【正文】 。 風(fēng)機風(fēng)量的調(diào)節(jié)中引入變頻器對風(fēng)機風(fēng)速的調(diào)節(jié)，據(jù)所需風(fēng)量和風(fēng)壓大小通過變頻器來調(diào)節(jié)風(fēng)機的轉(zhuǎn)速在節(jié)能和提高風(fēng)機效率方面具有無與倫比的優(yōu)點。本控制系統(tǒng)具有通風(fēng)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(fēng)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(fēng)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)控制的安全性可靠性大大提高，也使通風(fēng)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(shè)備的運轉(zhuǎn)率。為滿足礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動控制的要求系統(tǒng)的具體設(shè)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。 （ 2）模擬量壓力輸入經(jīng) PID 運算，輸出模擬量控制變頻器。 （ 3）在自動方式下當(dāng)井下壓力低于設(shè) 定壓力下限時兩組風(fēng)機將同時投入工作運行，同時并發(fā)出指示和報警信號。 （ 4）模擬量瓦斯輸入當(dāng)?shù)V井瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定報警上限時發(fā)出指示和報警。當(dāng)瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定斷電上限時 PLC 將切斷工作面和風(fēng)機組電源防止瓦斯爆炸。 （ 5）運用溫度傳感器測定風(fēng)機組定子溫度或軸承溫度，當(dāng)定子溫度或軸承溫度超過設(shè)定報警上線時，發(fā)出指示和報警信號。當(dāng)定子溫度或軸承溫度超過設(shè)定風(fēng)機組轉(zhuǎn)換溫度界線時， PLC 將切斷指示和報警信號并自動切斷當(dāng)前運行風(fēng)機組，在自動方式下并能自動接入另一臺風(fēng)機組運行若在手動方式下工作人員手動切換。（ 6）為防止風(fēng)機的 疲勞運行，在任何狀態(tài)下，風(fēng)機在累計運行設(shè)定時間后都會自動切換至另一臺風(fēng)機組運行。 圖 通風(fēng)系統(tǒng)原理框圖 通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計方案 本通風(fēng)控制系統(tǒng)主要由 2 臺離心風(fēng)機組成每臺離心風(fēng)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(fēng)一組為增加風(fēng)速對井下進行供風(fēng)根據(jù)井下用風(fēng)量的不同采用不同型號的風(fēng)機本設(shè)計以風(fēng)機 2 45 kW 為例選用一臺 S7200 PLC、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 圖 通風(fēng)控制系統(tǒng)方案圖 本 PLC 控制系統(tǒng)具有對通風(fēng)機的電動機啟動與運行進行監(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)控制的安全性可靠性大大提高也使通風(fēng)機運行的故障率大大降低提高了設(shè)備的運轉(zhuǎn)率。 為滿足煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)自動控制的要求設(shè)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(fēng)機通過開關(guān)進行控制不受礦井內(nèi)氣壓的影響為防止通風(fēng)機疲勞運行在任何狀態(tài)下風(fēng)機在累計運行設(shè)定時間 后要切換至另一臺風(fēng)機運行。A 組離心通風(fēng)機與 B 組離心通風(fēng)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(shè)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內(nèi)的氣壓信號用變送器將現(xiàn)場信號變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號 如 4～ 20 mA 直流電流信號、 0 ～ 5 V 直流電壓信號等 送入 A /D 轉(zhuǎn)換模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換然后送入 PLCPLC 將檢測到的氣壓值與設(shè)定的氣壓值進行比較和處理輸出信號控制通風(fēng)機工作當(dāng)?shù)V井內(nèi)的氣壓在一個大氣壓或在 設(shè)定的某個大氣壓力數(shù)值以上工作通風(fēng)機與備用通風(fēng)機循環(huán)工作當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事故礦井內(nèi)的氣壓低于設(shè)定的某個大氣壓力數(shù)值工作通風(fēng)機與備用通風(fēng)機不再循環(huán)工作并自動切換為同時工作加大對礦井內(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)機與備用通風(fēng)機恢復(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測瓦斯?jié)舛扔米兯推鲗F(xiàn)場信號變換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號送入 A /D 轉(zhuǎn)換模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換然后送入 PLC 同樣 PLC 將檢測到的數(shù)值與設(shè)定的數(shù)值進行比較當(dāng)瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定數(shù)值后 PLC 輸出信號控制通風(fēng)機停止工作并輸 出信號自動切斷井下的電源滿足風(fēng)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 ,不受外界干擾。風(fēng)機的主要特點是： 采用電機與葉輪直聯(lián)的方法，簡化了傳動結(jié)構(gòu)，改變了當(dāng)前煤礦抽出式軸流風(fēng)機全部采用皮帶輪傳動或長軸傳動的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使維修和操作方便。 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。 風(fēng)機與擴散器之間設(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)機相比可節(jié)電 40%。 ??該機可以反轉(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。 ??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 度五個角度級。在使用同一規(guī)格風(fēng)機中，可根據(jù)生產(chǎn)擴大的要求來調(diào)整葉片安裝角度。 ??該機配置了防止摩擦火花裝置，確保了整機安全防爆性能。 ??該機采用特殊設(shè)計，性能曲線無駝峰，在任何網(wǎng)絡(luò)阻力情況下，均能穩(wěn)定運行。 （ 2）變壓器：為了保證附屬設(shè)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(dāng)溫度超限能自動啟停風(fēng)機降溫。 （ 3）進線柜：包括兩臺進線柜，為風(fēng)機系統(tǒng)的兩臺進線開關(guān)。 （ 4）聯(lián)絡(luò)柜：實現(xiàn)風(fēng)機供電系統(tǒng)的母線聯(lián)絡(luò)。 （ 5）換向柜：兩臺換向柜，由接觸器組成。主要實現(xiàn)兩臺風(fēng)機電機的正反轉(zhuǎn)。 （ 6）箱變房：采用一體化設(shè)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 是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置在 1987 年國際電工委員會（ International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對 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)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)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)合很緊密的語言在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用可以說有半導(dǎo)體的地方就有 PLCPLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)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內(nèi)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(shè)備都應(yīng)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則而設(shè)計（ 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 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)定的寄存器中同時診斷電源和 PLC 內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程 CPU 主要由運算器、控制器、寄存器及實現(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)電路內(nèi)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 （ 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械性能為特征）和過程工業(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，大量的開關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作 ，并按照邏輯關(guān)系進行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Programmable Controller（ 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，其概念和內(nèi)涵也不斷擴展。 3）上世紀(jì) 80 年代，個人計算機發(fā)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 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)品的注冊商標(biāo)。現(xiàn)在，仍常常將 PLC 簡稱 PC。 4）上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期