【正文】 塊接線圖。具體地說(shuō)，本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： 1 實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、負(fù)壓、流量、軸承振動(dòng)、軸承溫度、定子溫度、電壓、電流、功率、效率等。由 PLC 控制的變頻調(diào)速通風(fēng)系統(tǒng)具有較高的可靠性和較好的節(jié)能效果易于組建成整體的自控系統(tǒng)很方便地實(shí)現(xiàn)各種控制切換和遠(yuǎn)程監(jiān)控PLC 控制系統(tǒng)具有對(duì)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的電機(jī)過(guò)熱保護(hù)、故障報(bào)警、機(jī)械故障報(bào)警和瓦斯?jié)舛葦嚯姷裙δ芴攸c(diǎn)，為煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造提供一條新途徑。通過(guò)理論分析、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究煤礦井下巷道條件對(duì)瓦斯爆炸及其沖擊波衰減的影響規(guī)律研究各種通風(fēng)設(shè)施結(jié)構(gòu)與爆轟波、沖擊波的相互作用研究各種通風(fēng)設(shè)施結(jié)構(gòu)在沖擊波載荷下的破壞過(guò)程和極限強(qiáng)度將能夠?qū)ΦV井分區(qū)通風(fēng)的抗災(zāi)能力對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的合理性、可靠性及抗災(zāi)能力予以定量的評(píng)價(jià)和分級(jí)這些都是當(dāng)前該研究領(lǐng)域的前沿課題。深入系統(tǒng)地研究煤礦井下瓦斯燃爆的物理機(jī)制及其災(zāi)害效應(yīng)對(duì)于正確評(píng)價(jià)分析煤礦預(yù)防瓦斯爆炸安全等級(jí)、科學(xué)地改進(jìn)井下通風(fēng)設(shè)施和巷道布置具有極其重要的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義。在礦井災(zāi)變條件下維持正常分區(qū)通風(fēng)的能力是評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)抗災(zāi)能力的基本考慮因素。 我國(guó)煤礦的重、特大瓦斯事故所造成的井下人員大量傷亡均源于通風(fēng)系統(tǒng)抗災(zāi)能力不足致使正常生產(chǎn)時(shí)的分區(qū)通風(fēng)在瓦斯爆炸條件下受到破壞爆炸氣體進(jìn)入了 爆源以外的廣泛區(qū)域使其他通風(fēng)分區(qū)乃至全礦井下的人員中毒死亡。礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析技術(shù)現(xiàn)狀煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是保障安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)同時(shí)又受制于煤層地質(zhì)條件及由此形成的礦山井巷系統(tǒng)的特點(diǎn)。 6．裝有皮帶機(jī)的井筒不得兼作回風(fēng)井。 2．進(jìn)風(fēng)井口要有利于防洪，不受粉塵，有害氣體污染。（ 1）自然通風(fēng)：利用自然氣壓產(chǎn)生的通風(fēng)動(dòng)力，致使空氣在井下巷道流動(dòng)的通風(fēng)方法叫做自然通風(fēng)。礦井通風(fēng)方式有串聯(lián)通風(fēng)和并連通風(fēng)兩種。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 基于 PLC的礦井通風(fēng)機(jī)變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 目 錄 1 緒論 1 礦井通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 1 國(guó)內(nèi)外研究狀況 2 課題的主要研究?jī)?nèi)容 3 2 通風(fēng)系統(tǒng)及主扇風(fēng)機(jī)控制方案 5 通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 6 礦井主扇風(fēng)機(jī)的控制方案 7 礦井主扇風(fēng)機(jī)概述 7 礦井主扇風(fēng)機(jī)的供電系統(tǒng) 7 3 系統(tǒng)硬件構(gòu)成及各部分功能 9 PLC 可編程控制器部分 9 PLC 概述 9 PLC 的應(yīng)用 10 典型的 PLC 產(chǎn)品 10 PLC 外部 I/O 連接 11 I/O 接線圖 13 變頻器 13 變頻器的選型和容量的確定 14 離心風(fēng)機(jī) 15 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 16 4 通風(fēng)系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 17 硬件電路 17 系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 18 5 軟件設(shè)計(jì) 19 通風(fēng)系統(tǒng)的主要參數(shù)監(jiān)控 19 瓦斯?jié)舛瓤刂? 20 壓力的監(jiān)測(cè) 21 溫度的監(jiān)測(cè) 23 流量的監(jiān)測(cè) 24 電氣參數(shù)的測(cè)量與監(jiān)測(cè) 25 振動(dòng)的監(jiān)測(cè) 25 信號(hào)采集設(shè)備 25 6 礦井通風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 礦井通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的功能 26 通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo) 26 通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu) 26 通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行方式 27 7 礦井通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 29 系統(tǒng)的組成和特點(diǎn) 29 風(fēng)機(jī)參數(shù)的監(jiān)測(cè) 29 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所需監(jiān)控的輸入輸出量 30 總 結(jié) 32 致 謝 33 參考文獻(xiàn) 34 附錄 A 35 1 緒論 礦井通風(fēng)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)方式、通風(fēng)方法和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的總稱基本任務(wù)是： 供給井下足夠的新鮮空氣，滿足人員對(duì)氧氣的需要沖淡井下有毒有害氣體和粉塵，保證安全生產(chǎn)調(diào)節(jié)井下氣候，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境礦井通風(fēng)系統(tǒng)由影響礦井安全生產(chǎn)的主要因素所決定。 進(jìn)回風(fēng)巷在井田位置不同，通風(fēng)系統(tǒng)分為中央式 對(duì)角式 分區(qū)式 和 混合式礦井通風(fēng)系統(tǒng) 礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由通風(fēng)機(jī)和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。自然風(fēng)壓一般都比較小， 且不穩(wěn)定，所以《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：每一礦井都必須采用機(jī)械通風(fēng)。 3．北方礦井、井口需裝供暖裝備。 7．裝有箕斗的井筒不應(yīng)作為主要進(jìn)風(fēng)井。近年來(lái)煤礦擴(kuò)能及生產(chǎn)的集約化成為了普遍的趨勢(shì)礦井裝備水平迅速提高系統(tǒng)有了明顯的簡(jiǎn)化。研究瓦斯爆炸對(duì)分區(qū)通風(fēng)的破壞機(jī)理對(duì)瓦斯爆炸條件下通風(fēng)系統(tǒng)的抗災(zāi)能力予以定量評(píng)價(jià)和分級(jí)研究災(zāi)變條件下維持分區(qū)通風(fēng)的條件和相應(yīng)措施對(duì)于提高通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的抗災(zāi)能力有著現(xiàn)實(shí)的意義。除巷道布置這一重要但難以調(diào)整的因素之外分區(qū)通風(fēng)及風(fēng)量分配調(diào)節(jié) 主要依靠于風(fēng)門(mén)、風(fēng)窗等通風(fēng)設(shè)施的應(yīng)用其類型、數(shù)量、分布上的合理性是影響通風(fēng)系統(tǒng)合理性的基本因素扇風(fēng)機(jī)及通風(fēng)構(gòu)筑物受礦井生產(chǎn)活動(dòng)及災(zāi)變影響而失去原定功能時(shí)礦井通風(fēng)維持在合理水平上的能力則是通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的重要標(biāo)志。在此基礎(chǔ)上模擬了氫氧燃燒驅(qū)動(dòng)的破膜過(guò)程以及破膜前后壓縮波、稀疏波對(duì)火焰陣面的影響。 煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦礦井安全生產(chǎn)的重要組成 部分煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)能否正常工作與礦井內(nèi)工作環(huán)境條件、生產(chǎn)效率、安全生產(chǎn)密切相關(guān)隨著我國(guó)政府對(duì)各行各業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)管力度的不斷加強(qiáng)尤其對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的要求越來(lái)越高對(duì)煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造提高其運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性、節(jié)能降耗等勢(shì)在必行。 S7200 可編程 邏輯控制器作為監(jiān)控核心，運(yùn)用溫度，壓力，振動(dòng)等傳感器和電量采集單元對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以及各種電量參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。 2 控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)手動(dòng)和自動(dòng)變頻運(yùn)行的切換，使風(fēng)機(jī)處于工頻或變頻運(yùn)行狀態(tài)。 5 用 STEP7Micro/WIN 編程軟件編出 PLC 梯形圖。 2 通風(fēng)系統(tǒng)及主扇風(fēng)機(jī)控制方案 本論文設(shè)計(jì)的礦井主扇風(fēng)機(jī)的控制主要是對(duì)風(fēng)壓、風(fēng)量及瓦斯?jié)舛鹊牡恼{(diào)節(jié)和控制兩部分。 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。 （ 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。（ 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。 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。 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。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。 ??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)。 （ 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。 （ 5）換向柜：兩臺(tái)換向柜，由接觸器組成。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。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。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。 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）。 4）上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為 3040%。 2）國(guó)內(nèi) PLC 生產(chǎn)廠約 30 家，但沒(méi)有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來(lái)件組裝或“貼牌”方式生產(chǎn)根據(jù)系統(tǒng)的要求，選取 S72200 PLC