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基于PLC的礦井通風節(jié)能控制系統(tǒng)的設計

文檔作者：劉元柱1 林海鵬2 文檔來源： 1龍煤礦業(yè)集團鶴崗分公司富力煤礦 2黑龍江科技學院		點擊數：	更新時間： 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的礦井通風節(jié)能控制系統(tǒng)的設計
劉元柱,林海鵬2
(1龍煤礦業(yè)集團鶴崗分公司富力煤礦,黑龍江鶴崗154100:2黑龍江科技學院,哈爾濱150027
摘要:文中介紹了礦井通風節(jié)能控制系統(tǒng)的工作原理、硬件結構組成及風機控制部分的軟件流程。以瓦斯?jié)舛葹橹骺?
參數,根據風速、風量的變化,通過PLC控制變頻器來調節(jié)風機轉速,使之實現最優(yōu)控制,達到安全監(jiān)控與節(jié)能目的。該
系統(tǒng)實現了分布式大規(guī)模節(jié)點通風參數的實時檢測,系統(tǒng)結構簡單、操作靈活,能很好地滿足礦井安全生產的需要。
關鍵詞:PLC;礦井通風節(jié)能;多方位采樣
中圖分類號:TP272
文獻標識碼:A
文章編號: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型風速傳感器,由風速的大小可
煤礦礦井通風系統(tǒng)是礦井安全生產的重要組成部以計算出風量值。由于通風巷道內同一橫斷面上不同點
分,穩(wěn)定可靠的礦井通風系統(tǒng)是礦井安全生產的重要保的數值有很大的差異,因此,采取多方位采樣方法,然后
證。本系統(tǒng)將PLC與變頻器有機地結合起來,采用以取平均值作為該斷面的值,通過多點監(jiān)測方法提高監(jiān)測
瓦斯?jié)舛鹊淖兓癁閰⒘?根據風速、風量的變化來調節(jié)的準確性。
風機轉速,實現對電動機工作過程和運轉速度的有效控系統(tǒng)通過傳感器檢測礦井通風參數,與給定單元的
制,且PLC控制系統(tǒng)對驅動風機的電動機具有過熱保設定值經調理電路處理后,由AD轉換模塊送到PLC進
護、故障報警等功能特點使得礦井通風、瓦斯自動排行數字濾波、比較、判斷及PD運算,將控制信號送給變
放高效、安全,提高設備運行的可靠性、安全性且達到頻器,從而控制電動機的轉速,組成完整的閉環(huán)控制系
了節(jié)能效果
統(tǒng),使之實現最優(yōu)控制。其中,給定單元完成瓦斯?jié)舛燃?
2控制系統(tǒng)的結構組成及工作原理
風量的預設。系統(tǒng)具有變頻/工頻切換功能,當變頻器出
通風節(jié)能控制系統(tǒng)原理圖如圖1所示。
現故障或電動機需要長期在工頻頻率下運行時,可將電
 AC380V
動機切換到工頻狀態(tài),有手動和自動切換兩種方式;同時
還具有手動啟停運行功能、聲光報警功能及保護功能,提
瓦斯傳感器
高了系統(tǒng)可靠性。
風速傳感
風機3系統(tǒng)的硬件設計
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
手動自動選擇聲光報警頻變頻選擇
配見表1
系統(tǒng)主要由兩臺通風機組成,根據工礦點的狀態(tài),兩
圖1控制系統(tǒng)原理圖
臺通風機的拖動電機由PLC控制接觸器可隨時切換到工
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)下運行,達到節(jié)能的目的風速傳感器檢測
配兩個F2-4AD模塊,變頻器為f-a540F被控元件出的反映風量大小的信號經過處理轉換后送給PLC控制
為驅動通風機變頻運行的電動機,主控參數為礦井通風通風機工作。如果礦井內的風量在某個設定值以上,pLC
參數,分別由瓦斯和風速傳感器來測定,選用KG94A2型控制一臺通風電機工作在變頻運行狀態(tài),與給定風量進
82機械工程師2011年第6期
制造業(yè)信息化
仿真/建模/CAD/CAM/CAE/CAPP
復到設定值以上,
兩臺通風機再回
到原來的循環(huán)運
行模式下工作。每
臺通風機都可以
通過手動起停按
鈕直接切換到工
頻運行,不受通風
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
調節(jié)頻率,也可通
表1PLC的O地址分配
過給定單元來設定。若連上擴展模塊
輸出
可實現啟停、運行等顯示功能,還可
序號功能說明
地址元件代號序號功能說明地址元件代號通過總線完成與上位機的通信,實現
1P運行控制
1變頻器復位
遠程控制
21#電機啟動0SB12控制RM,電機加速Y1
X1SB23控制RH,電機減速Y2
4系統(tǒng)的軟件設計
41#工頻/變頻轉換X2、X3SW14正轉啟
 Y3
系統(tǒng)主程序流程圖如圖3所示。
5變頻器復
位
x4sB35接通變頻器電源16M
根據《煤礦安全規(guī)程》,當瓦斯?jié)?
6變頻器接通電源X5SB461#電機變頻運行Y17KM2度達到或超過1.5%H時,應進入排
72#工頻/變頻轉換X6、X7SW2
71#電機工頻運行Y18KM3放瓦斯狀態(tài);系統(tǒng)可隨時設定不能超
82#電機啟動X8SB582#電機變頻運Y19KM4過的瓦斯?jié)舛戎?當傳感器送來的瓦
92#電機停止
X9SB692#電機工頻運行Y20M斯?jié)舛戎党^設定值時,系統(tǒng)進行排
10變頻器故障輸入X10
10變器故障報警Y24HL1放瓦斯處理,停止供電電源,切斷點
11頻率下限切換信號X12
火源。另外,考慮到濕度、粉塵等要
12頻率上限切換信號X13
聲音報警
求,為了達到節(jié)能效果,設定了風機
的最低極限值為20H,在風機變頻工作時,隨時監(jiān)測瓦
斯?jié)舛戎?當瓦斯?jié)舛仍?-0.5%CH4時,使風機保持
20H的頻率恒速運行。
聯機?
另外系統(tǒng)還設置了上限切換頻率,當風機運行速度
是自動
超過上限切換頻率時,切換到工頻運行。
5結語
數據采集子程序
本文所提出的礦井通風節(jié)能控制系統(tǒng),具有較強的
瓦斯?jié)舛瘸?
[排瓦斯處
靈活性和實用性。礦井通風監(jiān)控系統(tǒng)對井下各種通風信
風小于設定值
息進行檢測,通過變頻器控制風機提供風量,實現通風系
統(tǒng)現場控制,實現了節(jié)能減排,該系統(tǒng)實現了分布式大規(guī)
故障處理
模節(jié)點通風參數的實時檢測,系統(tǒng)結構簡單、操作靈活,
很好地滿足了煤礦安全生產的需要。
參考文獻
頓故障
石秋潔變頻器應用基礎[M北京:機械工業(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]喬磊明礦井通風主扇監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應自
應用[]工礦自動化,
2008(12):111-113
圖3系統(tǒng)主程序流程圖
4劉法治.基于PLC的礦井通風安全控制系統(tǒng)(J金屬礦山
行比較,對電機進行加減速控制,及時調節(jié)風量的大2007(6):65-67
小;為了避免通風電機的疲勞工作,可設置累計工作時
(編輯明濤)
間,等時間一到可切換到另一臺風機工作。當出現突發(fā)
事故,礦井內的風量在某個設定值以下兩臺通風機
同作者簡介劉元(196-)男工程師
時工作,一臺工頻運行,另一臺變頻運行,直至風量恢收稿日期:2011-0308
機械工程師2011年第6期83

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