...---可修編.學位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進展研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要奉獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承當。作者簽名： 日期：年月日學位論文使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保存、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保存并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學可以將本學位論文的全部或局部容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進展檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。涉密論文按學校規(guī)定處理。作者簽名： 日期：年月日導師簽名：日期：年月日學位論文獨創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的學位論文系本人在導師指導下獨立完成的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標記和致的局部外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含本人為獲得任何教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。與我一同工作的同事對本研究所做的任何奉獻均已在論文中作了明確的說明并表示意。本人如違反上述聲明，愿意承當由此引發(fā)的一切責任和后果。研究生簽名：日期：年月日學位論文使用授權(quán)聲明本人在導師指導下所完成的學位論文，學校有權(quán)保存其電子和紙制文檔，可以借閱或上網(wǎng)公布本學位論文的全部或局部容，可以向有關(guān)部門或機構(gòu)送交并授權(quán)其保存、借閱或上網(wǎng)公布本學位論文的全部或局部容。對于論文，按的有關(guān)規(guī)定和程序處理。本學位論文屬于：1.，在年解密后適用于本聲明；2.不。研究生簽名：導師簽名：日期：年月日畢業(yè)論文根本要求1．畢業(yè)論文的撰寫應結(jié)合專業(yè)學習，選取具有創(chuàng)新價值和實踐意義的論題。2．論文篇幅一般為8000字以上，最多不超過15000字。3．論文應觀點明確，中心突出，論據(jù)充分，數(shù)據(jù)可靠，層次清楚，邏輯清楚，文字流暢，構(gòu)造嚴謹。4．論文字體規(guī)按"金融學院本科生畢業(yè)論文寫作規(guī)"和"論文樣板〞執(zhí)行。5．論文應書寫工整，標點正確，用微機打印后，裝訂成冊。指導教師評閱書指導教師評價：一、撰寫〔設計〕過程1、學生在論文〔設計〕過程中的治學態(tài)度、工作精神□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、學生掌握專業(yè)知識、技能的扎實程度□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學生綜合運用所學知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力□優(yōu)□良□中□及格□不及格4、研究方法的科學性；技術(shù)線路的可行性；設計方案的合理性□優(yōu)□良□中□及格□不及格5、完成畢業(yè)論文〔設計〕期間的出勤情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文〔設計〕質(zhì)量1、論文〔設計〕的整體構(gòu)造是否符合撰寫規(guī)？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文〔設計〕任務〔包括裝訂及附件〕？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文〔設計〕水平1、論文〔設計〕的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文〔設計說明書〕所表達的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格〔在所選等級前的□畫"√〞〕指導教師：〔簽名〕單位：〔蓋章〕年月日...-評閱教師評閱書評閱教師評價：一、論文〔設計〕質(zhì)量1、論文〔設計〕的整體構(gòu)造是否符合撰寫規(guī)？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文〔設計〕任務〔包括裝訂及附件〕？□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文〔設計〕水平1、論文〔設計〕的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文〔設計說明書〕所表達的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格建議成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格〔在所選等級前的□畫"√〞〕評閱教師：〔簽名〕單位：〔蓋章〕年月日...-教研室〔或辯論小組〕及教學系意見教研室〔或辯論小組〕評價：一、辯論過程1、畢業(yè)論文〔設計〕的根本要點和見解的表達情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、對辯論問題的反響、理解、表達情況□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、學生辯論過程中的精神狀態(tài)□優(yōu)□良□中□及格□不及格二、論文〔設計〕質(zhì)量1、論文〔設計〕的整體構(gòu)造是否符合撰寫規(guī)？□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的論文〔設計〕任務〔包括裝訂及附件〕？□優(yōu)□良□中□及格□不及格三、論文〔設計〕水平1、論文〔設計〕的理論意義或?qū)鉀Q實際問題的指導意義□優(yōu)□良□中□及格□不及格2、論文的觀念是否有新意？設計是否有創(chuàng)意？□優(yōu)□良□中□及格□不及格3、論文〔設計說明書〕所表達的整體水平□優(yōu)□良□中□及格□不及格評定成績：□優(yōu)□良□中□及格□不及格〔在所選等級前的□畫"√〞〕教研室主任〔或辯論小組組長〕：〔簽名〕年月日教學系意見：系主任：〔簽名〕年月日.PAGE..---可修編.目錄1緒論11.1礦井通風系統(tǒng)簡介11.2國外研究狀況21.3課題的主要研究容32通風系統(tǒng)及主扇風機控制方案52.1通風系統(tǒng)的設計方案62.2礦井主扇風機的控制方案72.2.1礦井主扇風機概述72.2.2礦井主扇風機的供電系統(tǒng)73系統(tǒng)硬件構(gòu)成及各局部功能93.1PLC可編程控制器局部93.1.1PLC概述93.1.2PLC的應用103.1.3典型的PLC產(chǎn)品103.1.4PLC外部I/O連接113.1.5I/O接線圖133.2變頻器133.3變頻器的選型和容量確實定143.4離心風機153.5模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊164通風系統(tǒng)硬件的設計174.1硬件電路174.2系統(tǒng)控制電路設計185軟件設計195.1通風系統(tǒng)的主要參數(shù)監(jiān)控195.2瓦斯?jié)舛瓤刂?05.2壓力的監(jiān)測215.3溫度的監(jiān)測235.4流量的監(jiān)測245.5電氣參數(shù)的測量與監(jiān)測255.6振動的監(jiān)測255.7信號采集設備256礦井通風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計266.1礦井通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)的功能26..6.2通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)指標266.3通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)的整體構(gòu)造266.4通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)運行方式277礦井通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計297.1系統(tǒng)的組成和特點297.2風機參數(shù)的監(jiān)測297.3風機監(jiān)控系統(tǒng)所需監(jiān)控的輸入輸出量30總結(jié)32致33參考文獻34附錄A35...-1緒論1.1礦井通風系統(tǒng)簡介礦井通風系統(tǒng)是礦井通風方式、通風方法和通風網(wǎng)絡的總稱，根本任務是：供應井下足夠的新鮮空氣，滿足人員對氧氣的需要，沖淡井下有毒有害氣體和粉塵，保證平安生產(chǎn)，調(diào)節(jié)井下氣候，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境，所以本設計主要是對通風系統(tǒng)的風壓風量及瓦斯?jié)舛鹊目刂?。礦井通風系統(tǒng)由影響礦井平安生產(chǎn)的主要因素所決定。根據(jù)相關(guān)因素把礦井通風系統(tǒng)劃分為不同類型。根據(jù)瓦斯、煤層自燃和高溫等影響礦井生產(chǎn)平安的主要因素對礦井通風系統(tǒng)的要求，為了便于管理、設計和檢查，把礦井通風系統(tǒng)分為一般型、降溫型、防火型、排放瓦斯型、防火及降溫型、排放瓦斯及降溫型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯與防火及降溫型幾種，依次為1-8八個等級。礦井通風方式有串聯(lián)通風和并連通風兩種。按進回風巷在井田位置不同，通風系統(tǒng)分為中央式、對角式、分區(qū)式和混合式礦井通風系統(tǒng)。礦井通風系統(tǒng)是由通風機和通風網(wǎng)絡兩局部組成。風流由入風井口進入礦井后，經(jīng)過井下各用風場所，然后進入回風井，由回風井排出礦井，風流所經(jīng)過的整個路線稱為礦井通風系統(tǒng)。礦井通風方法以風流獲得的動力來源不同，可分為自然通風和機械通風兩種?！?〕自然通風：利用自然氣壓產(chǎn)生的通風動力，致使空氣在井下巷道流動的通風方法叫做自然通風。自然風壓一般都比擬小，且不穩(wěn)定，所以"煤礦平安規(guī)程"規(guī)定：每一礦井都必須采用機械通風?！?〕機械通風：利用扇風機運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的通風動力，致使空氣在井下巷道流動的通風方法叫做機械通風。采用機械通風的礦井，自然風壓也是始終存在的，而且也并在各個時期影響著礦井的通風工作，在通風管理工作中應給予充分重視。礦井通風系統(tǒng)的根本要：1．每個礦井，至少要有兩個通到地面的平安出口。2．進風井口要有利于防洪，不受粉塵，有害氣體污染。3．北方礦井、井口需裝供暖裝備。4．總回風巷不得作為主要人行道。5．工業(yè)廣場不得受扇風機噪音干擾。6．裝有皮帶機的井筒不得兼作回風井。7．裝有箕斗的井筒不應作為主要進風井。8．可以獨立通風的礦井，采區(qū)應盡量獨立通風，不宜合并一個通風系統(tǒng)。保證系統(tǒng)能夠獨立地進展工作，這樣當一個礦井出現(xiàn)故障時，另一個礦井的通風工作不受影響。使生產(chǎn)不受大面積的受阻。9．通風系統(tǒng)要為防治瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件。10．通風系統(tǒng)要有利用深水平或后期通風系統(tǒng)的開展變化。1.2國外研究狀況礦井通風系統(tǒng)分析技術(shù)現(xiàn)狀煤礦通風系統(tǒng)是保障平安生產(chǎn)的根底同時又受制于煤層地質(zhì)條件及由此形成的礦山井巷系統(tǒng)的特點。近年來煤礦擴能及生產(chǎn)的集約化成為了普遍的趨勢礦井裝備水平迅速提高系統(tǒng)有了明顯的簡化。但是現(xiàn)在仍有大量開采多年的老礦系統(tǒng)極為復雜大量新井產(chǎn)能的高度集中造成了系統(tǒng)新的隱患礦井在日常生產(chǎn)中所遵從的分區(qū)通風格局抗災能力缺乏在強烈的擾動面前有可能形成嚴重的風流紊亂因而需要有預先的判斷和分析礦井主扇和通風構(gòu)筑物作為礦井通風系統(tǒng)的重要構(gòu)成局部其參數(shù)選取、布局、可靠性等均對系統(tǒng)的合理運行起著重要的作用。因此礦井通風系統(tǒng)的合理性、可靠性和抗災能力分析對于防止通風瓦斯及煤層自燃等意外的出現(xiàn)對于礦井預防處理通風瓦斯意外及災變的能力對于提高礦井平安管理水平均有著重要的作用。我國煤礦的重、特大瓦斯事故所造成的井下人員大量傷亡均源于通風系統(tǒng)抗災能力缺乏致使正常生產(chǎn)時的分區(qū)通風在瓦斯爆炸條件下受到破壞爆炸氣體進入了爆源以外的廣泛區(qū)域使其他通風分區(qū)乃至全礦井下的人員中毒死亡。研究瓦斯爆炸對分區(qū)通風的破壞機理對瓦斯爆炸條件下通風系統(tǒng)的抗災能力予以定量評價和分級研究災變條件下維持分區(qū)通風的條件和相應措施對于提高通風網(wǎng)絡的抗災能力有著現(xiàn)實的意義。煤礦平安規(guī)程對煤礦通風有嚴格的要求和限制特別在高突礦井明確制止使用串聯(lián)通風。因此以各采掘工作面為核心的分區(qū)通風成為了煤礦通風的根本規(guī)定和實踐。在礦井災變條件下維持正常分區(qū)通風的能力是評價礦井通風系統(tǒng)抗災能力的根本考慮因素。除巷道布置這一重要但難以調(diào)整的因素之外分區(qū)通風及風量分配調(diào)節(jié)主要依靠于風門、風窗等通風設施的應用其類型、數(shù)量、分布上的合理性是影響通風系統(tǒng)合理性的根本因素扇風機及通風構(gòu)筑物受礦井生產(chǎn)活動及災變影響而失去原定功能時礦井通風維持在合理水平上的能力那么是通風系統(tǒng)可靠性的重要標志。礦井通風是一個古老的技術(shù)領(lǐng)域但對災變條件下維持分區(qū)通風的相關(guān)技術(shù)、特別對于瓦斯爆炸與通風系統(tǒng)的相互作用缺乏必要的理論與實驗研究。我國瓦斯爆炸頻發(fā)許多爆炸力學工作者對氣相爆轟進展過深入研究瓦斯爆炸方面的文獻十分豐富但現(xiàn)有的成果與煤礦井下的實際尚有較大差距如井下特有的構(gòu)造設施、巷道特征等等研究煤礦井下構(gòu)造設施與瓦斯爆轟涉及沖擊波相互作用的成果較少井下通風設施抗爆強度的理論研究根本是空白現(xiàn)有的文獻多限于事故現(xiàn)象的簡單描述。深入系統(tǒng)地研究煤礦井下瓦斯燃爆的物理機制及其災害效應對于正確評價分析煤礦預防瓦斯爆炸平安等級、科學地改良井下通風設施和巷道布置具有極其重要的學術(shù)價值和實際意義。在此根底上模擬了氫氧燃燒驅(qū)動的破膜過程以及破膜前后壓縮波、稀疏波對火焰陣面的影響。同時也研究了瓦斯爆炸過程中壓力波、火焰與障礙物的相互作用。近幾年國學者開展了瓦斯煤塵爆炸機理、傳播規(guī)律及防治對策的研究工作同時也提醒了瓦斯爆炸火焰的構(gòu)造特征及其影響因素提醒了瓦斯爆炸過程中爆炸波的特征參數(shù)變化規(guī)律及其影響因素開展了壁面熱效應對瓦斯爆炸傳播規(guī)律影響作用的實驗研究建立了管瓦斯爆炸能量平衡方程。通過理論分析、數(shù)值模擬和實驗研究煤礦井下巷道條件對瓦斯爆炸及其沖擊波衰減的影響規(guī)律研究各種通風設施構(gòu)造與爆轟波、沖擊波的相互作用研究各種通風設施構(gòu)造在沖擊波載荷下的破壞過程和極限強度將能夠?qū)ΦV井分區(qū)通風的抗災能力對礦井通風系統(tǒng)的合理性、可靠性及抗災能力予以定量的評價和分級這些都是當前該研究領(lǐng)域的前沿課題。1.3課題的主要研究容煤礦礦井通風系統(tǒng)是煤礦礦井平安生產(chǎn)的重要組成局部，煤礦礦井通風系統(tǒng)能否正常工作與礦井工作環(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)管力度的不斷加強，尤其對煤礦平安生產(chǎn)的要求越來越高，對煤礦礦井通風系統(tǒng)進展技術(shù)改造，提高其運行穩(wěn)定性、可靠性、節(jié)能降耗等勢在必行。目前煤礦礦井通風系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，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、機械觸點多、接線復雜、可靠性低、排除故障困難等很多的缺陷；如果工作通風機不采用變頻控制，那么礦井通風量的調(diào)節(jié)方法，只能依靠兩個垂直風門提起的高度，和調(diào)節(jié)風機扇葉的數(shù)量和角度。那么主通風機就會一直高速運行，備用通風機停頓，不能輪休工作，易使工作通風機產(chǎn)生故障，降低使用壽命，也會造成很大的能源浪費。針對這一系列問題，隨著電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速開展，PLC和變頻器正成為通用、廉價和性能可靠的控制和驅(qū)動設備，得到廣泛的應用。本系統(tǒng)將PLC與變頻器有機地結(jié)合起來，采用以礦井氣壓壓力為主控參數(shù)，實現(xiàn)對電動機工作過程和運轉(zhuǎn)速度的有效控制，使礦井中用的離心通風機通風高效、平安，到達了明顯的節(jié)能效果。由PLC控制的變頻調(diào)速離心風機的通風系統(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)，很方便地實現(xiàn)各種控制切換和遠程監(jiān)控。PLC控制系統(tǒng)還具有對驅(qū)動風機的電機過熱保護、故障報警、機械故障報警和瓦斯?jié)舛葦嚯姷裙δ芴攸c，為煤礦礦井通風系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造提供一條新途徑。因此本論文以礦井對旋軸流風機為研究對象，以西門子S7-200可編程邏輯控制器作為監(jiān)控核心，運用溫度，壓力，振動等傳感器和電量采集單元對風機運行狀態(tài)以及各種電量參數(shù)進展檢測。同時，利用PLC和上位機之間的通信實現(xiàn)通風機運行的在線監(jiān)控。本論文還討論了利用變頻器控制通風機的變頻運行，實現(xiàn)風機的高效節(jié)能運行。具體地說，本論文的主要研究容如下：1實現(xiàn)信號采集與實時監(jiān)測，包括風機的運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、負壓、流量、軸承振動、軸承溫度、定子溫度、電壓、電流、功率、效率等。2控制系統(tǒng)能實現(xiàn)風機手動和自動變頻運行的切換，使風機處于工頻或變頻運行狀態(tài)。在變頻運行時，該系統(tǒng)能根據(jù)壓力傳感器的模擬量輸入，經(jīng)PLC部運算，計算出系統(tǒng)滿足平安生產(chǎn)所需的風量大小對應的變頻器輸入電壓值，經(jīng)擴展模塊模擬量輸出控制變頻器自動調(diào)整風機的轉(zhuǎn)速。3本系統(tǒng)能實現(xiàn)多種報警功能，如風機定子，軸承溫度超限，電動機振動異常報警，以及變頻器出現(xiàn)故障及時報警，及時處理的功能。4用工程制圖軟件繪制系統(tǒng)主電路圖和PLC及擴展模塊接線圖。5用STEP7-Micro/WIN編程軟件編出PLC梯形圖。6用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)完成對PLC通信網(wǎng)絡的組建。7模擬風機運行情況，用組態(tài)王軟件繪制煤礦主通風機在線監(jiān)測系統(tǒng)主界面和PLC控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)主界面。并生成性能參數(shù)實時曲線和歷史趨勢曲線，監(jiān)測數(shù)據(jù)歸檔、數(shù)據(jù)報表查詢及打印，以及瓦斯?jié)舛?、風量、風壓等監(jiān)控量的趨勢曲線、超限報警和數(shù)據(jù)報表功能。2通風系統(tǒng)及主扇風機控制方案本論文設計的礦井主扇風機的控制主要是對風壓、風量及瓦斯?jié)舛鹊牡恼{(diào)節(jié)和控制兩局部。風機風量的調(diào)節(jié)中引入變頻器對風機風速的調(diào)節(jié)，據(jù)所需風量和風壓大小通過變頻器來調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)速在節(jié)能和提高風機效率方面具有無與倫比的優(yōu)點。本控制系統(tǒng)具有離心通風機組的啟動、互鎖和過熱保護等功能。與常規(guī)繼電器實施的通風系統(tǒng)相比，PLC系統(tǒng)具有故障率低、可靠性高、接線簡單、維護方便等諸多優(yōu)點，PLC的控制功能使通風系統(tǒng)的自動化程度大大提高，減輕了崗位人員的勞動強度。PLC和變頻器與空氣壓力變送器配合使用，使系統(tǒng)控制的平安性、可靠性大大提高，也使通風機運行的故障率大大降低，不僅節(jié)約了電能，而且還提高了設備的運轉(zhuǎn)率。為滿足礦井通風系統(tǒng)自動控制的要求，系統(tǒng)的具體設計要求如下：〔1〕本系統(tǒng)提供手動／自動兩種工作模式，具有狀態(tài)顯示以及故障報警等功能?！?〕模擬量壓力輸入經(jīng)PID運算，輸出模擬量控制變頻器?！?〕在自動方式下，當井下壓力低于設定壓力下限時，兩組風機將同時投入工作運行，同時并發(fā)出指示和報警信號?！?〕模擬量瓦斯輸入，當?shù)V井瓦斯?jié)舛却笥谠O定報警上限時，發(fā)出指示和報警。當瓦斯?jié)舛却笥谠O定斷電上限時，PLC將切斷工作面和風機組電源，防止瓦斯爆炸?！?〕運用溫度傳感器測定風機組定子溫度或軸承溫度，當定子溫度或軸承溫度超過設定報警上線時，發(fā)出指示和報警信號。當定子溫度或軸承溫度超過設定風機組轉(zhuǎn)換溫度界限時，PLC將切斷指示和報警信號并自動切斷當前運行風機組，在自動方式下并能自動接入另一臺風機組運行，假設在手動方式下，工作人員手動切換?！?〕為防止離心風機的疲勞運行，在任何狀態(tài)下，風機在累計運行設定時間后都會自動切換至另一臺風機組運行。下列圖是通風系統(tǒng)原理框圖。圖2.1通風系統(tǒng)原理框圖2.1通風系統(tǒng)的設計方案本通風控制系統(tǒng)主要由2臺離心風機組成，每臺離心風機有兩臺電機，每臺電機驅(qū)動一組扇片，兩組扇片是對旋的，一組用于吸風，一組為增加風速，對井下進展供風。根據(jù)井下用風量的不同，采用不同型號的風機。本設計以風機2×45kW為例，選用一臺S7—200PLC、空氣壓力傳感器和變頻器等組成一個完整的閉環(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器、斷路器等系統(tǒng)保護電器，實現(xiàn)對電機和PLC的有效保護，以及對電機的切換控制。下列圖為通風系統(tǒng)的方案圖。圖2.2通風控制系統(tǒng)方案圖本PLC控制系統(tǒng)具有對通風機的電動機啟動與運行，進展監(jiān)控、聯(lián)鎖和過熱保護等功能。PLC與空氣壓力變送器配合使用，使系統(tǒng)控制的平安性、可靠性大大提高，也使通風機運行的故障率大大降低，提高了設備的運轉(zhuǎn)率。為滿足煤礦礦井通風系統(tǒng)自動控制的要求，設計如下的控制方案：本系統(tǒng)提供手動/自動兩種工作模式，具有現(xiàn)場控制方式、狀態(tài)顯示以及故障報警等功能。在手動方式下，通風機通過開關(guān)進展控制，不受礦井氣壓的影響。為防止通風機疲勞運行，在任何狀態(tài)下風機在累計運行設定時間后要切換至另一臺風機運行。A組離心通風機與B組離心通風機可由二位開關(guān)轉(zhuǎn)換。循環(huán)次數(shù)及定時時間可根據(jù)需要隨機設定。報警信號均為聲光形式，聲報警(電笛)可用按鈕解除,報警指示在故障排除后自動消失。在自動方式下，利用遠傳空氣壓力傳感器檢測礦井的氣壓信號，用變送器將現(xiàn)場信號變換成統(tǒng)一的標準信號(如4～20mA直流電流信號、0～5V直流電壓信號等)，送入A/D轉(zhuǎn)換模塊進展模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入PLC，PLC將檢測到的氣壓值與設定的氣壓值進展比擬和處理，輸出信號控制通風機工作。當?shù)V井的氣壓在一個大氣壓或在設定的某個大氣壓力數(shù)值以上，工作離心通風機與備用離心通風機循環(huán)工作；當出現(xiàn)突發(fā)事故，礦井的氣壓低于設定的某個大氣壓力數(shù)值，工作離心通風機與備用離心通風機不再循環(huán)工作，并自動切換為同時工作，加大對礦井的通風量，直至礦井的氣壓升至設定的大氣壓力數(shù)值以上，工作通風機與備用離心通風機恢復循環(huán)工作。在有瓦斯的礦井供風系統(tǒng)中，礦井的瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳈z測瓦斯?jié)舛?，用變送器將現(xiàn)場信號變換成統(tǒng)一的標準信號，送入A/D轉(zhuǎn)換模塊進展模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后送入PLC，同樣PLC將檢測到的數(shù)值與設定的數(shù)值進展比擬，當瓦斯?jié)舛却笥谠O定數(shù)值后，PLC輸出信號控制通風機停頓工作，并輸出信號自動切斷井下的電源，滿足風電聯(lián)鎖要求，以免電子火花點著瓦斯，防止瓦斯爆炸事故發(fā)生。2.2礦井主扇風機的控制方案礦井主扇風機概述地面主扇風機其整體性好，并且采用置防爆電機拖動,不受外界干擾。風機的主要特點是：1、本設計采用電機與葉輪直聯(lián)的方法，簡化了傳動構(gòu)造，改變了當前煤礦抽出式軸流風機全部采用皮帶輪傳動或長軸傳動的復雜構(gòu)造，使維修和操作方便。2、本設計配套電機為YB系列的YBFe派生系列，隔爆型三相異步電機。電機置于全封閉型，并具有一定耐壓強度的密閉散熱罩中并于外界非瓦斯氣相通。使電機始終處于無瓦斯空氣之中運行，起到了雙重隔爆效果。3、風機與擴散器之間設置后導葉，以提高靜壓效率，使得節(jié)能效果顯著。與目前使用的局扇群相比，可節(jié)電六倍，與離心式風機相比可節(jié)電40%。

4、該機可以反轉(zhuǎn)反風，不必另設反風道，具有節(jié)約基建投資和反風速度快的優(yōu)點。

5、葉輪的葉片安裝角度可以調(diào)整，其圍為：30度、33度、36度、39度、42度五個角度級。在使用同一規(guī)格風機中，可根據(jù)生產(chǎn)擴大的要求來調(diào)整葉片安裝角度。

6、該機配置了防止摩擦火花裝置，確保了整機平安防爆性能。

7、該機采用特殊設計，性能曲線無駝峰，在任何網(wǎng)絡阻力情況下，均能穩(wěn)定運行。礦井主扇風機的供電系統(tǒng)風機的供電系統(tǒng)采用了室外箱式一體化構(gòu)造。按功能劃分為高壓配電室，低壓配電室，變壓器室。風機系統(tǒng)的主要設備：〔1〕高壓電機：高壓電機：每臺風機安裝有兩臺6kv高壓異步電動機，電機容量為315kW。電機安裝了三相定子和前后軸承溫度傳感器?！?〕變壓器：為了保證附屬設備的可靠工作，安裝了兩臺50kva，為低壓柜供電。變壓器安裝了溫度監(jiān)控器，監(jiān)控3相溫度，當溫度超限能自動啟停風機降溫?！?〕進線柜：包括兩臺進線柜，為風機系統(tǒng)的兩臺進線開關(guān)。〔4〕聯(lián)絡柜：實現(xiàn)風機供電系統(tǒng)的母線聯(lián)絡?！?〕換向柜：兩臺換向柜，由接觸器組成。主要實現(xiàn)兩臺風機電機的正反轉(zhuǎn)?！?〕箱變房：采用一體化設計，外觀整潔大方，按功能劃分為高壓配電室，低壓配電室，變壓器室，PLC控制室。3系統(tǒng)硬件構(gòu)成及各局部功能3.1PLC可編程控制器局部3.1.1PLC概述PLC即可編程控制器〔ProgrammablelogicController，是指以計算機技術(shù)為根底的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會〔InternationalElectricalmittee〕公布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：PLC英文全稱ProgrammableLogicController，中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是：一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程，PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很嚴密的語言，在半導體方面有很重要的應用，可以說有半導體的地方就有PLC。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原那么而設計?！?〕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CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的存放器中，同時，診斷電源和PLC部電路的工作狀態(tài)和編程過程。CPU主要由運算器、控制器、存放器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU速度和存容量是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?！?〕I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出局部〔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狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入〔DI〕，開關(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分類如下：開關(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：按信號類型分，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所能管理的根本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制?！?〕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，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源〔220VAC或110VAC〕，直流電源〔常用的為24VDC〕。3.1.2PLC的應用〔1〕在制造工業(yè)〔以改變幾何形狀和機械性能為特征〕和過程工業(yè)〔以物理變化和化學變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征〕中，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進展順序動作，并按照邏輯關(guān)系進展連鎖保護動作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)采集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。1968年美國GM〔通用汽車〕公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，使得電氣控制功能實現(xiàn)的程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫ProgrammableController〔PC〕。

〔2〕隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)生，PC的功能越來越強大，其概念和涵也不斷擴展。

〔3〕上世紀80年代，個人計算機開展起來，也簡稱為PC，為了方便，也為了反映或可編程控制器的功能特點，美國A-B公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器ProgrammableLogicController〔PLC〕，并將"PLC〞作為其產(chǎn)品的注冊商標?，F(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。

〔4〕上世紀80年代至90年代中期，是PLC開展最快的時期，年增長率一直保持為30～40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。〔5〕近年，工業(yè)計算機技術(shù)〔IPC〕和現(xiàn)場總線技術(shù)〔FCS〕開展迅速，擠占了一局部PLC市場，PLC增長速度出現(xiàn)漸緩的趨勢，但其在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。

〔6〕目前，世界上有200多廠家生產(chǎn)300多品種PLC產(chǎn)品，主要應用在汽車〔23%〕、糧食加工〔16.4%〕、化學/制藥〔14.6%〕、金屬/礦山〔11.5%〕、紙漿/造紙〔11.3%〕等行業(yè)。典型的PLC產(chǎn)品〔1〕國外

施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum等；

羅克韋爾〔A-B公司〕，SLC、MicroLogix、ControlLogix等；

西門子公司，SIMATICS7-400/300/200系列；GE公司日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。

〔2〕國

PLC生產(chǎn)廠約30家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一局部是以仿制、來件組裝或"貼牌〞方式生產(chǎn)。考慮到性能和穩(wěn)定性，硬件采用西門子公司的S7-300系列PLC，同時采用光電隔離、接地、變壓器隔離等硬件抗干擾措施和數(shù)字濾波等軟件抗干擾措施，系統(tǒng)可靠性高，穩(wěn)定性好。3.1.4PLC外部I/O連接根據(jù)系統(tǒng)的要求，選取S72200PLCCPU224作為控制核心，CPU224的I/O點數(shù)是14/10;擴展了1個EM231模擬量輸入模塊，它是A/D轉(zhuǎn)換模塊，具有4個模擬量輸入，12位A/D，其采樣速度25μs，空氣壓力傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞑杉男盘柦?jīng)過變送器調(diào)理和放大處理后，成為0～5V的標準信號，再經(jīng)過EM231模塊自動完成A/D轉(zhuǎn)換；同時擴展了1個EM222數(shù)字量輸出模塊，它有8個數(shù)字量的輸出點，作用是提供附加的輸出點，這樣完全可以滿足系統(tǒng)的要求。煤礦礦井通風控制系統(tǒng)的設計主要涉及10個數(shù)字量輸入和2個模擬量輸入，15個數(shù)字量輸出。設置6個操作鍵、4個開關(guān)量傳感器和2個模擬量。傳感器作輸入信號，如表1所示。這6個操作鍵分別是自動方式開關(guān)、手動方式開關(guān)、停機按鈕、消音按鈕及2個在手動控制下控制通風機運行的按鈕開關(guān)，4個開關(guān)量傳感器為拖動通風機的吸風電機和增風速電機發(fā)生堵轉(zhuǎn)故障時熱繼電器的控制開關(guān)，其中擴大了1個EM231的模擬量輸入模塊，主要是用于轉(zhuǎn)換氣壓信號和瓦斯?jié)舛刃盘柕?。?.1PLCI/O接口分配表輸入輸出序號名稱地址序號名稱地址1A風機1電機狀態(tài)I0.01故障顯示Q0.02A風機2電機狀態(tài)I0.12中高氣壓顯示Q0.13B風機1電機狀態(tài)I0.23低氣壓顯示Q0.24B風機2電機狀態(tài)I0.34報警Q0.35A風機控制開關(guān)I0.45繼電器KM1Q0.46B風機控制開關(guān)I1.56繼電器KM2Q0.57消音開關(guān)I1.07繼電器KM3Q0.68自動開關(guān)I1.18繼電器KM4Q0.79手動開關(guān)I1.29A風機1電機運行顯示Q1.010停頓按鈕I1.310A風機2電機運行顯示Q1.111氣壓信號I2.011B風機1電機顯示Q1.212瓦斯信號I2.112B風機2電機顯示Q2.013手動狀態(tài)顯示Q2.114自動狀態(tài)顯示Q2.215瓦斯?jié)舛戎礠2.3I/O接線圖圖3.2I/O接線圖3.2變頻器異步電動機是電力、化工等生產(chǎn)企業(yè)最主要的動力設備。作為高能耗設備，其輸出功率不能隨負荷按比例變化，大局部只能通過擋板或閥門的開度來調(diào)節(jié)，而電動機消耗的能量變化不大，從而造成很大的能量損耗。近年來，隨著變頻器生產(chǎn)技術(shù)的成熟以及變頻器應用圍的日益廣泛，使用變頻器對電動機電源進展技術(shù)改造成為各企業(yè)節(jié)能降耗、提高效率的重要手段。

n＝60

f(1－s)/p(1)式中n———異步電動機的轉(zhuǎn)速；

f———異步電動機的頻率；

s———電動機轉(zhuǎn)差率；p———電動機極對數(shù)。

由式(1)可知，轉(zhuǎn)速n與頻率f成正比，只要改變頻率f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率f在0～50Hz的圍變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)圍非常寬。變頻調(diào)速就是通過改變電動機電源頻率實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。

變頻器主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(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應電動機。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個局部組成。整流局部為三相橋式不可控整流器，逆變局部為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、直流儲能和緩沖無功功率。3.3變頻器的選型和容量確實定本系統(tǒng)選用的是西門子全新一代標準變頻器MicroMaster440功能強大，應用廣泛。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過載能力，以滿足廣泛的應用場合。在電機的容量確定并選定其型號后，接下來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，其原那么為：變頻器的輸出額定電流應大于或等于電機的額定電流。但在連續(xù)的變動負載或斷續(xù)負載中，因電動機允許有短時間的過載，而且這種過載的時間經(jīng)常超過變頻器一般允許的一分鐘。故應考慮選擇變頻器的額定電流大于或等于電動機運行過程中的最大電流。電動機的型號確定后，其額定電流可以從制造商提供的樣本中查到?；蛘?，也可從電機的輸出功率由下式計算(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〕；η為電機效率；為功率因數(shù)。S7-200PLC作為核心控制部件，它有總線訪問權(quán)，可以讀取或改寫變頻器的狀態(tài)，控制軟起動器的運行狀態(tài)，從而到達控制和監(jiān)視設備運行狀態(tài)的目的。系統(tǒng)采用總線式拓撲構(gòu)造，兩臺變頻器采用總線接插件連入總線。S7-200選用S7-222CPU，軟件采用通信口功能，即RS485通信口。由用戶程序?qū)崿F(xiàn)USS協(xié)議與兩臺MM430變頻器通信。在硬件連接完畢后，需要對兩臺MM430變頻器的通信參數(shù)進展設置，如表3.3所示。表3.3變頻器參數(shù)的設定參數(shù)號參數(shù)值說明Fr13固定頻率1P0110第一加速時間設定P0210第一減速時間設定P03FF頻率圍(v/f方式)P0520DC提升水平P081變頻器起停正反轉(zhuǎn)控制方式P15200電動機運行最大頻率P1650電動機運行根本頻率P182多段速率加速連動運行P32170固定頻率2P3310固定頻率3P3423固定頻率4P35130固定頻率5P395第二加速時間設定P405第二減速時間設定3.4離心風機我國礦井使用的離心式通風機主要就是G4—73系列離心式通風機，G4—73系列離心式通風機最初是為鍋爐通風(引風)設計的，后來被引用到礦井通風中并擁有一定的市場占有量。該系列離心式通風機的特點是特性曲線較平緩、無駝峰、運行噪聲較小、效率高。啟動時關(guān)閉調(diào)節(jié)門(也叫前導器)，具有啟動功率較小，啟動容易的特點。運行時調(diào)節(jié)門可在0°～70°圍調(diào)節(jié)，用以改變運行工況，還可通過配置不同轉(zhuǎn)速的電動機來改變其運行工況,適應性較好。G4—73系列通風機的特性曲線較平緩，運行噪聲較小，效率高，適用于通風阻力不是太大的中小型礦井。我國地方煤礦的礦井中使用該系列通風機較多，由于機型小，配置電動機的容量也小,可配用380V或660V電壓的電動機，特別適用于無高壓(6000V)供電的礦井使用。但對初、后期風壓變化大的礦井，離心通風機的調(diào)節(jié)性能差。離心風機的作用：離心風機是依靠輸入的機械能，提高氣體壓力并排送氣體的機械，它是一種從動的流體機械。離心風機廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風和引風；空氣調(diào)節(jié)設備和家用電器設備中的冷卻和通風；谷物的烘干和選送；風洞風源和氣墊船的充氣和推進等。離心風機的工作原理與透平壓縮機根本一樣，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，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。離心風機可制成右旋和左旋兩種型式。從電動機一側(cè)正視，葉輪順時針旋轉(zhuǎn)，稱為右旋轉(zhuǎn)風機，逆時針旋轉(zhuǎn)，稱為左旋。一般的高壓離心風機，其主要的動力設備是電動機，此外還包括用來控制風機風閥位置的電動或手動執(zhí)行器、風機閥門限位開關(guān)等部件。風機動力設備的傳統(tǒng)控制方法是通過手動或繼電器控制，存在可靠性和靈活性較差的問題，比方：由于電機的容量大，就存在啟動時間長、啟動電流大、運行平安可靠性差等問題，為了解決這些問題，需要采取在啟動離心風機時減少啟動負荷、通過星—三角降壓啟動來降低啟動電流、進展平安互鎖控制等措施。離心通風機工作時，動力機(主要是電動機)驅(qū)動葉輪在蝸形機殼旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。由于葉片對氣體的動力作用，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殼，從排氣口排出。因氣體在葉輪的流動主要是在徑向平面。風機的用途：一般用于高壓強制通風，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)溫度最高不超過八十度，介質(zhì)中硬質(zhì)顆粒物于150mg/m3。3.5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模擬量輸入輸出模塊及用戶程序來完成。模擬量輸入模塊承受各種傳感器輸出的標準電壓信號或電流信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號存儲到PLC中。PLC根據(jù)生產(chǎn)實際要求，通過用戶程序?qū)D(zhuǎn)換后的信息進展處理并將處理結(jié)果通過模擬量輸出模塊轉(zhuǎn)換為標準電壓或電流信號去驅(qū)動執(zhí)行元件。4通風系統(tǒng)硬件的設計4.1硬件電路本系統(tǒng)的硬件電路如下列圖所示，它由4臺電動機，一臺智能型電控柜〔包括西門子變頻器、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MICROMASTER440。MICROMASTER440是泵和風機類專用變頻器，擴展功能強．CPU224集成了14點輸入10點輸出，共有24點數(shù)字量I/0，其模擬量擴展模塊具有較大的適應性和靈活性，且安裝方便，滿足設計需要。圖4.1系統(tǒng)主電路該系統(tǒng)有4臺電動機，分別拖動4臺電動機。合上空氣開關(guān)后，當交流接觸器KM1、KM3,KM5、KM7主觸點閉合時，電動機為工頻運行；當KM2、KM4、KM6、KM8主觸點閉合時，電動機為變頻運行。4個熱繼電器KR1～KR4分別對4臺電動機進展保護，防止電動機在過載時可能產(chǎn)生的過熱損壞。4.2系統(tǒng)控制電路設計〔1〕系統(tǒng)控制電路如圖4.2所示，Q0.0～Q0.7為PLC輸出軟繼電器觸點，其中Q0.0,Q0.2,Q0.4,Q0.6控制變頻運行電路；Q0.1、Q0.3、Q0.5、Q0.7控制工頻運行電路。SA為轉(zhuǎn)換開關(guān)，實現(xiàn)手動、自動控制切換。當SA切在手動位時，通過SB1～SB4按鈕分別起動4臺水泵工頻運行,SB5～SB8按鈕分別停頓4臺離心風機工頻運行．當SA在自動位時，由PLC控制水泵進展變頻或工頻狀態(tài)的起動、切換、停頓運行，實現(xiàn)了系統(tǒng)的自由切換和工作狀態(tài)的靈活選擇。圖4.2系統(tǒng)控制電路〔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，它包括時間控制電路、故障報警保護電路、斷相相序保護電路。5軟件設計該系統(tǒng)除局部為順序控制外，從總體上來看具有隨機離散控制的特點?？刂葡到y(tǒng)軟件構(gòu)造的流程圖如下列圖所示。設定由瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱾魉蛠淼耐咚節(jié)舛戎禐镈，用戶設定不能超過的瓦斯?jié)舛戎禐镈0，氣壓傳感器傳來的壓力為F1，用戶要求的礦井氣壓值為F2。由圖5可知，按下啟動鍵后，首先檢測是否手動，如果是那么手動控制操作，否那么就自動正常運行;接著檢測礦井瓦斯?jié)舛戎岛痛髿鈮毫χ?，進展處理判斷。假設D>D0，那么通風機與礦井下供電電源聯(lián)鎖停頓工作并報警，否那么比擬判斷F1與F2的大小，假設F1>F2，進入風機輪休控制子程序，啟動A風機，A風機運行一定時間后，啟動B組風機工作，A組風機停頓。否那么兩臺通風機同時參與工作。系統(tǒng)的流程圖如下開場開場數(shù)據(jù)采集子程序D>D0"F1>F2"風機輪休控制子程序是否手動轉(zhuǎn)手動控制風機連鎖停頓并報警兩組風機同時運行完畢F1>F2"YNYNNYYN圖5.1系統(tǒng)總流程圖5.1通風系統(tǒng)的主要參數(shù)監(jiān)控礦井主要通風機裝置性能測試工作是復雜多變的，涉及主要通風機裝置進、出口空氣的溫度和濕度、大氣壓等氣象參數(shù)，風壓參數(shù)、流經(jīng)主要通風機前后的風量，電氣參數(shù)，還有電動機和主要通風機的轉(zhuǎn)速及傳動效率等參數(shù)。1、空氣密度測定分別用空盒氣壓計、水銀溫度計、濕度計測量大氣物理條件、大氣壓力、溫度和濕度，然后計算空氣的密度。在距風壓測試點20m的巷道，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。5.2瓦斯?jié)舛瓤刂仆咚節(jié)舛冉o定圍及依據(jù)：瓦斯爆炸有一定的濃度圍，我們把在空氣中瓦斯遇火后能引起爆炸的濃度圍稱為瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限為5%～16%。當瓦斯?jié)舛鹊陀?%時，遇火不爆炸，但能在火焰外圍形成燃燒層，當瓦斯?jié)舛葹?.5%時，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反響)；瓦斯?jié)舛仍?6%以上時，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會燃燒。瓦斯爆炸界限并不是固定不變的，它還受溫度、壓力以及煤塵、其它可燃性氣體、惰性氣體的混入等因素的影響。瓦斯?jié)舛瓤刂凭植亢蜏囟瓤刂凭植肯嗨啤１驹O計用到的瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳛镵GJ16B型，其性能參數(shù)見硬件設計局部，瓦斯?jié)舛葌鞲衅鲗⑦B續(xù)變化的瓦斯?jié)舛刃盘栟D(zhuǎn)換為4～20毫安的電流，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊EM235，通過其部的采樣、濾波，轉(zhuǎn)換為PLC能識別的二進制信號存儲到VD196中。在離心風機運行過程中假設礦井工作面的瓦斯?jié)舛却笥谠O定的報警瓦斯?jié)舛壬暇€時，M0.1閉合，Q1.1也閉合，系統(tǒng)將發(fā)出指示并報警。以警示工作人員工作面瓦斯涌出量已有平安隱患，做好排放瓦斯的準備。假設井巷工作面瓦斯?jié)舛壤^續(xù)增大，當VD196的存儲值大于設定的斷電瓦斯?jié)舛壬暇€時，M0.2閉合，PLC將發(fā)出切斷電源的指令，將PLC所有輸出和部位復位，并切斷風機電源各井巷工作面的電源，防止有明火引起與其爆炸。同時并發(fā)出報警。抽放瓦斯后，當瓦斯?jié)舛萔D196的存儲值再次下降到小于斷電瓦斯?jié)舛壬暇€時，風機組并不能重新運行工作。只有當瓦斯?jié)釼D196的存儲值下降到小于瓦斯?jié)舛葓缶暇€時，PLC才恢復風機組再次啟動并將風機組運行工作。圖5.2瓦斯?jié)舛瓤刂瞥绦?.2壓力的監(jiān)測〔1〕風壓給定及依據(jù)在通風中所稱的風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。礦井自然風壓的計算但是礦井進、回風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壓.它對礦井主扇的工況點會產(chǎn)生一定的影響，因此設計中應考慮自然風壓對主扇的影響。其計算公式為：hn＝z1r1-z2r2式中：hn——自然風壓，單位Pa，Z1——礦井最高點至最低水平間的距離，Z2——出風階段的垂高，r1r2——表示進、回風流的平均重率，N/m32、主扇靜風壓計算：容易時期：東翼通風容易時期主扇靜風壓；西翼通風容易時期主扇靜風壓；困難時期：東翼通風困難時期主扇靜風壓；西翼通風困難時期主扇靜風壓；〔2〕風壓測定及控制為求得主要通風機裝置的靜壓，應測出主要通風機進風端空氣的相對靜壓，其測定位置應布置在工況調(diào)節(jié)裝置與主要通風機進風口之間直線段上，盡量選擇在接近主要通風機進風口而又風流穩(wěn)定處。通常軸流式主要通風機可在距離進風口一倍葉輪直徑處測量。對單吸風口的離心式風機那么應布置在控制閘門后兩倍葉輪直徑以外處測量。對雙吸風口的離心式風機應在風道分支一倍葉輪直徑處的穩(wěn)定處的穩(wěn)定風流中測量。壓力是本控制系統(tǒng)的主控參數(shù)，在壓力數(shù)據(jù)處理過程中運用到PID算法。所謂的PID就是比例、積分、微分的總稱。PID運算中的積分作用可以消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，提高精度，加強對系統(tǒng)參數(shù)變化的能力，而身分作用可以克制慣性滯后，提高抗干擾能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可改善系統(tǒng)動態(tài)響應速度。因此，對于速度、位置等快過程擴溫度、化工合成等慢過程，PID控制都具有良好的實際效果。在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行時PID控制器的作用就是通過調(diào)節(jié)其輸出使偏差為零。偏差由定量〔SP，希望值〕與過程變量〔PV，實際值〕之差來確定。系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)的微分方程式由比例項、積分項和微分項組成。在自動方式下，利用遠傳空氣壓力傳感器檢測礦井的氣壓信號，用變送器將現(xiàn)場的模擬壓力信號變換成統(tǒng)一的1～10V直流電壓信號，送人A／D轉(zhuǎn)換模塊進展模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)镻LC部能識別的二進制信號。壓力參數(shù)的設置與礦井的深度、巷道的截面等諸多因素有關(guān)，所以本設計利用觸摸屏進展PID參數(shù)參數(shù)設置。圖5.3PID參數(shù)設置其設置調(diào)用了壓力子程序見附圖。PID參數(shù)設置好后要分別對壓力設定值、增益值、采樣值、積分時間和微分時間進展填表。程序圖如圖5.4所示。圖5.4壓力中斷子程序本系統(tǒng)的壓力控制是用SMB34定時設定的時間周期進展中斷處理的，利用SMB34固定的時間間隔作為采樣周期，對模擬量AIW0輸入進展采樣，然后通過A/D轉(zhuǎn)換模塊進展模數(shù)轉(zhuǎn)換。中斷子程序如圖8所示。壓力中斷程序分兩局部進展處理數(shù)據(jù)，一局部將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲到VD128中與設定的壓力值進展比擬處理。假設礦井的氣壓在一個大氣壓或在設定的某個大氣壓力數(shù)值以上，PLC通過控制變頻器，工作通風機與備用通風機循環(huán)工作，由礦井的氣壓參數(shù)通過PLC運算去控制變頻器來到達風機的轉(zhuǎn)速的控制；當出現(xiàn)突發(fā)事故，或礦井的氣壓低于設定的某個氣壓參數(shù)時，VD128的壓力值與工頻壓力值VD136進展比擬，假設VD128小于或等于VD136的值，那么當前運行通風機將由變頻轉(zhuǎn)到工頻運行，此時如果仍滿足不了通風的需要時，工作通風機與備用通風機不再循環(huán)工作，并自動切換為同時工作，另外，接入的備用通風機根據(jù)礦井的氣壓參數(shù)進展變頻運行，加大對礦井的通風量，直至礦井的氣壓生至設定的大氣壓力數(shù)值以上，工作通風機與備用通風機恢復循環(huán)工作。圖5.5壓力中斷程序5.3溫度的監(jiān)測本設計的風機組設有軸承溫度和定子溫度過熱保護。綜合所選用的風機組自身特性和國家規(guī)定標準，設置了風機組軸承溫度和定子溫度報警溫度和跳閘溫度。軸承溫度保護設置85℃為報警溫度，90℃為跳閘溫度。定子溫度保護設置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展轉(zhuǎn)換。假設輸入電壓圍為0～10V的模擬量信號，那么對應的數(shù)字量結(jié)果應為0～32000或需要的數(shù)字。假設數(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0～10V，那么根據(jù)公式1可得軸承溫度和定子溫度報警溫度和跳閘溫度所對應的數(shù)量和電壓的關(guān)系如表5.6所示。表5.6工程值與數(shù)字量對應關(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)y:轉(zhuǎn)換過后的工程值〔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〔電流轉(zhuǎn)換后的數(shù)字值〕假設數(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0～10V，那么根據(jù)公式1可得軸承溫度和定子溫度報警溫度和跳閘溫度所對應的數(shù)量和電壓的關(guān)系如表3所示。模擬量信號的類型及圍是通過模擬量模塊右下側(cè)的DIP設定開關(guān)進展輸入和輸出信號選擇的。5.4流量的監(jiān)測〔1〕風量給定及依據(jù) 根據(jù)"煤礦礦井采礦設計手冊"中，采用壓入式通風方式計算公式進展計算：Vy=，其中Vy：壓入通風量計算，m3/minQ:爆破裝藥量，Kg，為54Kg；S:隧洞斷面面積，m2，斷面面積按照11.66m2；L:隧洞長度，m，施工支洞長按照670mt：通風時間,min，最大通風時間按照60min計算，根據(jù)上述計算的工作面需要風量要求，進展局部通風機風量的給定?！?〕風量測定風量指單位時間通風機吸入的氣體的體積稱為通風機的風量，以Q表示，單位為m3/min。流量測量一般在符合要求的平直段如井下總回卷巷進展，煤礦主要選用機械表皮托管等標準儀表，分點布置測量流量。而流量監(jiān)測就意味著必須長期的工作因此其技術(shù)措施受到眾多因素的約束，其要求非常嚴格。第一，煤礦主通風機的流量監(jiān)測只能放在地面，但地面缺少較長的平直段，所以限制了標準流量儀表的應用。第二，煤礦井下氣體成分復雜，濕度大、風塵含量大，且儀表必須長期的工作，所以就要求流量監(jiān)測儀表無運動部件。第三，煤礦通風斷面大多達10m左右，如此大口徑的流量計不僅少見，而且價格太貴，無論技術(shù)上還是經(jīng)濟上均不可行。第四，不僅要求在正風，而且要求在反風時也能勝任流量監(jiān)測的要求。同理，假設采取分點布置假設干流量計也難以實行。綜上所述確定合理的流量監(jiān)測手段是非常關(guān)鍵的，同時滿足上述要求也是比擬困難的。為此我們選擇了工程監(jiān)測方法，如阿鈕巴管組，文丘里管等，即利用流量與差壓存在對應關(guān)系這一物理現(xiàn)象監(jiān)測流量。通過壓力變送器將差壓，負壓信號轉(zhuǎn)換成電信號。用皮托管和壓差計測風，壓差計的種類很多，測定動壓宜采用單管傾斜式壓差計，它操作方便、易于讀數(shù)。假設用微差計測動壓，當波動較大時調(diào)節(jié)困難，測值不易讀準。在流速均勻的測定斷面安裝支撐架和皮托管。皮托管的測頭應超前支撐架100mm,其全壓孔應迎風正對氣流，允許偏角不大于5度。用干凈、暢通、不漏氣的軟管，將皮托管的正負接頭與壓差計的正負接頭對應連接，測量動壓。5.5電氣參數(shù)的測量與監(jiān)測電氣參數(shù)指配套電機的負載和空載的電流、電壓、勵磁電流和電壓、功率、功率因數(shù)等。由于高壓開關(guān)采用南瑞的綜保裝置，可以實現(xiàn)電量參數(shù)的采集和線路的保護，所以電氣參數(shù)通過和南瑞綜保的485串行通訊得到。轉(zhuǎn)速測定如，主要通風機的實際轉(zhuǎn)數(shù)可用轉(zhuǎn)速表直接測量，也可以用閃影法測量。測量前在電動機或主要通風機軸頭上加裝一硬紙圓盤，黑白相間地涂滿數(shù)個扇形。電扇頻率變化對測值有影響，所以還要用頻率計測定電源頻率。5.6振動的監(jiān)測風機軸承的振動監(jiān)測與故障診斷功能及原理：通過速度傳感器測量軸承的振動峰值、均方根值或均值，將這些測量值與事先標定出的允許門檻值作比擬，指示出軸承運行情況的正常與否。具體測試方法為：通過安裝在軸承部位的速度傳感器拾取振動烈度信號，經(jīng)過振動變送器送到PLC中，以便實時監(jiān)控電動機的運行情況。5.7信號采集設備1〕變送器的選用全部選擇高精度的變送器將一次信號轉(zhuǎn)換成標準的0～20mA電流。2〕軟件設計系統(tǒng)的專用軟件主要完成數(shù)據(jù)的采集、分析等工作，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能。3〕系統(tǒng)抗干擾措施所用變送器為電流輸出，傳輸信號采用屏蔽電纜，以減弱電磁耦合干擾。選用了隔離變壓器和高精度穩(wěn)壓電源，改善了電源特性。選用了變送器專用電源，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。4〕系統(tǒng)的通訊通過光纖與中央控制室工業(yè)控制計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)通風機的遠程監(jiān)視和控制，到達無人值守的目的6礦井通風機遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計6.1礦井通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)的功能煤礦主扇風機在煤礦生產(chǎn)中有著重要的作用，因此必須保證主扇風機自動監(jiān)控系統(tǒng)的平安可靠。控制系統(tǒng)分為風機變電站的監(jiān)控和風機各種參數(shù)的測量兩個局部。風機變電站包括11臺高壓柜，其中有9臺高壓柜裝有南瑞的綜保裝置，因此需要將每臺開關(guān)柜的信息通過綜保裝置可靠的傳輸?shù)娇刂浦行?；風機本體振動速度、流量和負壓由傳感器監(jiān)測，并需要把傳感器的信息傳輸?shù)娇刂浦行?；風機的軸溫、風機電機的定子溫度由測溫儀來測量，因此需要把測溫儀的信息傳輸?shù)娇刂浦行?。風機系統(tǒng)的運行信息需傳輸?shù)郊厥遥员阌诩皶r進展調(diào)度管理。系統(tǒng)的主要功能有：1．實現(xiàn)風機運行參數(shù)的實時監(jiān)測與風機主輔設備控制的一體化。2．實時監(jiān)測風機配用電機的電氣參數(shù)：電流、電壓、功率。3.實時監(jiān)測設備的運行參數(shù)：電機和風機前后軸承溫度、振動參數(shù)以及超限報警4．顯示當前運行機號、正反轉(zhuǎn)信號，風機開停狀態(tài)。5.實時監(jiān)測通風機氣動參數(shù)：負壓、流量、全〔靜〕壓、全〔靜〕壓效率、軸功率。6.實現(xiàn)定子電壓低于5.1KV報警，定子電流超過上下限報警。7.上述監(jiān)測參數(shù)通過通信線路傳送到集控室上位機，經(jīng)上位機接入礦局域網(wǎng)。6.2通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)指標工作電壓：~220V環(huán)境溫度：0-50監(jiān)測精度：流量2.5級壓力0.5級電參數(shù)0.25級其他1.5級監(jiān)測參數(shù)圍：按用戶要求確定。6.3通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)的整體構(gòu)造系統(tǒng)采用集中管理、分散控制的系統(tǒng)構(gòu)造。整個系統(tǒng)分為三層，即現(xiàn)場測量控制層，中央控制層和遠程監(jiān)控層。系統(tǒng)構(gòu)造配置圖3.3所示?，F(xiàn)場測量層：現(xiàn)場測量層主要實現(xiàn)風機變量參數(shù)的測量，主要采用的是開關(guān)柜的綜保裝置和測溫儀和傳感器裝置。中央控制層：中央控制層由帶有以太網(wǎng)接口的西門子S7-200系列PLC組成，通過PLC完成對風機系統(tǒng)的實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，以及與控制中心的實時通信。遠程監(jiān)控層：遠程監(jiān)控層直接接入礦調(diào)度室，上位監(jiān)控軟件選擇Wonderware公司的組態(tài)軟件Intouch開發(fā)的監(jiān)控軟件，通過監(jiān)控軟件完成功能塊之間的連接，實現(xiàn)風機系統(tǒng)的集中監(jiān)控管理。在運行過程中，實時監(jiān)測風機的運行狀況，實現(xiàn)對風機的控制，同時還實現(xiàn)報警、曲線和報表功能。圖6.1風機自動化監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)造圖本設計主要進展的是現(xiàn)場測量層的傳感器和中央控制層的PLC控制柜的設計與開發(fā)工作。6.4通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)運行方式本系統(tǒng)共有三種運行方式可供選擇，即"就地〞，"遠控〞，"自動"；在觸摸屏上我們可以選擇就地或遠控兩種方式；就地：就地就是在現(xiàn)場的觸摸屏上進展操作，因我們采用的是西門子的PLC與其觸摸屏進展通訊，接口兼容性好并且穩(wěn)定，所以此種操作方式最可靠；遠控：遠控就是在集控室中進展上下壓開關(guān)的遠程遙合、遙分，此種工作方式由于受到線路通訊及上位機軟件的影響，反響時間上受到一定的影響，但是由于我們軟件的穩(wěn)定性很高，并且采用光纜進展信息的傳輸，所以還是可以保證風機正常的運行和操作，而且由于其遠程控制，其方便性大大增強；自動控制：自動控制仍然是遠控的一種，就是在無人操作的情況下，假設是風機的運行出現(xiàn)了故障，能自動啟動另一臺風機，并且自動調(diào)整風量到設定的值，而不會由于停風而影響到煤礦的正常生產(chǎn)。在我們的集控室的風機控制界面上有一個自動/半自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，當我們在觸摸屏上設置了遠控方式時，此開關(guān)才會有效，當我們選擇自動時，風機進入自動運行狀態(tài)，此時，不管是現(xiàn)場觸摸屏，還是集控室，都不能進展控制，只能進展監(jiān)測風機的運行參數(shù)；當我們選擇半自動時，風機進入半自動運行方式，此時，可以用集控室的控制終端進展控制；當我們把現(xiàn)場觸摸屏打到就地時，就只能進展現(xiàn)場的觸摸控制。7礦井通風機自動監(jiān)控系統(tǒng)硬件設計7.1系統(tǒng)的組成和特點本系統(tǒng)以工業(yè)控制PLC為核心，主要由信號測取裝置和傳感〔變送〕器、上位機及通訊裝置及其他設備組成。系統(tǒng)的組成主扇風機自動化監(jiān)控系統(tǒng)的硬件組成如圖8.1。圖7.1風機自動化監(jiān)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)圖主要特點如下：1．采用了先進的計算機技術(shù)，功能強大，智能化程度高；以圖形界面顯示工作狀態(tài)，畫面豐富，直觀生動。2．采用模塊化設計方案，各局部相對獨立，留有備用通道，便于擴展。3．采用了多種抗干擾措施，因此系統(tǒng)的抗干擾能力強，可靠性高，監(jiān)測準確。4．流量監(jiān)測措施獨特、新穎、可靠性好，精度高。5．選用了可靠性好、精度高的傳感〔變送〕器。6．軟件設計平安性高。7．操作簡單、維護方便。7.2風機參數(shù)的監(jiān)測該系統(tǒng)以工業(yè)控制PLC配以各種外圍設備組成，在軟件的控制下，完成數(shù)據(jù)的采集、分析等工作，以圖表等多種形式顯示在顯示器上，并傳輸?shù)街付ǖ攸c。通風機性能監(jiān)測原理：通風機的性能參數(shù)主要有流量、全〔靜〕壓、軸功率、全〔靜〕壓效率、轉(zhuǎn)速等。配套電機的主要參數(shù)有電流、電壓、功率等。根據(jù)流體機械的原理有：——流量——流量測量截面積——流量測量截面積的平均流速——風機全壓——風機出口靜壓——風機出口動壓——風機入口靜壓——風機入口動壓——風機靜壓——風機軸功率——電機有功功率——電機效率、由損耗分析法求得?！獋鲃有省L機全壓效率——風機靜壓效率通過以上的分析可知，為了到達主通風機性能在線監(jiān)測的目的，應實時在線監(jiān)測以下主要參數(shù)：礦井負壓、風機的流量、電機有功功率、電流、電壓、風機的振動參數(shù)、溫度參數(shù)等。根據(jù)以上參數(shù)可求得風機的各項性能指標，再根據(jù)相似原理換算至規(guī)定狀態(tài)下即可繪制通風機的性能曲線。各參數(shù)的監(jiān)測原理如下。7.3風機監(jiān)控系統(tǒng)所需監(jiān)控的輸入輸出量在風機監(jiān)控系統(tǒng)中，我們需要實時監(jiān)測風機的前后軸溫、三相定子溫度、風機電動機的振動參數(shù)，電機電流、電壓、有功、無功功率等一系列的參數(shù)。通過對這些參數(shù)的監(jiān)測，得到風機實際的工作情況，為通風機的平安運行和及時報警提供可靠的保證。下表為風機監(jiān)控系統(tǒng)所需的輸入輸出量。表7.2風機監(jiān)控系統(tǒng)輸入與輸出量監(jiān)測量數(shù)量遙測量開關(guān)柜電氣參數(shù)140溫度22振動參數(shù)16壓力參數(shù)3遙信量高壓局部開關(guān)狀態(tài)26保護信息50低壓局部開關(guān)狀態(tài)19遙控量高壓局部20低壓局部32其中，開關(guān)柜的電氣參數(shù)是通過一個CP340和南瑞的綜保進展串行通訊得到所有高壓柜的電流、電壓、功率以及高壓柜的斷路器狀態(tài)等所有信息。振動參數(shù)包括四臺電機的前水平，前垂直，后水平，后垂直的振動參數(shù)。傳感器選擇的是電磁式振動傳感器，輸出的是交流電壓，經(jīng)過振動變送器變送后，編成0～20mA的電流信號，送入PLC的AI模塊，其振動測量圍是0～20mm。溫度參數(shù)包括風機四臺電機前后軸溫，三相定子溫度和兩個風道的流體溫度。其中，電機的前后軸溫和三相定子溫度是由裝在風機部的PT100測量得到的。流體溫度由裝在風道的由匯博自動化儀表公司生產(chǎn)的WB系列溫度變送器。輸出的電流都是4～20mA的電流。全部送到PLC柜安裝的由匯博自動化儀表公司生產(chǎn)的帶有485串口通信能力的16路溫度巡監(jiān)儀。通過S7-300的CP340通訊模塊將溫度值送入PLC進展處理。在通風機的日常生產(chǎn)中，通風的流量是一個十分重要的參數(shù)，所以在本設計中，使用了專門的風量測量的裝置，通過由匯博自動化儀表公司生產(chǎn)的HB1151系列電容式差壓/壓力/絕壓變送器將風道差壓信號和絕壓信號轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號送入PLC。總結(jié)利用PLC變頻器和離心機通風系統(tǒng)進展節(jié)能技術(shù)改造，不僅簡化了系統(tǒng)，提高了設備的可靠性和穩(wěn)定性，設備的操作和維護方便，節(jié)省能耗，同時也大提高了煤礦生產(chǎn)的平安系數(shù)。另外還可以根據(jù)需要配置相應的通信模塊，很方便地組成集散式控制系統(tǒng)，進展遠程監(jiān)控現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，具有一定的推廣價值。主扇風機是煤礦的四大固定設備之一，擔負著向井下輸送新鮮空氣，排出粉塵和污濁氣流的重任。本設計采用西門子S7－200PLC設計礦井主扇風機自動化監(jiān)控系統(tǒng)。采用先進、可靠的傳感器和先進的礦井主通風機流量監(jiān)測方法,實時監(jiān)測通風機的性能參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)、電機的電氣參數(shù)并能實現(xiàn)遠程通訊。通過計算機技術(shù)實現(xiàn)了主通風機性能及狀態(tài)的在線實時監(jiān)測。本設計提高了主扇風機設備的自動化管理水平，有力地保證了主扇風機設備的經(jīng)濟、可靠運行，為設備的管理和維修提供了可靠的科學依據(jù)。在設計中以風機房為實施對象，實現(xiàn)了風機房的無人值守自動化監(jiān)控和管理的設計和改造。通過使用工業(yè)以太網(wǎng)和高可靠性的工控PLC，本設計實現(xiàn)了風機的在線監(jiān)測和遠程控制?？梢员M可能保證風機的平安，高效、穩(wěn)定運行?？梢詫Ω鞣N影響平安生產(chǎn)的情況實現(xiàn)及時報警。使用高可靠性的工控PLC設計和實現(xiàn)通風機的在線監(jiān)測及控制，通過與中央控制室工業(yè)控制計算機聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)通風機的遠程監(jiān)視和控制，解決了以前此類系統(tǒng)都存在的問題：系統(tǒng)過于簡單，局部關(guān)鍵參數(shù)(如風機流量)監(jiān)測精度較低，監(jiān)測容不全面，未與調(diào)度中心進展信息系統(tǒng)集成等等。根據(jù)現(xiàn)場要求，我設計的這套先進的主扇風機自動化監(jiān)控系統(tǒng)，有效地解決了上述問題，并已經(jīng)成功地應用于礦井生產(chǎn)。致時間飛逝，推杯換盞之間，三年的大學生涯即將完畢，回首往事，有很多很多的東西需要感，也有很多的故事值得銘記。在這次畢業(yè)設計過程中，得到導師的悉心指導。特別是在課題的設計過程中，對論文的技術(shù)問題，導師都花費了大量的心血，付出了大量的勞動，并一直給予我無微不至的指導與多方面的幫助，使我的知識、能力等各方面都有了很大的進步，在此，謹向?qū)煴硎咀钪孕牡母?！在課題進展期間，系部為我們提供了良好的學習和設計環(huán)境。在課題的研究和進展中，同組同學也給予了很大的幫助，這里也一同表示感！由于時間和知識水平所限，論文中還可能會有許多紕漏或錯誤之處，懇請各位教師和同學批評指正。最后，我要向能在百忙之中抽時間對我的設計報告進展審閱、評議和對我辯論進展評判的教師們表示衷心的感！大家！參考文獻［1］殷洪義．可編程控制器選擇、設計與維護［M］．：機械工業(yè)，2002［2］周九寧．可編程控制器在礦山設備中的應用［J］．采礦技術(shù)，2004，4(1)：45—46［3］桂力，知貴．集中供熱鍋爐控制系統(tǒng)的PLC控制［J］．電力自動化設備，2006(9)：75．77［4］馬寧，孔紅．S7-300PLC和MM440變頻器的原理與應用［M］．：機械工業(yè)，2006［5］許明，言自行，堅．大型泵機組狀態(tài)監(jiān)測及工況調(diào)控系統(tǒng)的研制［J］．機械工程學報，2002，［6］徐國林．PLC應用技術(shù)［M］．：機械工業(yè)，2007［7］建明，等．電氣控制與PLC應用［M］．：電子工業(yè)，2006［8］國厚，青杰，余澤通．球磨機潤滑站控制系統(tǒng)的設計［J］．金屬礦山，2005(9)：74-75［9］丁紀凱，許逸舟．基于PLC和現(xiàn)場總線的污水處理系統(tǒng)［J］．機電一體化，2006(1)：80．83［10］吳中立．礦井通風與平安［M］．：中國礦業(yè)大學，1989：138［11］傅貴，躍平，偉民，等．礦井通風系統(tǒng)分析與優(yōu)化［M］．：機械工業(yè)，1995：［12］高廣軍，賈世勝，朱學軍，等．通風系統(tǒng)調(diào)整中常見問題及對策［J］．煤炭，2002，(2)［13］徐鵬．雙樓礦西翼通風系統(tǒng)調(diào)整及經(jīng)濟效果分析［J］．煤礦平安，2001，(4)．［14］石秋潔．變頻器應用根底［M］．：機械工業(yè)．2003［15］仕瑋．礦井主要用通風機在線監(jiān)測監(jiān)控現(xiàn)狀及展望［J］．煤礦平安，1999，(12)：39～41［16］月紅，吳永祥．變電所監(jiān)控及其網(wǎng)絡系統(tǒng)的設計［J］．工礦自動化，2005，(3)：27～28附錄A畢業(yè)設計〔論文〕原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人重承諾：所呈交的畢業(yè)設計〔論文〕，是我個人在指導教師的指導下進展的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得及其它教育機構(gòu)的學位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過奉獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了意。作者簽名：日期：指導教師簽名：日期：使用授權(quán)說明本人完全了解大學關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設計〔論文〕的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計〔論文〕的印刷本和電子版本；學校有權(quán)保存畢業(yè)設計〔論文〕的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽效勞；學?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡木植炕蛉咳?。作者簽名：日期：學位論文原創(chuàng)性聲明本人重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進展研究所取得