基于PLC的煤礦瓦斯?jié)舛缺O(jiān)控系統(tǒng)

1、摘要-PAGE IV. z.基于PLC的煤礦瓦斯?jié)舛缺O(jiān)控系統(tǒng)摘 要煤礦礦井通風(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)密切相關(guān)。隨著我國政府對各行各業(yè)平安生產(chǎn)監(jiān)管力度的不斷加大，尤其對煤礦生產(chǎn)的平安要求越來越高，對煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)展技術(shù)改造，提高其運行穩(wěn)定性，可靠性，節(jié)能性等勢在必行。本系統(tǒng)將三菱PLC與變頻器結(jié)合起來，采用瓦斯?jié)舛群途聣毫橹饕獏?shù)，實現(xiàn)對礦井通風(fēng)機(jī)的工作過程和運轉(zhuǎn)速度的有效控制，從而到達(dá)礦井下通風(fēng)平安、穩(wěn)定，同時使得資源最大的利用。并且PLC對通風(fēng)機(jī)有過熱保護(hù)、故障報警、機(jī)械故障和瓦斯高濃度報警等功能。為了礦井通風(fēng)的平安節(jié)能技術(shù)改造提供新的技術(shù)。關(guān)鍵詞：

2、PLC, 瓦斯?jié)舛? 傳感器，通風(fēng)機(jī)Coal-mine Gas Concentration Monitoring System based on PLCABSTRACTThe working conditions, the normal work of mine ventilation system and whether the coal mine production efficiency, safety production is closely related to. Along with the Chinese government on all kinds of productio

3、n safety supervision increased, especially for coal mine production safety requirements more and more high, the technical reformation of coal mine ventilation system, improve the operation stability, reliability, energy saving and so be imperative.This system will bine with Mitsubishi PLC inverter,

4、the concentration of gas and down hole pressure as the major parameter, achieve effective control of working process and the running speed of the mine ventilator, so as to achieve the mine ventilation and safety, stability, and makes use of the most resources. And PLC overheating protection, fault a

5、larm, fault and high gas concentration alarm function of fan. Provide a new technology for technological transformation of mine ventilation and safety and energy savingKEY WORDS:PLC，Gas，Transducer，ventilate前言-. z.目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc389296685前言 PAGEREF _Toc389296685 h 1HYPERLINK l _To

6、c389296686第1章瓦斯相關(guān)介紹 PAGEREF _Toc389296686 h 2HYPERLINK l _Toc3892966871.1瓦斯氣體 PAGEREF _Toc389296687 h 2HYPERLINK l _Toc389296688瓦斯氣體性質(zhì) PAGEREF _Toc389296688 h 2HYPERLINK l _Toc389296689瓦斯氣體的爆炸 PAGEREF _Toc389296689 h 2HYPERLINK l _Toc389296690本課題研究的意義 PAGEREF _Toc389296690 h 3HYPERLINK l _Toc3892966

7、91第2章監(jiān)控系統(tǒng)控制方案 PAGEREF _Toc389296691 h 4HYPERLINK l _Toc389296692第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc389296692 h 5HYPERLINK l _Toc3892966933.1控制核心PLC概述 PAGEREF _Toc389296693 h 5HYPERLINK l _Toc389296694三菱PLC F*2N16MR簡介 PAGEREF _Toc389296694 h 5HYPERLINK l _Toc3892966953.1.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊F*2N4AD PAGEREF _Toc389296695 h 6

8、HYPERLINK l _Toc3892966963.2礦井主扇風(fēng)機(jī)概述 PAGEREF _Toc389296696 h 7HYPERLINK l _Toc3892966973.3觸摸屏概述 PAGEREF _Toc389296697 h 8HYPERLINK l _Toc3892966983.4傳感器局部概述 PAGEREF _Toc389296698 h 9HYPERLINK l _Toc389296699瓦斯?jié)舛葌鞲衅?PAGEREF _Toc389296699 h 10HYPERLINK l _Toc3892967003.4.2 溫度傳感器 PAGEREF _Toc389296700

9、h 10HYPERLINK l _Toc3892967013.4.3 空氣壓力傳感器 PAGEREF _Toc389296701 h 11HYPERLINK l _Toc389296702第4章PLC軟件設(shè)計 PAGEREF _Toc389296702 h 12HYPERLINK l _Toc3892967034.1系統(tǒng)啟動及停頓 PAGEREF _Toc389296703 h 12HYPERLINK l _Toc3892967044.2模擬量編程及應(yīng)用 PAGEREF _Toc389296704 h 13HYPERLINK l _Toc3892967054.3瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測 PAGEREF

10、_Toc389296705 h 14HYPERLINK l _Toc3892967064.4壓力的監(jiān)測 PAGEREF _Toc389296706 h 15HYPERLINK l _Toc389296707風(fēng)壓給定及依據(jù) PAGEREF _Toc389296707 h 15HYPERLINK l _Toc389296708風(fēng)壓測定及控制 PAGEREF _Toc389296708 h 16HYPERLINK l _Toc3892967094.5溫度的監(jiān)測 PAGEREF _Toc389296709 h 16HYPERLINK l _Toc389296710第5章運行結(jié)果與調(diào)試 PAGEREF

11、_Toc389296710 h 18HYPERLINK l _Toc389296711結(jié)論 PAGEREF _Toc389296711 h 20HYPERLINK l _Toc389296712辭 PAGEREF _Toc389296712 h 21HYPERLINK l _Toc389296713參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc389296713 h 22HYPERLINK l _Toc389296714附錄 PAGEREF _Toc389296714 h 23-. z.前言隨著煤礦開采規(guī)模的擴(kuò)大和數(shù)量的增加,瓦斯災(zāi)害問題日益突出。在煤礦平安生產(chǎn)過程中,礦井通風(fēng)系統(tǒng)起著極其重要的作用,它是

12、煤礦平安生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。礦井通風(fēng)機(jī)承當(dāng)著礦井瓦斯排放的重任,為了到達(dá)節(jié)能效果,通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)與瓦斯?jié)舛鹊脑鰷p成比例地升降,即隨瓦斯?jié)舛鹊淖兓詣诱{(diào)整轉(zhuǎn)速。因此,對礦井通風(fēng)機(jī)的主要參數(shù)及瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)控非常必要。以PLC為控制核心結(jié)合變頻器組成的控制系統(tǒng)具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、維修方便等諸多優(yōu)點。隨著社會的開展，能源構(gòu)造正在發(fā)生深刻的變化，各種清潔能源技術(shù)不斷取得新的應(yīng)用。但是，對于我國這樣一個開展中的大國，煤炭在很長時間內(nèi)仍然是我國的主要能源，占我國能源消費的67%。從2001年到2006年，我國的煤炭產(chǎn)量每年增長2億噸以上，這在煤炭工業(yè)史上是前所未有的，但仍然滿足不了國內(nèi)更快的需求增長。煤

13、炭供給緊*、價格直線上升，煤礦超能力生產(chǎn)問題非常嚴(yán)重，煤礦平安成為社會廣泛關(guān)注的重點，國家平安生產(chǎn)監(jiān)視管理局的統(tǒng)計數(shù)字令人觸目驚心：在去年19.5億噸的產(chǎn)量中，只有12億噸是有平安保證的，而全國煤礦平安欠帳已經(jīng)到達(dá)500億元左右。煤礦發(fā)生一次死亡10人以上的特大事故23起，死亡人數(shù)682人，分別上升67%和162%，其中瓦斯事故18起，死亡599人，同比增加8起，382人。瓦斯事故仍然是煤礦平安生產(chǎn)中發(fā)生最多和最嚴(yán)重的。這些事故的發(fā)生有其客觀的原因，但也跟管理和技術(shù)手段的應(yīng)用有著嚴(yán)密的聯(lián)系。據(jù)資料顯示美國的煤礦死亡人數(shù)一年大約在30人左右，澳大利亞2003年的死亡為零。*省*市自2002年實現(xiàn)

14、數(shù)字化遠(yuǎn)程瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)以來，瓦斯事故也得到了很好的治理。由此可見，煤礦瓦斯事故并非不可治理，只要加強(qiáng)管理再配合先進(jìn)的技術(shù)手段煤礦平安生產(chǎn)監(jiān)測系統(tǒng)和數(shù)字化遠(yuǎn)程瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，瓦斯事故是可以得到治理的。從而大大減少平安事故的發(fā)生，保護(hù)廣闊煤礦工人的生命財產(chǎn)平安，為建立一個和諧、平等的社會，為國家的開展做出奉獻(xiàn)。第1章 標(biāo)題 -. z.第1章 瓦斯相關(guān)介紹1.1瓦斯氣體瓦斯氣體性質(zhì)了解瓦斯的特點和性質(zhì)是搞好瓦斯管理的先決條件。瓦斯是煤礦開采過程中的一種有害氣體的總稱，它有自己的性質(zhì)和特點，是可以被認(rèn)識的，也是可以被控制和利用的。所以說要搞好瓦斯管理工作，必須首先學(xué)習(xí)有關(guān)瓦斯的知識，了解瓦斯的性質(zhì)

15、和特點。礦井瓦斯是指從煤體和圍巖中逸出的以及在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的多成分的混合氣體，包括CH4、COZ、CO、NZ、CZH6、502、HZS等。主要成分是甲烷CH4、一氧化碳CO和二氧化碳COZ、硫化氫HZS等。沼氣是礦井瓦斯的主要成分，是一種無色無味的氣體。不助燃，但當(dāng)與空氣混合到一定濃度時，遇火能燃燒或爆炸，爆炸界限為5一16.5%；空氣中沼氣濃度超過40%時，空氣中的氧含量將下降到12%以下，此時空氣與沼氣的混合氣體不再發(fā)生爆炸，但將使人窒息。1.1.2瓦斯氣體的爆炸瓦斯爆炸須具備3個條件：C氏濃度、02濃度及引爆溫度。瓦斯在煤體和圍巖中以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存在，一般情況下處于動態(tài)平衡，當(dāng)外

16、界溫度、壓力變化時，幾種狀態(tài)會互相轉(zhuǎn)化，煤層在開采過程中，瓦斯被逸散出來，在井下積聚，造成瓦斯?jié)舛仍黾?，?dāng)CH4濃度達(dá)5%16%時具有爆炸性，CH4濃度為9.5%時，爆炸威力最大，當(dāng)CH4濃度小于5%或大于16%時，一般不會爆炸，遇明火只會燃燒，瓦斯爆炸的上下限是可變的，當(dāng)CH4混合氣體的溫度和壓力發(fā)生變化或混入煤塵及其它可燃?xì)怏w時，可影響瓦斯爆炸的上下限，如空氣中的煤塵含量為10-12mg/m3，cH4濃度到達(dá)4%時，遇火就會爆炸。要消除引爆火源，必須嚴(yán)禁明電、明火下井，制止明電、明火放炮，并要求井下電器設(shè)備必須防爆。所以控制瓦斯?jié)舛仁欠乐雇咚贡ǖ母?，實時掌握瓦斯?jié)舛葼顩r是煤礦平安的頭等

17、大事。本課題研究的意義該工程的實施，可以提高煤炭平安生產(chǎn)作業(yè)率，加大平安生產(chǎn)管理力度，降低事故率，保障國家及人民生命財產(chǎn)平安。保障煤礦瓦斯監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行，保障煤礦的每一次報警都能得到相應(yīng)解決，及時發(fā)現(xiàn)并解決煤礦所存在的平安隱患，保障煤礦平安生產(chǎn)信息上下達(dá)的通暢，提高煤礦平安生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用水平，及煤炭從業(yè)人員的整體素質(zhì)，力爭使煤礦平安生產(chǎn)管理實現(xiàn)量化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)*化。因為信息化管理是一個量化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)*化管理的實現(xiàn)，其中系統(tǒng)的運行提供了一個量化井下工作作業(yè)環(huán)境的工具，計算機(jī)的處理過程則要求將整個管理過程展開成一個個標(biāo)準(zhǔn)化的單元，計算機(jī)系統(tǒng)的運行是一個由標(biāo)準(zhǔn)單元所組成的一個規(guī)*

18、化的執(zhí)行過程。瓦斯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的建立將使平安生產(chǎn)的整個管理工作向量化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)*化的工作管理模式轉(zhuǎn)變。該工程的建立將為我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小煤礦行業(yè)信息化建立做出積極奉獻(xiàn)。該工程的建立是以煤礦瓦斯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)為龍頭，建成提供數(shù)據(jù)、語音、視頻傳輸?shù)慕y(tǒng)一系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)信息資源的充分共享和廣泛使用。實現(xiàn)煤炭信息化管理，實施煤電強(qiáng)縣的戰(zhàn)略，建立中國煤炭大縣，抓滇東電廠和*煤化工基地建立的機(jī)遇，建立富源煤炭瓦斯聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)非常必要。以信息化帶開工業(yè)化，為推進(jìn)富源經(jīng)濟(jì)社會的快速開展和全面進(jìn)步做出奉獻(xiàn)。 REF _Ref168484390 r h 錯誤！未找到引用源。 REF _Ref168484424 h 錯誤！

19、未找到引用源。- PAGE 6. z.第2章監(jiān)控系統(tǒng)控制方案本設(shè)計系統(tǒng)中使用了PLC所以與使用常規(guī)繼電器實施的通風(fēng)系統(tǒng)相比，具有故障率低、可靠性高、接線簡單、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點，PLC的自動控制功能和程序化工作方式使通風(fēng)系統(tǒng)的自動化程度大大提高，降低了崗位人員的勞動強(qiáng)度。PLC與空氣壓力變送器，以及瓦斯?jié)舛葯z測器的配合使用，使系統(tǒng)控制的可靠性和平安性以及穩(wěn)定性大大提高，降低了通風(fēng)機(jī)運行的本錢，不僅節(jié)約了電能，而且還提高了設(shè)備的運轉(zhuǎn)率。通風(fēng)機(jī)主要工作局部由兩臺離心通風(fēng)機(jī)組成，每臺通風(fēng)機(jī)有一臺電機(jī)，每臺電機(jī)驅(qū)動一組扇葉片，兩組扇葉片是對旋的，一組的作用吸風(fēng)，一組的作用增加風(fēng)速，對井下進(jìn)展供風(fēng)。根據(jù)

20、井下用風(fēng)量的不同，采用不同型號的風(fēng)機(jī)。本系統(tǒng)設(shè)計選用風(fēng)機(jī)的功率為45 kW 。控制局部選用一臺三菱公司的F*2N系列的PLC， 并需要增加模擬量轉(zhuǎn)換模塊。輸入局部包括：啟動，停頓按鈕，空氣斷路器、空氣壓力傳感器，瓦斯?jié)舛葯z測器等組成一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其中還包括電機(jī)用接觸器、中間繼電器、熱繼電器、礦用防爆型斷路器等系統(tǒng)保護(hù)電器，實現(xiàn)對通風(fēng)電機(jī)和 PLC的有效保護(hù)，以及對電機(jī)的切換控制。共計8個輸入點和6個輸出點。因此本論文以三菱F*2N系列可編程邏輯控制器作為監(jiān)控核心，運用溫度、壓力、瓦斯?jié)舛鹊葌鞲衅骱碗娏坎杉瘑卧獙︼L(fēng)機(jī)運行的狀態(tài)以及對各種電量參數(shù)進(jìn)展細(xì)致的檢測。同時利用PLC和上位機(jī)之間

21、的通信實現(xiàn)對礦井通風(fēng)機(jī)運行的實時監(jiān)控。本論文還利用變頻器來控制通風(fēng)機(jī)的變頻運行，實現(xiàn)風(fēng)機(jī)的高效節(jié)能運行。第3章 REF _Ref168484495 h 錯誤！未找到引用源。-. z.第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1控制核心PLC概述三菱PLC F*2N16MR簡介本設(shè)計采用的PLC是日本三菱公司的F*2N系列的繼電器輸出型PLC。它帶有16個I/O點，分別為8個輸入點，8個輸出點。輸出形式為繼電器形式，輸出端最大電流可以到達(dá)5A工作電流。輸入側(cè)為NPN漏型輸入。其特點是：1. 內(nèi)置8K容量的RAM存儲器，最大可以擴(kuò)展到16K。2.CPU運算處理速度0.08S/根本指令。3. 在PLC右側(cè)可連接各種輸入

22、輸出擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊。4. 根本單元中內(nèi)置2軸獨立最高的20kHz定位功能(晶體管,繼電器輸出型。5. 快速斷開端子塊，其采用優(yōu)良的可維護(hù)性快速斷開端子塊，類似于熱插型，接上電纜的時候也可以更換但元。6. 時鐘功能及小時表功能，所有的F*2N 系列PLC中都有實時時鐘標(biāo)準(zhǔn)。7. 持續(xù)掃描功能，為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時間定義操作周期。8. 輸入濾波器調(diào)節(jié)功能，通過用輸入濾波器來平整輸入信號在根本單元中*0到*17。9. 注解記錄功能，元件注釋可以在程序存放器當(dāng)中記錄。PLC在本設(shè)計電氣原理圖中的接線以及I/O分布點如圖3-1圖3-1 PLC I/O接線圖表3-1所示為I/O接口分配表表3-

23、1 PLC I/O接口分配表輸入輸出序號名稱地址序號名稱地址1啟動按鈕*01主接觸器Y02停頓按鈕*121#風(fēng)機(jī)工作指示Y13主斷路器輸入*232#風(fēng)機(jī)工作指示Y241#風(fēng)機(jī)電源輸入*34報警Y352#風(fēng)機(jī)電源輸入*451#風(fēng)機(jī)啟動Y461#變頻報警輸入*562#風(fēng)機(jī)啟動Y572#變頻報警輸入*68主接觸器吸合指示*7 A/D轉(zhuǎn)換模塊F*2N4AD三菱F*2n-4AD是三菱電機(jī)公司推出的一款F*2n系列PLC模擬量輸入模塊，有CH1CH4四個通道，每個通道都可進(jìn)展AD轉(zhuǎn)換，分辯率為12位，采集信號電壓為-10V+10V，分辯率5mV。電流輸入時，為420mA或-2020mA，分辯率20uA。

24、F*2n-4AD內(nèi)部有32個16位的緩沖存放器(BMF)，用于與主機(jī)交換數(shù)據(jù)。 F*2n-4AD占用F*2n擴(kuò)展總線的8個點，耗電為5V，30mA。F*2N-4AD將空氣壓力傳感器TP802以及低濃度甲烷傳感器輸入的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制語言送給PLC進(jìn)展比擬運算，從而到達(dá)控制的要求。同時還將變頻器輸入的模擬信號進(jìn)展裝換，送給PLC以及觸摸屏進(jìn)展顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速。其電氣原理圖接線如圖3-2所示:圖3-2 電氣控制圖3.2礦井主扇風(fēng)機(jī)概述為了簡化了傳動構(gòu)造，改變了當(dāng)前煤礦抽出式軸流風(fēng)機(jī)全部采用皮帶輪傳動或長軸傳動的復(fù)雜構(gòu)造，使維修和操作方便。主扇風(fēng)機(jī)其整體性好，并且采用內(nèi)置防爆電機(jī)拖動,不受外界干

25、擾。本設(shè)計配套電機(jī)為YB系列的YBFe派生系列，隔爆型三相異步電機(jī)。電機(jī)如圖3.1所示YB2系列電機(jī)是全封閉自扇冷式鼠籠型隔爆三相異步電動機(jī)，是YB系列電動機(jī)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。各項性能指標(biāo)到達(dá)國際90年代的先進(jìn)水平，具有節(jié)能、平安、美觀等特點。適用于有爆炸性氣體混合物存在的場所。在YB2根本系列系列電動機(jī)的根底上，可派生生產(chǎn)YB2-W戶外型、YB2-WTH戶外濕熱帶型等多種防爆產(chǎn)品。電機(jī)置于全封閉型，并具有一定耐壓強(qiáng)度的密閉散熱罩中并于外界非瓦斯氣相通。使電機(jī)始終處于無瓦斯空氣之中運行，起到了雙重隔爆效果3.3觸摸屏概述為直觀顯示系統(tǒng)各局部的工作狀態(tài)以及報警顯示，電機(jī)參數(shù)等數(shù)據(jù)，設(shè)計采用觸摸屏作

26、為顯示部件。觸摸屏又稱為觸控屏、觸控面板，是一種可接收觸頭或者觸摸等輸入的訊號的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸或者觸摸屏幕上的圖形按鈕，以及狀態(tài)按鈕時，屏幕上的觸覺反響系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的指向軟件地址和各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動的影音效果。觸摸屏在自動化行業(yè)中也叫人機(jī)界面又稱用戶界面或使用者界面是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)展交互和信息交換的媒介，它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以承受形式之間的轉(zhuǎn)換。人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互

27、設(shè)備。步科觸摸屏產(chǎn)品是中國最早最專業(yè)的工業(yè)級人機(jī)界面品牌之一，自2002年進(jìn)入中國大陸市場以來，以其專業(yè)的品質(zhì)、卓越的性能、合理的價格得到了市場的最大認(rèn)可，銷量及市場占有率居同行業(yè)之首。本設(shè)計采用步科EV5000系列觸摸屏做為顯示媒體。通過RS485接口與PLC進(jìn)展數(shù)據(jù)通信。如圖3-3所示：圖3-3 觸摸屏接線圖3.4傳感器局部概述該控制系統(tǒng)中采用了大量的模擬量信號，這些信號的輸入都需要傳感器來進(jìn)展模擬量采集，將采集的模擬量信號送入PLC輸入模塊進(jìn)展模數(shù)轉(zhuǎn)換，將連續(xù)的變化量大局部為4-20mA的電流信號，05V或010V的電壓信號轉(zhuǎn)換離散的數(shù)字量，存入到PLC內(nèi)存里；輸出是由模擬量輸出模塊將要

28、輸出的存儲在PLC內(nèi)存中的數(shù)字離散信號轉(zhuǎn)化為電壓信號或者電流信號。本系統(tǒng)模擬量傳感器選用KGJ16B型瓦斯傳感器用于檢測煤礦井下空氣中的瓦斯含量，PTP802型壓力傳感器用于檢測礦井下的井巷氣壓，Pt100熱電阻作為測量溫度用的傳感器用于檢測風(fēng)機(jī)組軸承和定子溫度。對于傳感器正確的選型以及應(yīng)用它們，首先要對各傳感器的性能指標(biāo)進(jìn)展了解。斯傳感器用于檢測煤礦井下空氣中的瓦斯含量，具有多種標(biāo)準(zhǔn)信號制式輸出，聯(lián)檢后能與煤礦平安監(jiān)控系統(tǒng)、風(fēng)電瓦斯閉鎖裝置及瓦斯斷電儀配套使用。該傳感器是一種智能型檢測儀表，具有穩(wěn)定可靠、使用方便等特點。調(diào)零、調(diào)精度、報警點設(shè)置等均可通過遙控器實現(xiàn)。3.4.1瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱇

29、GJ16B型瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞯膮?shù)如表3-2所示：表3-2傳感器參數(shù) 溫度傳感器溫度傳感器是一種能感受溫度而且能把溫度轉(zhuǎn)變成一種可被識別的輸出信號的傳感器。溫度傳感器主要是對溫度測量的部件構(gòu)成。溫度傳感器分為接觸式和非接觸式兩種。本設(shè)計選擇PT100鉑熱電阻溫度傳感器，它的阻值是可以隨著溫度的變化而成正相關(guān)。測量*圍為60175，主要用于軸承溫度測量。 空氣壓力傳感器本設(shè)計選擇一款廣泛應(yīng)用于鍋爐送風(fēng)、井下通風(fēng)等電力、煤炭行業(yè)壓力過程等控制領(lǐng)域的壓力傳感器，即為PTP802。主要技術(shù)參數(shù)如表3-3。表3-3 技術(shù)參數(shù)第3章 標(biāo)題- PAGE 8. z.第4章PLC軟件設(shè)計礦井主要通風(fēng)機(jī)裝置性能測試

30、工作是復(fù)雜多變的，涉及主要通風(fēng)機(jī)裝置進(jìn)、出口空氣的溫度和濕度、大氣壓等氣象參數(shù)，風(fēng)壓參數(shù)、流經(jīng)主要通風(fēng)機(jī)前后的風(fēng)量，電氣參數(shù)，還有電動機(jī)和主要通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及傳動效率等參數(shù)。 在距風(fēng)壓測試點20m內(nèi)的巷道內(nèi)，用氣壓計測量絕對靜壓，用干、濕溫度計測量干、濕溫度。每調(diào)節(jié)工況一次測量三次，取其算術(shù)平均值來計算本設(shè)計采用了PLC作為控制核心，所以必須為PLC編寫相應(yīng)的程序以實現(xiàn)各種控制動作。軟件程序控制流程如圖4-1所示：圖4-1程序流程圖4.1系統(tǒng)啟動及停頓按下啟動按鈕，程Y0中間繼電器得電，輸出Y0使中間繼電器K0閉合，同時硬件電路中通過K0的觸點給主接觸器KM0送入電源，接通主回路電源。同時給變頻

31、器信號，啟動變頻器，風(fēng)機(jī)開場運行。如圖4-2。圖4-2啟?？刂瓢聪峦ｎD按鈕時，斷掉中間繼電器M1,關(guān)斷控制繼電器，斷掉繼電器K0的電源，KO掉電的同時主回路接觸器KM0掉電，系統(tǒng)主回路斷掉，風(fēng)機(jī)停頓運行。4.2模擬量編程及應(yīng)用F*2N-4AD的32個緩沖存放器BFM的編號分配及含義都要按照使用手冊來使用。根據(jù)使用手冊BFM的設(shè)定值可以改變F*2N-4AD模塊的運行參數(shù)，可調(diào)整其輸入模式、輸入增益和偏移量等。同時也可以根據(jù)使用手冊BFM的數(shù)據(jù)使用PLC的FROM指令讀出。圖4-3模擬量模塊識別在0位置的特殊功能模塊的ID號有BFM#30中讀出，并保存在主單元的D0中。比擬該值以檢查模塊是否是F*

32、2N-4AD，如是則M31變?yōu)镺N。如圖4-3所示。圖4-4溫度模塊識別同理，在1位置的特殊功能模塊的ID號有BFM#30中讀出，并保存在主單元D10中。比擬該值以檢查模塊是否是F*2N-4AD-PT模塊，如是則M41為ON。如圖4-4所示。圖4-5 錯誤狀態(tài)識別模擬量輸出模塊則是通過PLC的TO指令來讀出，H0選擇BFM#0初始化通道，運行PC，K4BFM#1選擇4個通道。BFM#29通道則為錯誤狀態(tài)，如出現(xiàn)錯誤M210、M220為ON。無法再讀取程序。如圖4-54.3瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測礦井瓦斯導(dǎo)致的爆炸是一種熱的鏈?zhǔn)椒错懸步墟滄i反響。當(dāng)可爆炸的易燃混合物吸收到一定的能量一般是燃燒火源給定的熱能

33、，或者其它途徑獲得的熱效應(yīng)后，反響分子的分子鏈即斷裂，離解成兩個或兩個以上的游離基也叫自由基。這類游離的基具有非常大的化學(xué)活性，它的持續(xù)活性成為了反響連續(xù)進(jìn)展的催化劑。當(dāng)有適合的條件下，一個游離基又非常迅速的進(jìn)展下一步的分解，再產(chǎn)生兩個或N個的游離基。如此這樣循環(huán)往復(fù)不已，游離基越來越增多，化學(xué)反響速度也變得越來越快，最后就可以形成為燃燒或者叫做可以爆炸式的氧化反響。故而，瓦斯爆炸就其本質(zhì)來說，是空氣中可作用的各種物質(zhì)和一定濃度的甲烷氣體產(chǎn)生的強(qiáng)烈的氧化反響。瓦斯?jié)舛冉o定*圍及依據(jù)：一般意義上瓦斯的爆炸的爆炸是在一定的濃度*圍，通常是把在大氣中瓦斯氣體遇火后引起爆炸時候的濃度*圍稱為瓦斯爆炸界

34、限。一般來講瓦斯爆炸界限是5%16% 。當(dāng)瓦斯?jié)舛戎档陀?%時，遇火不爆炸，卻會形成一種燃火層，當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5%時，洋河反響為完全反響，爆炸到達(dá)最大；瓦斯?jié)舛仍?6%以上時，卻因為瓦斯的濃度過高導(dǎo)致爆炸性消失，但是在空氣中遇明火后仍會燃燒。 瓦斯爆炸界限是可以改變的，溫度、壓力以及粉塵、其它可燃性氣體、惰性氣體的混合等這幾項因素會對瓦斯爆炸界限有影響。本設(shè)計采用的是KGJ16B 型瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，通過瓦斯?jié)舛葌鞲衅鲗⑦B續(xù)變化的瓦斯?jié)舛刃盘柌杉⑥D(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號420毫安的電流，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊F*2N-4AD，通過其內(nèi)部的采樣、濾波，轉(zhuǎn)換為PLC能識別的二進(jìn)制信號存儲到PLC存儲器

35、中的D120數(shù)據(jù)模塊中，程序中將D120與預(yù)設(shè)值D20的數(shù)值進(jìn)展比擬，大于則輸出端有輸出，否則沒有。在離心風(fēng)機(jī)運行過程中假設(shè)礦井工作面的瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定的報警瓦斯?jié)舛壬暇€時，Y3閉合，系統(tǒng)將發(fā)出指示并報警。并通過觸摸屏顯示出來。以警示工作人員工作面瓦斯涌出量已有平安隱患，做好排放瓦斯的平安準(zhǔn)備。假設(shè)井巷工作面瓦斯?jié)舛壤^續(xù)增大， 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。抽放瓦斯后，當(dāng)瓦斯?jié)舛菵120的存儲值再次下降到小于斷電瓦斯?jié)舛壬暇€時，風(fēng)機(jī)組并不能重新運行工作。只有當(dāng)瓦斯?jié)釪120的存儲值下降到小于瓦斯?jié)舛葓缶暇€時

36、，PLC才恢復(fù)風(fēng)機(jī)組再次啟動并將風(fēng)機(jī)組運行工作。如圖4-6。圖4-6 瓦斯?jié)舛葓缶?.4壓力的監(jiān)測風(fēng)壓給定及依據(jù)在通風(fēng)中所稱的風(fēng)壓是指單位體積的空氣所具有的能量，按其類型可分為靜壓、動壓和全壓，其單位為Pa。礦井自然風(fēng)壓的計算但是礦井進(jìn)、回風(fēng)井的空氣柱的的容重差容重差又主要由溫度差造成以及高差和其它自然因素所形成的壓力差稱為自然風(fēng)壓.它對礦井主扇的工況點會產(chǎn)生一定的影響，因此設(shè)計中應(yīng)考慮自然風(fēng)壓對主扇的影響。風(fēng)壓測定及控制為求得主要通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓，應(yīng)測出主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)端空氣的相對靜壓，其測定位置應(yīng)布置在工況調(diào)節(jié)裝置與主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口之間直線段上，盡量選擇在接近主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口而又風(fēng)流穩(wěn)定處。

37、通常軸流式主要通風(fēng)機(jī)可在距離進(jìn)風(fēng)口一倍葉輪直徑處測量。對單吸風(fēng)口的離心式風(fēng)機(jī)則應(yīng)布置在控制閘門后兩倍葉輪直徑以外處測量。對雙吸風(fēng)口的離心式風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)道分支一倍葉輪直徑處的穩(wěn)定處的穩(wěn)定風(fēng)流中測量?？諝鈮毫χ低ㄟ^F*2N-4AD送入PLC中，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后，其壓力值存儲于數(shù)據(jù)塊D130中，同樣應(yīng)用比擬指令，將D130與預(yù)設(shè)值D30中的值進(jìn)展比擬，小于則輸出，輸出為中間值M21，M21置1時為氣壓過低，設(shè)置啟動緊急排風(fēng)，同時給變頻器輸出端Y4及Y5置1，使兩臺變頻器同時工作，知道輸入的空氣壓力值大于設(shè)定報警值。如圖4-7。圖4-7 氣壓報警4.5溫度的監(jiān)測本設(shè)計的風(fēng)機(jī)組設(shè)有軸承溫度和定子溫度過熱保護(hù)

38、。綜合所選用的風(fēng)機(jī)組自身特性和國家規(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警溫度和跳閘溫度。軸承溫度保護(hù)設(shè)置85為報警溫度，90為跳閘溫度。定子溫度保護(hù)設(shè)置120為報警溫度，125為跳閘溫度。由于PLC所能識別的是數(shù)字量信號，所以要對傳感器采集的電壓或電流信號的輸入信號進(jìn)展轉(zhuǎn)換。假設(shè)輸入電壓*圍為010V的模擬量信號，則對應(yīng)的數(shù)字量結(jié)果應(yīng)為04000或需要的數(shù)字。假設(shè)數(shù)據(jù)格式為單極性，模擬量信號的類型為電壓信號，滿量程為010V，則根據(jù)公式4-2可得軸承溫度和定子溫度報警溫度和跳閘溫度所對應(yīng)的數(shù)量和電壓的關(guān)系。F*2N-4AD模塊將送入的溫度值存儲在PLC中的數(shù)據(jù)塊D100，D101中，將兩

39、個溫度值與預(yù)設(shè)值D110進(jìn)展比擬，大于則輸出切換命令，執(zhí)行變頻器的切換。如圖4-8。圖4-8 變頻器運行切換第5章 運行結(jié)果與調(diào)試將在三菱PLC編輯軟件上編輯的程序下載進(jìn)PLC中，按照電氣原理圖將線路連接好，緊接著就在觸摸屏上面監(jiān)視運行結(jié)果。觸摸屏的顯示內(nèi)容分為幾個畫面，分別是監(jiān)視畫面，參數(shù)顯示畫面，參數(shù)設(shè)定畫面等。監(jiān)視畫面為主畫面，可以監(jiān)視風(fēng)機(jī)的運行狀態(tài)和主要數(shù)據(jù)的參數(shù)，并設(shè)有控制按鈕，可以控制系統(tǒng)的啟動及停頓，通過監(jiān)視畫面可以直觀的反映風(fēng)機(jī)的工作。如圖5-1即為參數(shù)設(shè)定畫面。在此界面當(dāng)中將瓦斯?jié)舛?、氣壓、電機(jī)最高轉(zhuǎn)速及電機(jī)的最高溫度值都可以設(shè)定。圖5-1參數(shù)設(shè)定畫面通過啟動按鈕啟動系統(tǒng)后，空氣和瓦斯傳感器開場監(jiān)測井下工作環(huán)境，同時控制變頻器1開場運行，1#風(fēng)機(jī)開場工作，同時定子溫度傳感器監(jiān)測1#風(fēng)機(jī)電機(jī)定子溫度，并通過溫度變送器將定子溫度的模擬值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號4-20mA，并且