煤礦礦井通風系統(tǒng)的plc控制實現(xiàn)【文獻綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文文獻綜述</b></p><p><b>　　電氣工程及自動化</b></p><p>　　煤礦礦井通風系統(tǒng)的PLC控制實現(xiàn)</p><p>　　摘要：簡要介紹礦井通風的重要性，了解我國礦井通風的發(fā)展情況，介紹PLC的特點和基本情況，著重介紹礦井通風系統(tǒng)中的工作原理，設計思想和設計方案

2、。</p><p>　　關鍵詞：煤礦礦井通風；PLC；通風機；檢測系統(tǒng)</p><p>　　礦井通風機是煤礦中最重要的設備之一，擔負著向井下輸送新鮮空氣，同時向外排出高危氣體和粉塵的重要任務，在現(xiàn)在對于煤礦安全高要求的環(huán)境下，它的發(fā)展就有很大的必要性 [1]。礦井通風技術是煤礦中減少因瓦斯、煤塵及火災造成損失的基礎，合理高效的礦井通風系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的基本保證。隨著科技的發(fā)展，礦井的深度

3、開采，再加上地熱，氣候變暖等一系列因素，導致了礦井的溫度增加。要求減少和杜絕煤礦事故的發(fā)生，促進煤礦安全技術的發(fā)展，煤礦礦井通風機的安全監(jiān)控系統(tǒng)尤為重要 [2]。隨著傳感器技術、電子技術、自動化技術和計算機技術的迅猛發(fā)展及企業(yè)煤礦中的需要，國內(nèi)各主要科研單位和生產(chǎn)廠家又相繼推出了KJ90、KJ95、KJ101、kjf2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等監(jiān)控系統(tǒng)，以及MSNM、WEBGIS等煤礦安全綜合化和數(shù)字化網(wǎng)絡監(jiān)測管理系

4、統(tǒng)[3]。</p><p>　　PLC實質(zhì)上是一臺用于工業(yè)控制的專用計算機，它與一般計算機的結(jié)構(gòu)及組成相似，為了便于接線、擴充功能，便于操作與維護，以及提高系統(tǒng)的抗干擾能力，其結(jié)構(gòu)及組成又與一般計算機有所區(qū)別?；窘M成包括CPU、存儲器模塊、輸入/輸出模塊、電源模塊及外部設備[4]。用戶將程序輸入到PLC的程序存儲器中，當PLC運行時，其工作過程一般分為3個階段，分別為輸入采樣，用戶程序執(zhí)行和輸出刷新3個階段。完

5、成這3個階段稱為一個掃描周期[5]。目前，PLC技術已在國內(nèi)外被廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)[6]。</p><p>　　本課題設計的一個煤礦礦井通風控制系統(tǒng)，主控部分用PLC來實現(xiàn)，具體實施參照某一實際現(xiàn)場來設定。系統(tǒng)總體指標及功能要求：了解主通風機的工作原理和工作流程；根據(jù)設定的應用參數(shù)給出可行的控制實施方案；進行PLC選型和電氣控制綜合設置

6、考慮；實現(xiàn)實時監(jiān)測風機運行參數(shù)、監(jiān)測風門位置、風機開停狀態(tài)、反風信號等；控制風門開/關、風機啟/停；保證系統(tǒng)安全。 </p><p>　　礦井主通風系統(tǒng)主要有組成部分是通風機、風門、風井等，其中系統(tǒng)的核心部分是主通風機，并且根據(jù)風流在葉輪內(nèi)部的流動方向可分為離心式和軸流式。主通風機的特性主要是風壓、風量、功率、和轉(zhuǎn)速五個參數(shù)。目前國內(nèi)外主要使用的是軸流式風機，軸流風機由整流罩、葉輪、導葉、整流體、集風器及擴散筒等

7、部分組成。對旋軸流式通風機是將一個葉輪裝在另一葉輪的后面，而葉輪的轉(zhuǎn)向彼此相反，因此需要兩個容量、型號1完全相同的有隔爆作用的電動機按相反方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。即第一葉輪順時針方向旋轉(zhuǎn)，第二級葉輪逆時針方向旋轉(zhuǎn)。兩級葉輪互為導葉，第一級形成的旋轉(zhuǎn)速度由第二級反向旋轉(zhuǎn)消除并形成單一的軸向流動排出[7]。對旋式軸流式通風機應開風門啟動，即應將通往井下的風門關閉，同時將地面的進風門打開，啟動后，打開通往井下的風門，同時關閉地面進風門。初始程序中設定通

8、往井下的風門處于關閉狀態(tài)，地面風門處于開啟狀態(tài)。通風機的通道有三個電動風門：立式風門，斜風門，地面風門。其中立式風門用低壓三相交流電動機拖動，由左右限位開關來檢測風門的位置，斜風門采用交流電動機拖動，由上下限位開關檢測風門的位置，限位開關的常開或常閉觸點向PLC發(fā)出信號并切斷電機供</p><p>　　下位機系統(tǒng)的可靠性作為選取的主要參數(shù)，由于PLC具有很高的可靠性，因此符合風機的高可靠性要求[9]。從PLC 的

9、機外電路來說，使用PLC 構(gòu)成的控制系統(tǒng)，與同等規(guī)模的繼電器系統(tǒng)相比，電氣接線已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，因此故障率也就大大降低了。此外PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障可以報警，在上位機軟件中也編寫了外圍器件的故障自診斷程序，使外圍電路也獲得故障自我保護。這樣就使整體控制系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性[10]。</p><p>　　根據(jù)礦井通風機運行規(guī)程和有關規(guī)定，并且由于風機裝置的不間斷運行特性，礦井主通風機自

10、動控制系統(tǒng)一般設置兩臺風機，一臺工作，一臺備用。原先采用人工操作的方式來管理和運行風機以及觀察風機參數(shù)。但是該方式因操作過程復雜、工作強度大、自動化程度低、不適合現(xiàn)代化礦井管理，為了提高效率及保護設備，該系統(tǒng)對風機的各種運行、工藝參數(shù)進行了在線監(jiān)控；同時為了能夠做到遠程無人值守控制及遠程故障診斷的需要，組建了企業(yè)級的以太網(wǎng)絡系統(tǒng)[11]。整個監(jiān)測控制系統(tǒng)主要包括PLC檢測系統(tǒng)和上位機組態(tài)軟件系統(tǒng)兩個部分，其中PLC 測控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對主

11、通風機溫度，風洞，電氣等參數(shù)進行實時采集，并將上位機軟件傳來的控制命令傳至電機，風門等被控對象；而上位機組態(tài)軟件系統(tǒng)要求將PLC 測控系統(tǒng)采集的實時數(shù)據(jù)按照生產(chǎn)實際在上位機上進行顯示，使工作人員簡化工作，并能達到遠程監(jiān)控的目的，同時將用戶的控制命令傳給PLC 測控系統(tǒng)[12]。</p><p>　　PLC在礦井主通風機自動控制系統(tǒng)中發(fā)揮著至關重要的作用，它是這個控制系統(tǒng)的核心，引導指揮著整套系統(tǒng)的運作順序。所以選

12、擇PLC型號也應慎之以慎。需要經(jīng)過對通風機性能的分析，控制系統(tǒng)實際需要的點數(shù)，以及考慮到今后煤礦安全的需要，合理選定PLC型號[13]。盡管PLC在設計制造時已采取了很多措施，使它對工業(yè)環(huán)境比較適應，但是為了確保整個系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，還是應當盡量使PLC有良好的工作環(huán)境條件，并采取必要的抗干擾措施。例如對于電源干擾的抑制。一般通過設置屏蔽電纜和PLC局部屏蔽及高壓泄放元件進行保護。選用隔離性能較好的設備、選用優(yōu)良的電源、動力線和信號線走線要

13、更加合理等等，對電源變壓器、中央處理器、編程器等主要部件，采用導電、導磁性良好的材料進行屏蔽處理，以防止外界干擾信號的影響。還有正確選擇接地地點，完善接地系統(tǒng)[14]。</p><p>　　在選定PLC的型號以及保護裝置之后，接下來就是對PLC進行編程。PLC 是專門為工業(yè)控制領域而設計的自動控制裝置，有經(jīng)驗設計法，邏輯設計法，時序圖設計法，順序控制設計法等編程方法[15]。對于在通風機系統(tǒng)中編程實現(xiàn)。首先系統(tǒng)帶

14、電進行初始化，檢查系統(tǒng)外部條件是否正常。若不正常，則顯示相應設備故障，提醒操作人員進行處理；若正常，則進行數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)的處理。包括邏輯控制及邏輯判斷。然后將上位機需要的數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)，等待上位機的讀取。然后根據(jù)判斷結(jié)果進行相應的處理[16]。</p><p>　　基于PLC的通風機控制系統(tǒng)實現(xiàn)中,選用傳感器、交流器等檢測裝置，實現(xiàn)了主扇風機性能及狀態(tài)在線實時監(jiān)測、遠程控制，并實現(xiàn)了正常通風與發(fā)風的控制。同時風

15、機無人值守自動控制系統(tǒng)用于現(xiàn)場后,由于改善了風機的控制方式及風機供風性能,提高了系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性,減少了風機的風量損耗,提高了運行效率,大量節(jié)省了系統(tǒng)電量消耗，保證了主通風機設備的經(jīng)濟、可靠運行，提高了主通風機的自動化管理水平。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 楊波,王峰,劉自學. 基于PLC 的礦井主扇風機無人值守系統(tǒng)設計

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