【正文】 gic Controller (PLC) in the coal mine ventilation system 。煤礦主通風(fēng)機是煤礦生產(chǎn)的重要設(shè)備，通風(fēng)機能否正常工作，直接影響煤礦的生產(chǎn)活動。中 國 XX 大 學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計姓 名： XXX 學(xué) 號：XXXXXX 學(xué) 院： XXXX 學(xué) 院 專 業(yè)： 電 氣 工 程 及 其 自 動 化 　 設(shè)計題目： 基于PLC的風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 專 題： 指導(dǎo)教師： XXX 職 稱： 講師 2009年 6 月 徐州中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院專業(yè)年級 電氣053班學(xué)生姓名XXX任務(wù)下達日期：2009年 3 月 9 日畢業(yè)設(shè)計日期： 2009 年 3 月 9 日至 2009 年 6 月 5 日畢業(yè)設(shè)計題目：基于PLC的風(fēng)機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計（硬件）畢業(yè)設(shè)計專題題目：畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：1. 了解S7300PLC的工作原理和學(xué)習(xí)梯形圖編程語言2. 掌握主通風(fēng)機的工作原理和礦井通風(fēng)系統(tǒng)的工作流程3. 完成對主通風(fēng)機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件編程，實現(xiàn)以下功能：1）實時監(jiān)測風(fēng)機風(fēng)壓（靜壓、全壓）、風(fēng)速風(fēng)量、軸承溫度、定子溫度、電網(wǎng)電流、電壓、功率、電機與風(fēng)機效率、風(fēng)峒大氣參數(shù)（溫度、濕度、大氣壓力）等風(fēng)機運行各種參數(shù)；2）監(jiān)測風(fēng)門位置、風(fēng)機開停狀態(tài)、反風(fēng)信號等風(fēng)機運行多種狀態(tài)信息；3）控制風(fēng)門開/關(guān)、風(fēng)機啟/停；4）自動閉鎖控制，保證系統(tǒng)安全；具有現(xiàn)場控制，手動控制等多種控制方式。因此對主通風(fēng)機實現(xiàn)在線監(jiān)控有很重要的意義。 Discussed the system position and the design of ventilator realization automatic control system 。 PLC。煤礦主通風(fēng)機是實現(xiàn)礦井通風(fēng)的作業(yè)的重要的設(shè)備，它擔(dān)負著向煤礦井下生產(chǎn)及生產(chǎn)輔助系統(tǒng)輸送新鮮空氣，并將粉塵和污濁風(fēng)流拋棄出地面、為井下生產(chǎn)現(xiàn)場的工作人員創(chuàng)造較好的氣候條件，使他們能保持良好的精神狀態(tài)，提高生產(chǎn)效率，確保礦井安全生產(chǎn)。風(fēng)速對人體散熱及人體舒適又重要影響，風(fēng)速還對礦塵懸浮、瓦斯集聚、井巷通風(fēng)阻力等有較大影響。 PLC的基本概念隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已經(jīng)廣泛幾乎所有的工業(yè)領(lǐng)域，現(xiàn)代社會要求制造業(yè)對市場需求作出迅速的響應(yīng)，生產(chǎn)出小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，為了滿足這一要求，生產(chǎn)設(shè)備和自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高的可靠性和靈活性，可編程控制器正是順應(yīng)這一要求出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。它有以下幾部分組成：1) 中央處理單元（CPU）CPU用于存儲和處理用戶程序，控制集中式I/O和分布式I/O。數(shù)字量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、指示燈等輸出設(shè)備。 5) 通信處理器（CP）用于PLC之間、PLC和計算機或其它智能設(shè)備之間的通信。電源模塊安裝在最左邊，CPU模塊緊接著電源模塊，如果有接口模塊，它放在CPU模塊的右側(cè)。除了中央機架最多可以增加擴展3個擴展機架，因此最多可以安裝32個模塊。操作系統(tǒng)用來處理PLC的啟動、刷新過程映像輸入/輸出區(qū)、調(diào)用用戶程序、處理中斷錯誤、管理存儲區(qū)和通信等任務(wù)。此外還要執(zhí)行一次用戶生成的“系統(tǒng)啟動”組織塊OB100,完成用戶指定的初始化操作。3) CPU處理用戶程序，執(zhí)行用戶程序的指令。循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷。梯形圖、語句表和功能圖是這個軟件包中的3中基本編程語言，這3種語言可以在STEP 7中相互轉(zhuǎn)換。觸點和線圈等組成的獨立電路稱為網(wǎng)絡(luò)。 PLC的供電及接地抗干擾問題可編程控制系統(tǒng)組成的控制系統(tǒng)以交流220V作為基本的工作電壓，電源開關(guān)選擇的是兩相單開關(guān)，然后通過隔離變壓器和交流穩(wěn)壓器或UPS電源。這些工作電源都是由電源模塊供電。接地設(shè)計有兩個基本目的：消除各電路電流流經(jīng)公共地線阻抗所產(chǎn)生的噪聲電壓和避免磁場與電位差的影響，使其不形成地環(huán)路。 目前國內(nèi)外的通風(fēng)機監(jiān)控狀況最近20年，各國煤礦通風(fēng)監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展迅速，為預(yù)防事故起了重要的作用。TF200系統(tǒng)是YF24系統(tǒng)的更新產(chǎn)品，功能擴大，傳輸通道由24個增加到52個。適合于小煤礦，可配接20個測點，可用循環(huán)方式監(jiān)測各測點的參數(shù)，包括瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速。俄羅斯建立了區(qū)域預(yù)測預(yù)報專家系統(tǒng)。礦工不需要親自去檢查機器，完全由電腦來檢查并處理數(shù)據(jù)。提高了礦工工作效率也降低了危險概率。隨著電子技術(shù)、計算機軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和企業(yè)自身發(fā)展的需要，國內(nèi)各單位相繼研制出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(luò)監(jiān)測管理系統(tǒng)。2 礦井主通風(fēng)機系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng)是利用各種通風(fēng)設(shè)備，不斷地把地面的新鮮空氣按著一定的路線、一定的風(fēng)量送到井下各用風(fēng)地點，同時把井下的乏風(fēng)排至地面，并將井下的各種有害氣體稀釋到《煤礦安全規(guī)程》所允許的濃度以下，以保證井下工作人員身心健康和設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。根據(jù)風(fēng)流在葉輪內(nèi)部的流動方向可分為離心式和軸流式。1)風(fēng)機工作風(fēng)量在風(fēng)機風(fēng)口斷面上測出動壓換算成平均風(fēng)速，或直接測出平均風(fēng)速，然后乘以進風(fēng)口的斷面積，得出風(fēng)機的工作風(fēng)量。風(fēng)機全壓是風(fēng)機對1空氣所做的功，用于克服管網(wǎng)阻力和消耗于動能損失。 4）風(fēng)機效率風(fēng)流在風(fēng)機機體內(nèi)流動時會產(chǎn)生沖擊、摩擦等各種能量損失。軸流風(fēng)機由整流罩、葉輪、導(dǎo)葉、整流體、集風(fēng)器及擴散筒等組成。本系統(tǒng)采用的是燕京風(fēng)機廠生產(chǎn)的BD(K)系列煤礦用防爆對旋式主通風(fēng)機2臺，這是一種典型的軸流式通風(fēng)機。3）風(fēng)機可以直接反轉(zhuǎn)反風(fēng)。4）風(fēng)機既可以兩臺電機一起開啟，也可以單臺電機分別單獨運轉(zhuǎn)使用，擴寬了運行的性能范圍。設(shè)計上考慮了6種固定的調(diào)節(jié)角度，可供用戶參考選用。在本設(shè)計方案中兩臺通風(fēng)機各有一個通道，每個通道各有三個風(fēng)門，一個立式風(fēng)門，一個斜風(fēng)門，一個地面風(fēng)門，其中前兩個風(fēng)門是通常系統(tǒng)設(shè)計中的冗余考慮，最后一個風(fēng)門是調(diào)節(jié)風(fēng)量和倒換風(fēng)機時所用。改變通風(fēng)系統(tǒng)正常風(fēng)流的方向叫做反風(fēng)?！啊睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，生產(chǎn)礦井主要通風(fēng)機必須裝有反風(fēng)設(shè)施，并能在10min內(nèi)改變巷道中的風(fēng)流方向；當(dāng)風(fēng)流方向改變后，主要通風(fēng)機的供給風(fēng)量不應(yīng)小于正常供風(fēng)量的40%。本設(shè)計方案正是采取的這種反風(fēng)措施。4）各風(fēng)門保持原狀不變。每臺風(fēng)機安裝有2臺11KV的高壓異步電動機,電動機上安裝了三相定子和前后軸承溫度傳感器（出廠時已預(yù)埋），每個風(fēng)機風(fēng)道配有1扇地面風(fēng)道閘門,用來調(diào)節(jié)風(fēng)量和倒換風(fēng)機，每個立式風(fēng)門各有一臺11KW的低壓三相交流電動機拖動，每個旋轉(zhuǎn)風(fēng)門采用40KW的交流電動機拖動，在風(fēng)機風(fēng)道處安裝測量差壓、負壓的氣樣管道及流體溫度傳感器；同時,為了保證附屬設(shè)備可靠地工作,安裝2臺50KVA的干式變壓器綜合保護裝置。檢測部分是用各種傳感器和變送器，各種數(shù)字量/模擬量儀表等設(shè)備。3）采用了多種抗干擾措施，因此系統(tǒng)的抗千擾能力強，可靠性高，監(jiān)測準(zhǔn)確。本設(shè)計我設(shè)計了兩種運行方式：1）現(xiàn)場控制的方式：就是在現(xiàn)場的觸摸屏上進行操作，本方案采用的是西門子的PLC與此公司的觸摸屏TP270進行通訊，接口兼容性好且穩(wěn)定，所以此種運行方式最可靠。該傳感器系礦用本質(zhì)安全型，利用測定磁場的方式，間接地測定設(shè)備的工作狀態(tài)。它是由運動線圈切割磁力線產(chǎn)生輸出信號的變送器，因此具有工作時只需要供給DC24V的電源，安裝、維護容易等特點。工作壓力是4MPa,基準(zhǔn)量程是0～～。b、軟件設(shè)計系統(tǒng)的專用軟件主要完成數(shù)據(jù)的采集、分析等工作，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能。 選用了隔離變壓器和高精度穩(wěn)壓電源，改善了電源特性。輸入輸出模塊是CPU模塊與現(xiàn)場輸入輸出元件或設(shè)備連接的橋梁，用戶可根據(jù)現(xiàn)場輸入輸出元件來選擇各種用途的I/O模塊。序號名稱絕對地址數(shù)字類型1手動控制方式I BOOL2自動控制方式I BOOL3啟動1風(fēng)機電機正轉(zhuǎn)I BOOL4啟動1風(fēng)機電機反轉(zhuǎn)I BOOL5啟動2風(fēng)機電機正轉(zhuǎn)I BOOL6啟動2風(fēng)機電機反轉(zhuǎn)I BOOL7啟動3風(fēng)機電機正轉(zhuǎn)I BOOL8啟動3風(fēng)機電機反轉(zhuǎn)I BOOL9啟動4風(fēng)機電機正轉(zhuǎn)I BOOL10啟動4風(fēng)機電機反轉(zhuǎn)I BOOL111風(fēng)機電機停止I BOOL122風(fēng)機電機停止I BOOL133風(fēng)機電機停止I BOOL144風(fēng)機電機停止I BOOL151風(fēng)門停止I BOOL162風(fēng)門停止I BOOL173風(fēng)門停止I BOOL184風(fēng)門停止I BOOL19保護I BOOL201風(fēng)門開到位I BOOL211風(fēng)門關(guān)到位I BOOL222風(fēng)門開到位I BOOL232風(fēng)門關(guān)到位I BOOL243風(fēng)門開到位I BOOL253風(fēng)門關(guān)到位I BOOL264風(fēng)門開到位I BOOL274風(fēng)門關(guān)到位I BOOL281地風(fēng)門開到位I BOOL291地風(fēng)門關(guān)到位I BOOL302地風(fēng)門開到位I BOOL312地風(fēng)門關(guān)到位I BOOL32過載保護I BOOL331風(fēng)門正轉(zhuǎn)I BOOL341風(fēng)門反轉(zhuǎn)I BOOL352風(fēng)門反轉(zhuǎn)I BOOL362風(fēng)門正轉(zhuǎn)I BOOL373風(fēng)門反轉(zhuǎn)I BOOL383風(fēng)門正轉(zhuǎn)I BOOL394風(fēng)門反轉(zhuǎn)I BOOL404風(fēng)門正轉(zhuǎn)I BOOL411地風(fēng)門反轉(zhuǎn)I BOOL421地風(fēng)門正轉(zhuǎn)I BOOL431地風(fēng)門停止I BOOL442地風(fēng)門正轉(zhuǎn)I BOOL452地風(fēng)門反轉(zhuǎn)I BOOL462地風(fēng)門停止I BOOL471風(fēng)機運行狀態(tài)I BOOL482風(fēng)機運行狀態(tài)I BOOL491風(fēng)機電機前軸溫度IW 288INT501風(fēng)機電機后軸溫度IW 290INT512風(fēng)機電機前軸溫度IW 292INT522風(fēng)機電機后軸溫度IW 294INT533風(fēng)機電機前軸溫度IW 296INT543風(fēng)機電機后軸溫度IW 298INT554風(fēng)機電機前軸溫度IW 300INT564風(fēng)機電機后軸溫度IW 302INT571風(fēng)機電機X定子繞組溫度IW 304INT581風(fēng)機電機Y定子繞組溫度IW 306INT591風(fēng)機電機Z定子繞組溫度IW 308INT602風(fēng)機電機X定子繞組溫度IW 310INT612風(fēng)機電機Y定子繞組溫度IW 312INT622風(fēng)機電機Z定子繞組溫度IW 314INT633風(fēng)機電機X定子繞組溫度IW 316INT643風(fēng)機電機Y定子繞組溫度IW 318INT653風(fēng)機電機Z定子繞組溫度IW 320INT664風(fēng)機電機X定子繞組溫度IW 322INT674風(fēng)機電機Y定子繞組溫度IW 324INT684風(fēng)機電機Z定子繞組溫度IW 326INT691風(fēng)機風(fēng)量IW 416INT702風(fēng)機風(fēng)量IW 418INT711風(fēng)機風(fēng)速IW 420INT722風(fēng)機風(fēng)速IW 422INT731瓦斯?jié)舛菼W 424INT742瓦斯?jié)舛菼W 426INT751風(fēng)機靜壓IW 428INT762風(fēng)機靜壓IW 430INT771風(fēng)機全壓IW 432INT782風(fēng)機全壓IW 434INT791風(fēng)硐氣溫濕度IW 436INT802風(fēng)硐氣溫濕度IW 438INT811風(fēng)洞大氣壓力IW 440INT822風(fēng)洞大氣壓力IW 442INT831風(fēng)機電機前垂直振動參數(shù)IW 446INT841風(fēng)機電機后垂直振動參數(shù)IW 448INT851風(fēng)機電機前水平振動參數(shù)IW 450INT861風(fēng)機電機后水平振動參數(shù)IW 452INT872風(fēng)機電機前垂直振動參數(shù)IW 454INT882風(fēng)機電機后垂直振動參數(shù)IW 456INT892風(fēng)機電機前水平振動參數(shù)IW 458INT902風(fēng)機電機后水平振動參數(shù)IW