【正文】 。 風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)中引入變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)速的調(diào)節(jié)，據(jù)所需風(fēng)量和風(fēng)壓大小通過(guò)變頻器來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在節(jié)能和提高風(fēng)機(jī)效率方面具有無(wú)與倫比的優(yōu)點(diǎn)。本控制系統(tǒng)具有通風(fēng)機(jī)組的啟動(dòng)、互鎖和過(guò)熱保護(hù)等功能。與常規(guī)繼電器實(shí) 施的通風(fēng)系統(tǒng)相比， PLC 系統(tǒng)具有故障率低可靠性高接線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn) PLC的控制功能使通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度大大提高減輕了崗位人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 PLC和變頻器與空氣壓力變送器配合使用使系統(tǒng)控制的安全性可靠性大大提高，也使通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的故障率大大降低，不僅節(jié)約了電能，而且還提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。為滿足礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)控制的要求系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)要求如下（ 1）本系統(tǒng)提供手動(dòng)／自動(dòng)兩種工作模式具有狀態(tài)顯示以及故障報(bào)警等功能。 （ 2）模擬量壓力輸入經(jīng) PID 運(yùn)算，輸出模擬量控制變頻器。 （ 3）在自動(dòng)方式下當(dāng)井下壓力低于設(shè) 定壓力下限時(shí)兩組風(fēng)機(jī)將同時(shí)投入工作運(yùn)行，同時(shí)并發(fā)出指示和報(bào)警信號(hào)。 （ 4）模擬量瓦斯輸入當(dāng)?shù)V井瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定報(bào)警上限時(shí)發(fā)出指示和報(bào)警。當(dāng)瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定斷電上限時(shí) PLC 將切斷工作面和風(fēng)機(jī)組電源防止瓦斯爆炸。 （ 5）運(yùn)用溫度傳感器測(cè)定風(fēng)機(jī)組定子溫度或軸承溫度，當(dāng)定子溫度或軸承溫度超過(guò)設(shè)定報(bào)警上線時(shí)，發(fā)出指示和報(bào)警信號(hào)。當(dāng)定子溫度或軸承溫度超過(guò)設(shè)定風(fēng)機(jī)組轉(zhuǎn)換溫度界線時(shí)， PLC 將切斷指示和報(bào)警信號(hào)并自動(dòng)切斷當(dāng)前運(yùn)行風(fēng)機(jī)組，在自動(dòng)方式下并能自動(dòng)接入另一臺(tái)風(fēng)機(jī)組運(yùn)行若在手動(dòng)方式下工作人員手動(dòng)切換。（ 6）為防止風(fēng)機(jī)的 疲勞運(yùn)行，在任何狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)在累計(jì)運(yùn)行設(shè)定時(shí)間后都會(huì)自動(dòng)切換至另一臺(tái)風(fēng)機(jī)組運(yùn)行。 圖 通風(fēng)系統(tǒng)原理框圖 通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 本通風(fēng)控制系統(tǒng)主要由 2 臺(tái)離心風(fēng)機(jī)組成每臺(tái)離心風(fēng)機(jī)有兩臺(tái)電機(jī)每臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一組扇片兩組扇片是對(duì)旋的一組用于吸風(fēng)一組為增加風(fēng)速對(duì)井下進(jìn)行供風(fēng)根據(jù)井下用風(fēng)量的不同采用不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)本設(shè)計(jì)以風(fēng)機(jī) 2 45 kW 為例選用一臺(tái) S7200 PLC、空氣壓力傳感器和變頻器等組成一個(gè)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(dòng)器、斷路器等系統(tǒng)保護(hù)電器實(shí) 現(xiàn)對(duì)電機(jī)和 PLC 的有效保護(hù)以及對(duì)電機(jī)的切換控制 圖 通風(fēng)控制系統(tǒng)方案圖 本 PLC 控制系統(tǒng)具有對(duì)通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控、聯(lián)鎖和過(guò)熱保護(hù)等功能 PLC 與空氣壓力變送器配合使用使系統(tǒng)控制的安全性可靠性大大提高也使通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的故障率大大降低提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。 為滿足煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動(dòng)控制的要求設(shè)計(jì)如下的控制方案本系統(tǒng)提供手動(dòng) /自動(dòng)兩種工作模式具有現(xiàn)場(chǎng)控制方式狀態(tài)顯示以及故障報(bào)警等功能。 在手動(dòng)方式下通風(fēng)機(jī)通過(guò)開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制不受礦井內(nèi)氣壓的影響為防止通風(fēng)機(jī)疲勞運(yùn)行在任何狀態(tài)下風(fēng)機(jī)在累計(jì)運(yùn)行設(shè)定時(shí)間 后要切換至另一臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行。A 組離心通風(fēng)機(jī)與 B 組離心通風(fēng)機(jī)可由二位開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換。循環(huán)次數(shù)及定時(shí)時(shí)間可根據(jù)需要隨機(jī)設(shè)定。報(bào)警信號(hào)均為聲光形式聲報(bào)警 電笛 可用按鈕解除 ,報(bào)警指示在故障排除后自動(dòng)消失。 在自動(dòng)方式下利用遠(yuǎn)傳空氣壓力傳感器檢測(cè)礦井內(nèi)的氣壓信號(hào)用變送器將現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 如 4～ 20 mA 直流電流信號(hào)、 0 ～ 5 V 直流電壓信號(hào)等 送入 A /D 轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換然后送入 PLCPLC 將檢測(cè)到的氣壓值與設(shè)定的氣壓值進(jìn)行比較和處理輸出信號(hào)控制通風(fēng)機(jī)工作當(dāng)?shù)V井內(nèi)的氣壓在一個(gè)大氣壓或在 設(shè)定的某個(gè)大氣壓力數(shù)值以上工作通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)循環(huán)工作當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事故礦井內(nèi)的氣壓低于設(shè)定的某個(gè)大氣壓力數(shù)值工作通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)不再循環(huán)工作并自動(dòng)切換為同時(shí)工作加大對(duì)礦井內(nèi)的通風(fēng)量直至礦井內(nèi)的氣壓升至設(shè)定的大氣壓力數(shù)值以上工作通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)恢復(fù)循環(huán)工作在有瓦斯的礦井供風(fēng)系統(tǒng)中礦井內(nèi)的瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳈z測(cè)瓦斯?jié)舛扔米兯推鲗F(xiàn)場(chǎng)信號(hào)變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入 A /D 轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換然后送入 PLC 同樣 PLC 將檢測(cè)到的數(shù)值與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較當(dāng)瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定數(shù)值后 PLC 輸出信號(hào)控制通風(fēng)機(jī)停止工作并輸 出信號(hào)自動(dòng)切斷井下的電源滿足風(fēng)電聯(lián)鎖要求以免電子火花點(diǎn)著瓦斯防止瓦斯爆炸事故發(fā)生 ,不受外界干擾。風(fēng)機(jī)的主要特點(diǎn)是： 采用電機(jī)與葉輪直聯(lián)的方法，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，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(dòng)或長(zhǎng)軸傳動(dòng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使維修和操作方便。 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)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(wú)瓦斯空氣之中運(yùn)行，起到了雙重隔爆效果。 風(fēng)機(jī)與擴(kuò)散器之間設(shè)置后導(dǎo)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(fēng)機(jī)相比可節(jié)電 40%。 ??該機(jī)可以反轉(zhuǎn)反風(fēng)，不必另設(shè)反風(fēng)道，具有節(jié)約基建投資和反風(fēng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。 ??葉輪的葉片安裝角度可以調(diào)整，其范圍為： 30 度、 33 度、 36 度、 39 度、42 度五個(gè)角度級(jí)。在使用同一規(guī)格風(fēng)機(jī)中，可根據(jù)生產(chǎn)擴(kuò)大的要求來(lái)調(diào)整葉片安裝角度。 ??該機(jī)配置了防止摩擦火花裝置，確保了整機(jī)安全防爆性能。 ??該機(jī)采用特殊設(shè)計(jì)，性能曲線無(wú)駝峰，在任何網(wǎng)絡(luò)阻力情況下，均能穩(wěn)定運(yùn)行。 （ 2）變壓器：為了保證附屬設(shè)備的可靠工作，安裝了兩臺(tái) 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(dāng)溫度超限能自動(dòng)啟停風(fēng)機(jī)降溫。 （ 3）進(jìn)線柜：包括兩臺(tái)進(jìn)線柜，為風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的兩臺(tái)進(jìn)線開(kāi)關(guān)。 （ 4）聯(lián)絡(luò)柜：實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)的母線聯(lián)絡(luò)。 （ 5）換向柜：兩臺(tái)換向柜，由接觸器組成。主要實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 （ 6）箱變房：采用一體化設(shè)計(jì)，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)成及各部分功能 PLC 可編程控制器部分 PLC 概述 PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller 是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置在 1987 年國(guó)際電工委員會(huì)（ International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì) PLC 做了如下定義： PLC 英文全稱 Programmable Logic Controller 中文全稱為可編程邏輯控制器定義是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算順序控制，定時(shí)計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 PLC 是可編程邏輯電路也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用可以說(shuō)有半導(dǎo)體的地方就有 PLCPLC 是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)（ 1） 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(gè) 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(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)并存入規(guī)定的寄存器中同時(shí)診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程 CPU 主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)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)電路內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)是 PLC 不可缺少的組成單元 CPU 速度和內(nèi)存容量是 PLC的重要參數(shù)，它們決定著 PLC 的工作速度， IO 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。（ 2） I/O 模塊 PLC 與電氣回路的接口是通過(guò)輸入輸出部分（ 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(hào)狀態(tài)輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入 PLC 系統(tǒng)輸出模塊相反。 I/O 分為開(kāi)關(guān)量輸入（ DI），開(kāi)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(kāi)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(hào) 類 型 分 ， 有 電 流 型 （ 420mA,020mA ）、 電 壓 型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit， 14bit， 16bit 等。 除了上述通用 IO 外，還有特殊 IO 模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。 按 I/O 點(diǎn)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3）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(shí)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）。在制造工業(yè)（以改變幾何形狀和機(jī)械性能為特征）和過(guò)程工業(yè)（以物理變化和化學(xué)變化將原料轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品為特征）中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作 ，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)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(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 1968 年美國(guó) 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(guó)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(shí)現(xiàn)的程序化，這就是第一代可編程序控制器，英文名字叫Programmable Controller（ PC）。 2）隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)生， PC 的功能越來(lái)越強(qiáng)大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴(kuò)展。 3）上世紀(jì) 80 年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)，也簡(jiǎn)稱為 PC， 為了方便，也為了反映或可編程控制器的功能特點(diǎn)，美國(guó) AB 公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器 Programmable Logic Controller（ PLC），并將“ PLC”作為其產(chǎn)品的注冊(cè)商標(biāo)?，F(xiàn)在，仍常常將 PLC 簡(jiǎn)稱 PC。 4）上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期