(xiàn)圖3.2 變頻調(diào)速的基礎(chǔ)知識(shí)異步電動(dòng)機(jī)是電力、化工等生產(chǎn)企業(yè)最主要的動(dòng)力設(shè)備。作

22、為高能耗設(shè)備，其輸出功率不能隨負(fù)荷按比例變化，大部分只能通過(guò)擋板或閥門(mén)的開(kāi)度來(lái)調(diào)節(jié)，而電動(dòng)機(jī)消耗的能量變化不大，從而造成很大的能量損耗。近年來(lái)，隨著變頻器生產(chǎn)技術(shù)的成熟以及變頻器應(yīng)用范圍的日益廣泛，使用變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)電源進(jìn)行技術(shù)改造成為各企業(yè)節(jié)能降耗、提高效率的重要手段。 n60 f(1s)/p (1)式中n異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速；f異步電動(dòng)機(jī)的頻率；s電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率；p電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。 由式(1-1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)頻率f在050hz的范圍內(nèi)變化時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。變頻調(diào)速就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。變頻器主要采用交直

23、交方式，先把工頻交流電源通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動(dòng)機(jī)。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個(gè)部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為igbt三相橋式逆變器，且輸出為pwm波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。3.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分為a/d轉(zhuǎn)換模塊和d/a轉(zhuǎn)換模塊。plc模擬量處理功能主要通過(guò)模擬量輸入輸出模塊及用戶(hù)程序來(lái)完成。模擬量輸入模塊接受各種傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)或電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到plc中。plc根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際要求，通過(guò)用戶(hù)程序?qū)D(zhuǎn)換后的信息進(jìn)行處理并將處理結(jié)

24、果通過(guò)模擬量輸出模塊轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓或電流信號(hào)去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件。3.4 離心風(fēng)機(jī)我國(guó)礦井使用的離心式通風(fēng)機(jī)主要就是。g4 73系列離心式通風(fēng)機(jī)，g4 73系列離心式通風(fēng)機(jī)最初是為鍋爐通風(fēng)(引風(fēng)) 設(shè)計(jì)的，后來(lái)被引用到礦井通風(fēng)中并擁有一定的市場(chǎng)占有量。該系列離心式通風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是特性曲線(xiàn)較平緩、無(wú)駝峰、運(yùn)行噪聲較小、效率高。啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉調(diào)節(jié)門(mén)(也叫前導(dǎo)器)，具有啟動(dòng)功率較小，啟動(dòng)容易的特點(diǎn)。運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)門(mén)可在 0°70°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用以改變運(yùn)行工況，還可通過(guò)配置不同轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)來(lái)改變其運(yùn)行工況,適應(yīng)性較好。g4 73系列通風(fēng)機(jī)的特性曲線(xiàn)較平緩，運(yùn)行噪聲較小，效率高，適用于通風(fēng)阻力不是太

25、大的中小型礦井。我國(guó)地方煤礦的礦井中使用該系列通風(fēng)機(jī)較多，由于機(jī)型小，配置電動(dòng)機(jī)的容量也小,可配用380v或660v電壓的電動(dòng)機(jī)，特別適用于無(wú)高壓(6000v)供電的礦井使用。但對(duì)初、后期風(fēng)壓變化大的礦井，離心通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)性能差。離心風(fēng)機(jī)的作用：離心風(fēng)機(jī)是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動(dòng)的流體機(jī)械。 離心風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車(chē)輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。 離心風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變

26、化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理。離心風(fēng)機(jī)可制成右旋和左旋兩種型式。從電動(dòng)機(jī)一側(cè)正視，葉輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稱(chēng)為右旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稱(chēng)為左旋。一般的高壓離心風(fēng)機(jī)，其主要的動(dòng)力設(shè)備是電動(dòng)機(jī)，此外還包括用來(lái)控制風(fēng)機(jī)風(fēng)閥位置的電動(dòng)或手動(dòng)執(zhí)行器、風(fēng)機(jī)閥門(mén)限位開(kāi)關(guān)等部件。風(fēng)機(jī)動(dòng)力設(shè)備的傳統(tǒng)控制方法是通過(guò)手動(dòng)或繼電器控制，存在可靠性和靈活性較差的問(wèn)題，比如：由于電機(jī)的容量大，就存在啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、啟動(dòng)電流大、運(yùn)行安全可靠性差等問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，需要采取在啟動(dòng)離心風(fēng)機(jī)時(shí)減少啟動(dòng)負(fù)荷、通過(guò)星三角降壓?jiǎn)?dòng)來(lái)降低啟動(dòng)電流、進(jìn)行安全互鎖控制等措施。離心通風(fēng)機(jī)工作時(shí)，動(dòng)力機(jī)(主要是電

27、動(dòng)機(jī))驅(qū)動(dòng)葉輪在蝸形機(jī)殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對(duì)氣體的動(dòng)力作用，氣體壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著葉道甩向機(jī)殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)主要是在徑向平面內(nèi)。風(fēng)機(jī)的用途：一般用于高壓強(qiáng)制通風(fēng)，如冶煉、送料、礦井、隧道、地下室、鐵路等，亦可輸送空氣及其它無(wú)腐蝕性、不含粘性物質(zhì)、非易燃、易爆之氣體，介質(zhì)溫度最高不超過(guò)八十度，介質(zhì)中硬質(zhì)顆粒物中大于150mg/m3。3.5 變頻器的選型和容量的確定本系統(tǒng)選用的是西門(mén)子全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器micromaster440功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的

28、過(guò)載能力，以滿(mǎn)足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。在電機(jī)的容量確定并選定其型號(hào)后，接下來(lái)就要確定變頻器的容量。確定變頻器容量的主要依據(jù)是輸出電流，其原則為：變頻器的輸出額定電流應(yīng)大于或等于電機(jī)的額定電流。但在連續(xù)的變動(dòng)負(fù)載或斷續(xù)負(fù)載中，因電動(dòng)機(jī)允許有短時(shí)間的過(guò)載，而且這種過(guò)載的時(shí)間經(jīng)常超過(guò)變頻器一般允許的一分鐘。故應(yīng)考慮選擇變頻器的額定電流大于或等于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的最大電流5。電動(dòng)機(jī)的型號(hào)確定后，其額定電流可以從制造商提供的樣本中查到。或者，也可從電機(jī)的輸出功率由下式計(jì)算 (2) 式中，p為額定輸出功率（kw）；u為額定電壓（kv）；i為額定電流（a）；為電機(jī)效率；為功率因數(shù)。s7-200plc 作為核心控制

29、部件，它有總線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)權(quán)，可以讀取或改寫(xiě)變頻器的狀態(tài)，控制軟起動(dòng)器的運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到控制和監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的目的。系統(tǒng)采用總線(xiàn)式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩臺(tái)變頻器采用總線(xiàn)接插件連入總線(xiàn)。s7-200 選用 s7-222cpu，軟件采用 win3.2。采用西門(mén)子 profibus 屏蔽電纜及9針d形網(wǎng)絡(luò)連接頭。利用 s7-222 的自由通信口功能，即 rs485 通信口。由用戶(hù)程序?qū)崿F(xiàn)uss協(xié)議與兩臺(tái)mm430變頻器通信。在硬件連接完畢后，需要對(duì)兩臺(tái)mm430變頻器的通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如表 2所示。表2 變頻器參數(shù)的設(shè)定參數(shù)號(hào)參數(shù)值說(shuō)明fr13固定頻率1p0110第一加速時(shí)間p0210第一加速時(shí)間p03ff頻率

30、范圍(v/f方式)p0520dc提升水平p081變頻器起停正反轉(zhuǎn)控制方式p15200電動(dòng)機(jī)運(yùn)行最大頻率p1650電動(dòng)機(jī)運(yùn)行基本頻率p182多段速率加速連動(dòng)運(yùn)行p32170固定頻率2p3310固定頻率3p3423固定頻率435130固定頻率5395第2加速時(shí)間設(shè)定405第二減速時(shí)間設(shè)定4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 硬件電路（1）本系統(tǒng)的硬件電路如圖3所示，它由4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)智能型電控柜（包括西門(mén)子變頻器、plc、交流接觸器、繼電器等），一套壓力傳感器、斷相相序保護(hù)裝置以及供電主回路等構(gòu)成。該系統(tǒng)的核心是s7-200（cpu224）和micromaster 430。micromaster 430是泵和

31、風(fēng)機(jī)類(lèi)專(zhuān)用變頻器，擴(kuò)展功能強(qiáng)cpu224集成了14點(diǎn)輸入10點(diǎn)輸出，共有24點(diǎn)數(shù)字量i/0，其模擬量擴(kuò)展模塊具有較大的適應(yīng)性和靈活性，且安裝方便，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要。（2）系統(tǒng)主電路圖3 系統(tǒng)主電路如圖3所示，該系統(tǒng)有4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，分別拖動(dòng)4臺(tái)電動(dòng)機(jī)。合上空氣開(kāi)關(guān)后，當(dāng)交流接觸器km1、km3, km5、km7主觸點(diǎn)閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)為工頻運(yùn)行；當(dāng)km2、km4、km6、km8主觸點(diǎn)閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)為變頻運(yùn)行。4個(gè)熱繼電器kr1kr4分別對(duì)4臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)，避免電動(dòng)機(jī)在過(guò)載時(shí)可能產(chǎn)生的過(guò)熱損壞。4.2 系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì)（1）系統(tǒng)控制電路如圖4所示，q0.0q0.7為plc輸出軟繼電器觸點(diǎn)，其中q0.0,

32、q0.2, q0.4, q0.6控制變頻運(yùn)行電路；q0.1、q0.3、q0.5、q0.7控制工頻運(yùn)行電路。sa為轉(zhuǎn)圖4 系統(tǒng)控制電路換開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)控制切換。當(dāng)sa切在手動(dòng)位時(shí)，通過(guò)sb1sb4按鈕分別起動(dòng)4臺(tái)水泵工頻運(yùn)行,sb5sb8按鈕分別停止4臺(tái)離心風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行當(dāng)sa在自動(dòng)位時(shí)，由plc控制水泵進(jìn)行變頻或工頻狀態(tài)的起動(dòng)、切換、停止運(yùn)行。 （2）plc及變頻器控制模塊電路  plc及變頻器控制模塊是本系統(tǒng)的核心，它包括時(shí)間控制電路、故障報(bào)警保護(hù)電路、斷相相序保護(hù)電路。5 軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)除部分為順序控制外，從總體上來(lái)看具有隨機(jī)離散控制的特點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)軟件結(jié)

33、構(gòu)的流程圖如圖2所示。設(shè)定由瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱾魉蛠?lái)的瓦斯?jié)舛戎禐閐，用戶(hù)設(shè)定不能超過(guò)的瓦斯?jié)舛戎禐閐0，氣壓傳感器傳來(lái)的壓力為f1，用戶(hù)要求的礦井內(nèi)氣壓值為f2。由圖5可知，按下啟動(dòng)鍵后，首先檢測(cè)是否手動(dòng)，如果是則手動(dòng)控制操作，否則就自動(dòng)正常運(yùn)行;接著檢測(cè)礦井內(nèi)瓦斯?jié)舛戎岛痛髿鈮毫χ?，進(jìn)行處理判斷。若 d> d0，則通風(fēng)機(jī)與礦井下供電電源聯(lián)鎖停止工作并報(bào)警，否則比較判斷f1與f2的大小，若f1> f2，進(jìn)入風(fēng)機(jī)輪休控制子程序，啟動(dòng)a風(fēng)機(jī)，a風(fēng)機(jī)運(yùn)行一定時(shí)間后，啟動(dòng)b組風(fēng)機(jī)工作，a組風(fēng)機(jī)停止。否則兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)同時(shí)參與工作。 圖5 系統(tǒng)總流程圖5.1 瓦斯?jié)舛瓤刂撇糠滞咚節(jié)舛瓤刂撇糠趾蜏囟?/p>

34、控制部分相似。本設(shè)計(jì)用到的瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳛閗gj16b 型，其性能參數(shù)見(jiàn)硬件設(shè)計(jì)部分，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(guò)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。在離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中若礦井工作面的瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定的報(bào)警瓦斯?jié)舛壬暇€(xiàn)時(shí)，m0.1閉合，q1.1也閉合，系統(tǒng)將發(fā)出指示并報(bào)警。以警示工作人員工作面瓦斯涌出量已有安全隱患，做好排放瓦斯的準(zhǔn)備。若井巷工作面瓦斯?jié)舛壤^續(xù)增大，當(dāng)vd196的存儲(chǔ)值大于設(shè)定的斷電瓦斯?jié)舛壬暇€(xiàn)時(shí)，m0.2閉合，plc將發(fā)出切斷電源的指令，將plc所有輸出和內(nèi)部位復(fù)位，并切斷

35、風(fēng)機(jī)電源各井巷工作面的電源，防止有明火引起與其爆炸。同時(shí)并發(fā)出報(bào)警。抽放瓦斯后，當(dāng)瓦斯?jié)舛葀d196的存儲(chǔ)值再次下降到小于斷電瓦斯?jié)舛壬暇€(xiàn)時(shí)，風(fēng)機(jī)組并不能重新運(yùn)行工作。只有當(dāng)瓦斯?jié)鈜d196的存儲(chǔ)值下降到小于瓦斯?jié)舛葓?bào)警上線(xiàn)時(shí)，plc才恢復(fù)風(fēng)機(jī)組再次啟動(dòng)并將風(fēng)機(jī)組運(yùn)行工作。圖6 瓦斯?jié)舛瓤刂瞥绦?.2 壓力控制部分壓力是本控制系統(tǒng)的主控參數(shù)，在壓力數(shù)據(jù)處理過(guò)程中運(yùn)用到pid算法。所謂的pid就是比例、積分、微分的總稱(chēng)。其結(jié)構(gòu)如圖6所示。pid運(yùn)算中的積分作用可以消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，提高精度，加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化的能力，而身分作用可以克服慣性滯后，提高抗干擾能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速

36、度。因此，對(duì)于速度、位置等快過(guò)程擴(kuò)溫度、化工合成等慢過(guò)程，pid控制都具有良好的實(shí)際效果。壓力是本控制系統(tǒng)的主控參數(shù)，在壓力數(shù)據(jù)處理過(guò)程中運(yùn)用到pid算法。所謂的pid就是比例、積分、微分的總稱(chēng)。其結(jié)構(gòu)如圖4所示。pid運(yùn)算中的積分作用可以消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，提高精度，加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化的能力，而身分作用可以克服慣性滯后，提高抗干擾能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。因此，對(duì)于速度、位置等快過(guò)程擴(kuò)溫度、化工合成等慢過(guò)程，pid控制都具有良好的實(shí)際效果。在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，pid控制器的作用就是通過(guò)調(diào)節(jié)其輸出使偏差為零。偏差由定量（sp，希望值）與過(guò)程變量（pv，實(shí)際值）之差來(lái)確定。系統(tǒng)p

37、id調(diào)節(jié)的微分方程式由比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)組成。在自動(dòng)方式下，利用遠(yuǎn)傳空氣壓力傳感器檢測(cè)礦井內(nèi)的氣壓信號(hào)，用變送器將現(xiàn)場(chǎng)的模擬壓力信號(hào)變換成統(tǒng)一的110v直流電壓信號(hào)，送人ad轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)閜lc內(nèi)部能識(shí)別的二進(jìn)制信號(hào)。壓力參數(shù)的設(shè)置與礦井的深度、巷道的截面等諸多因素有關(guān)，所以本設(shè)計(jì)利用觸摸屏進(jìn)行pid參數(shù)設(shè)置。圖7 pid參數(shù)設(shè)置其設(shè)置調(diào)用了壓力子程序見(jiàn)附圖。pid參數(shù)設(shè)置好后要分別對(duì)壓力設(shè)定值、增益值、采樣值、積分時(shí)間和微分時(shí)間進(jìn)行填表。程序圖如圖8所示。本系統(tǒng)的壓力控制是用smb34定時(shí)設(shè)定的時(shí)間周期進(jìn)行中斷處理的，利用smb34固定的時(shí)間間隔作為采樣周期，對(duì)模擬量aiw

38、0輸入進(jìn)行采樣，然后通過(guò)a/d轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。中斷子程序如圖8所示。壓力中斷程序分兩部分進(jìn)行處理數(shù)據(jù)，一部分將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到vd128中與設(shè)定的壓力值進(jìn)行比較處理。假設(shè)礦井內(nèi)的氣壓在一個(gè)大氣壓或在設(shè)定的某個(gè)大氣壓力數(shù)值以上，plc通過(guò)控制變頻器，工作通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)循環(huán)工作，由礦井的氣壓參數(shù)通過(guò)plc運(yùn)算去控制變頻器來(lái)達(dá)到風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的控制；當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事故，或礦井內(nèi)的氣壓低于設(shè)定的某個(gè)氣壓參數(shù)時(shí)，vd128的壓力值與工頻壓力值vd136進(jìn)行比較，若vd128小于或等于vd136的值，則當(dāng)前運(yùn)行通風(fēng)機(jī)將由變頻轉(zhuǎn)到工頻運(yùn)行，此時(shí)如果仍滿(mǎn)足不了通風(fēng)的需要時(shí)，工作通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)不再循環(huán)工

39、作，并自動(dòng)切換為同時(shí)工作，另外，接入的備用通風(fēng)機(jī)根據(jù)礦井的氣壓參數(shù)進(jìn)行變頻運(yùn)行，加大對(duì)礦井內(nèi)的通風(fēng)量，直至礦井內(nèi)的氣壓生至設(shè)定的大氣壓力數(shù)值以上，工作通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)恢復(fù)循環(huán)工作。壓力中斷程序如圖9所示。圖9 壓力中斷程序5.3 溫度控制部分本設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)組設(shè)有軸承溫度和定子溫度過(guò)熱保護(hù)。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。軸承溫度保護(hù)設(shè)置85為報(bào)警溫度，90為跳閘溫度。定子溫度保護(hù)設(shè)置120為報(bào)警溫度，125為跳閘溫度。由于plc所能識(shí)別的是數(shù)字量信號(hào)，所以要對(duì)傳感器采集的電壓或電流信號(hào)的輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。若輸入電壓范圍為010v的模擬

40、量信號(hào)，則對(duì)應(yīng)的數(shù)字量結(jié)果應(yīng)為032000或需要的數(shù)字。若數(shù)據(jù)格式為單極性，模擬量信號(hào)的類(lèi)型為電壓信號(hào)，滿(mǎn)量程為010v，那么根據(jù)公式1可得軸承溫度和定子溫度報(bào)警溫度和跳閘溫度所對(duì)應(yīng)的數(shù)量和電壓的關(guān)系如表3所示。表3 工程值與數(shù)字量對(duì)應(yīng)關(guān)系溫度值（）數(shù)字量電壓值（v）12023652.27.3912524347.87.618518782.65.879019478.36.09模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換公式為： (y-al)/(ah-al)=(x-0)/(65535-0) (3)y:轉(zhuǎn)換過(guò)后的工程值（多少電流）ah：工程值的上限（電流的上限）al：工程值的下限（電流的下限）x：工程轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量值（電流

41、轉(zhuǎn)換后的數(shù)字值）若數(shù)據(jù)格式為單極性，模擬量信號(hào)的類(lèi)型為電壓信號(hào)，滿(mǎn)量程為010v，那么根據(jù)公式1可得軸承溫度和定子溫度報(bào)警溫度和跳閘溫度所對(duì)應(yīng)的數(shù)量和電壓的關(guān)系如表3所示。模擬量信號(hào)的類(lèi)型及范圍是通過(guò)模擬量模塊右下側(cè)的dip設(shè)定開(kāi)關(guān)進(jìn)行輸入和輸出信號(hào)選擇的 。6 結(jié)束語(yǔ)利用 plc變頻器和離心機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，提高了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，設(shè)備的操作和維護(hù)方便，節(jié)省能耗，同時(shí)也大大地提高了煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)。另外還可以根據(jù)需要配置相應(yīng)的通信模塊，很方便地組成集散式控制系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的推廣價(jià)值。致 謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)。特別是在課題的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)論文的技術(shù)問(wèn)題，導(dǎo)師都花費(fèi)了大量的心血，付出了大量的勞動(dòng)，并一直給予我無(wú)微不至的指導(dǎo)與多方面的幫助，使我的知識(shí)、能力等各方面都有了很大的進(jìn)步，在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎咀钪孕牡母兄x！在課題進(jìn)行期間，學(xué)院為我們提供了良好的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)環(huán)境。在課題的研究和進(jìn)展中，同組同學(xué)也給予了很大的幫助，這里也一同表示感謝！由于時(shí)間和知識(shí)水平所限，論文中還可能會(huì)有許多紕漏或錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師和