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基于PLC的礦井通風(fēng)節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

文檔作者：劉元柱1 林海鵬2 文檔來源： 1龍煤礦業(yè)集團(tuán)鶴崗分公司富力煤礦 2黑龍江科技學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月23日
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制造亞信
仿真/建模/Cad/am/cae/cp
基于PLC的礦井通風(fēng)節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
劉元柱,林海鵬2
(1龍煤礦業(yè)集團(tuán)鶴崗分公司富力煤礦,黑龍江鶴崗154100:2黑龍江科技學(xué)院,哈爾濱150027
摘要:文中介紹了礦井通風(fēng)節(jié)能控制系統(tǒng)的工作原理、硬件結(jié)構(gòu)組成及風(fēng)機(jī)控制部分的軟件流程。以瓦斯?jié)舛葹橹骺?
參數(shù),根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)量的變化,通過PLC控制變頻器來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使之實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制,達(dá)到安全監(jiān)控與節(jié)能目的。該
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分布式大規(guī)模節(jié)點(diǎn)通風(fēng)參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活,能很好地滿足礦井安全生產(chǎn)的需要。
關(guān)鍵詞:PLC;礦井通風(fēng)節(jié)能;多方位采樣
中圖分類號(hào):TP272
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
文章編號(hào):1002-2333(2011)06-0082-02
 The Design of Mine Ventilation Energy Saving Control System Based on PLC
8
 d Technology, Harbin 150027, China)
 bstract: The working principle, the composition of hardware strueture and the software flow of ventilator control parts
 usted by inverter which is controlled by PLC to achieve optimal control, aim to
 ing and energy saving according to the change of wind velocity and air volume which take gas
 distributed large number of nodes ventilation
 hich ean well meet the production
 Key words: PLC; m
1引言
瓦斯傳感器和KG3088型風(fēng)速傳感器,由風(fēng)速的大小可
煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)的重要組成部以計(jì)算出風(fēng)量值。由于通風(fēng)巷道內(nèi)同一橫斷面上不同點(diǎn)
分,穩(wěn)定可靠的礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井安全生產(chǎn)的重要保的數(shù)值有很大的差異,因此,采取多方位采樣方法,然后
證。本系統(tǒng)將PLC與變頻器有機(jī)地結(jié)合起來,采用以取平均值作為該斷面的值,通過多點(diǎn)監(jiān)測方法提高監(jiān)測
瓦斯?jié)舛鹊淖兓癁閰⒘?根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)量的變化來調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性。
風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)工作過程和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效控系統(tǒng)通過傳感器檢測礦井通風(fēng)參數(shù),與給定單元的
制,且PLC控制系統(tǒng)對驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)具有過熱保設(shè)定值經(jīng)調(diào)理電路處理后,由AD轉(zhuǎn)換模塊送到PLC進(jìn)
護(hù)、故障報(bào)警等功能特點(diǎn)使得礦井通風(fēng)、瓦斯自動(dòng)排行數(shù)字濾波、比較、判斷及PD運(yùn)算,將控制信號(hào)送給變
放高效、安全,提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性、安全性且達(dá)到頻器,從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,組成完整的閉環(huán)控制系
了節(jié)能效果
統(tǒng),使之實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。其中,給定單元完成瓦斯?jié)舛燃?
2控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理
風(fēng)量的預(yù)設(shè)。系統(tǒng)具有變頻/工頻切換功能,當(dāng)變頻器出
通風(fēng)節(jié)能控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示。
現(xiàn)故障或電動(dòng)機(jī)需要長期在工頻頻率下運(yùn)行時(shí),可將電
 AC380V
動(dòng)機(jī)切換到工頻狀態(tài),有手動(dòng)和自動(dòng)切換兩種方式;同時(shí)
還具有手動(dòng)啟停運(yùn)行功能、聲光報(bào)警功能及保護(hù)功能,提
瓦斯傳感器
高了系統(tǒng)可靠性。
風(fēng)速傳感
風(fēng)機(jī)3系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
給定單元
PLC控制系統(tǒng)的硬件電路如圖2所示。其1/地址分
手動(dòng)自動(dòng)選擇聲光報(bào)警頻變頻選擇
配見表1
系統(tǒng)主要由兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)組成,根據(jù)工礦點(diǎn)的狀態(tài),兩
圖1控制系統(tǒng)原理圖
臺(tái)通風(fēng)機(jī)的拖動(dòng)電機(jī)由PLC控制接觸器可隨時(shí)切換到工
該系統(tǒng)主控單元采用三菱公司F-64M型PLC,選頻或變頻狀態(tài)下運(yùn)行,達(dá)到節(jié)能的目的風(fēng)速傳感器檢測
配兩個(gè)F2-4AD模塊,變頻器為f-a540F被控元件出的反映風(fēng)量大小的信號(hào)經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換后送給PLC控制
為驅(qū)動(dòng)通風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行的電動(dòng)機(jī),主控參數(shù)為礦井通風(fēng)通風(fēng)機(jī)工作。如果礦井內(nèi)的風(fēng)量在某個(gè)設(shè)定值以上,pLC
參數(shù),分別由瓦斯和風(fēng)速傳感器來測定,選用KG94A2型控制一臺(tái)通風(fēng)電機(jī)工作在變頻運(yùn)行狀態(tài),與給定風(fēng)量進(jìn)
82機(jī)械工程師2011年第6期
制造業(yè)信息化
仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPP
復(fù)到設(shè)定值以上,
兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)再回
到原來的循環(huán)運(yùn)
行模式下工作。每
臺(tái)通風(fēng)機(jī)都可以
通過手動(dòng)起停按
鈕直接切換到工
頻運(yùn)行,不受通風(fēng)
量的影響。
系統(tǒng)可通過
圖2PLC控制系統(tǒng)的硬件電路
電位器RP來手動(dòng)
調(diào)節(jié)頻率,也可通
表1PLC的O地址分配
過給定單元來設(shè)定。若連上擴(kuò)展模塊
輸出
可實(shí)現(xiàn)啟停、運(yùn)行等顯示功能,還可
序號(hào)功能說明
地址元件代號(hào)序號(hào)功能說明地址元件代號(hào)通過總線完成與上位機(jī)的通信,實(shí)現(xiàn)
1P運(yùn)行控制
1變頻器復(fù)位
遠(yuǎn)程控制
21#電機(jī)啟動(dòng)0SB12控制RM,電機(jī)加速Y1
X1SB23控制RH,電機(jī)減速Y2
4系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
41#工頻/變頻轉(zhuǎn)換X2、X3SW14正轉(zhuǎn)啟
 Y3
系統(tǒng)主程序流程圖如圖3所示。
5變頻器復(fù)
位
x4sB35接通變頻器電源16M
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》,當(dāng)瓦斯?jié)?
6變頻器接通電源X5SB461#電機(jī)變頻運(yùn)行Y17KM2度達(dá)到或超過1.5%H時(shí),應(yīng)進(jìn)入排
72#工頻/變頻轉(zhuǎn)換X6、X7SW2
71#電機(jī)工頻運(yùn)行Y18KM3放瓦斯?fàn)顟B(tài);系統(tǒng)可隨時(shí)設(shè)定不能超
82#電機(jī)啟動(dòng)X8SB582#電機(jī)變頻運(yùn)Y19KM4過的瓦斯?jié)舛戎?當(dāng)傳感器送來的瓦
92#電機(jī)停止
X9SB692#電機(jī)工頻運(yùn)行Y20M斯?jié)舛戎党^設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)進(jìn)行排
10變頻器故障輸入X10
10變器故障報(bào)警Y24HL1放瓦斯處理,停止供電電源,切斷點(diǎn)
11頻率下限切換信號(hào)X12
火源。另外,考慮到濕度、粉塵等要
12頻率上限切換信號(hào)X13
聲音報(bào)警
求,為了達(dá)到節(jié)能效果,設(shè)定了風(fēng)機(jī)
的最低極限值為20H,在風(fēng)機(jī)變頻工作時(shí),隨時(shí)監(jiān)測瓦
斯?jié)舛戎?當(dāng)瓦斯?jié)舛仍?-0.5%CH4時(shí),使風(fēng)機(jī)保持
20H的頻率恒速運(yùn)行。
聯(lián)機(jī)?
另外系統(tǒng)還設(shè)置了上限切換頻率,當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行速度
是自動(dòng)
超過上限切換頻率時(shí),切換到工頻運(yùn)行。
5結(jié)語
數(shù)據(jù)采集子程序
本文所提出的礦井通風(fēng)節(jié)能控制系統(tǒng),具有較強(qiáng)的
瓦斯?jié)舛瘸?
[排瓦斯處
靈活性和實(shí)用性。礦井通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)對井下各種通風(fēng)信
風(fēng)小于設(shè)定值
息進(jìn)行檢測,通過變頻器控制風(fēng)機(jī)提供風(fēng)量,實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系
統(tǒng)現(xiàn)場控制,實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排,該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分布式大規(guī)
故障處理
模節(jié)點(diǎn)通風(fēng)參數(shù)的實(shí)時(shí)檢測,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活,
很好地滿足了煤礦安全生產(chǎn)的需要。
參考文獻(xiàn)
頓故障
石秋潔變頻器應(yīng)用基礎(chǔ)[M北京:機(jī)械工業(yè)出版社,200
2]三菱公司三菱系列可編程序控制器編程手冊Z2001
[3]喬磊明礦井通風(fēng)主扇監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)自
應(yīng)用[]工礦自動(dòng)化,
2008(12):111-113
圖3系統(tǒng)主程序流程圖
4劉法治.基于PLC的礦井通風(fēng)安全控制系統(tǒng)(J金屬礦山
行比較,對電機(jī)進(jìn)行加減速控制,及時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量的大2007(6):65-67
小;為了避免通風(fēng)電機(jī)的疲勞工作,可設(shè)置累計(jì)工作時(shí)
(編輯明濤)
間,等時(shí)間一到可切換到另一臺(tái)風(fēng)機(jī)工作。當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)
事故,礦井內(nèi)的風(fēng)量在某個(gè)設(shè)定值以下兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)
同作者簡介劉元(196-)男工程師
時(shí)工作,一臺(tái)工頻運(yùn)行,另一臺(tái)變頻運(yùn)行,直至風(fēng)量恢收稿日期:2011-0308
機(jī)械工程師2011年第6期83

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