【正文】 KGJ16B 型，其性能參數(shù)見(jiàn)硬件設(shè)計(jì)部分，瓦斯?jié)舛葌鞲衅鲗⑦B續(xù)變化的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)轉(zhuǎn)換為4～20 毫安的電流，然后經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換模塊 EM235，通過(guò)其內(nèi)部的采樣、濾波，轉(zhuǎn)換為PLC能識(shí)別的二進(jìn)制信號(hào)存儲(chǔ)到 VD196中。開(kāi)始數(shù)據(jù)采集子程序DD0 ?F1F2?風(fēng)機(jī)輪休控制子程序是否手動(dòng) 轉(zhuǎn)手動(dòng)控制風(fēng)機(jī)連鎖停止并報(bào)警兩組風(fēng)機(jī)同時(shí)運(yùn)行結(jié)束F1F2?YNYNNYYN空氣密度測(cè)定分別用空盒氣壓計(jì)、水銀溫度計(jì)、濕度計(jì)測(cè)量大氣物理?xiàng)l件、大氣壓力、溫度和濕度，然后計(jì)算空氣的密度。5 軟件設(shè)計(jì)該系統(tǒng)除部分為順序控制外，從總體上來(lái)看具有隨機(jī)離散控制的特點(diǎn)。MICROMASTER 440是泵和風(fēng)機(jī)類專用變頻器，擴(kuò)展功能強(qiáng)．CPU224 集成了 14點(diǎn)輸入 10點(diǎn)輸出，共有 24點(diǎn)數(shù)字量 I/0，其模擬量擴(kuò)展模塊具有較大的適應(yīng)性和靈活性，且安裝方便，滿足設(shè)計(jì)需要。因氣體在葉輪內(nèi)的流動(dòng)主要是在徑向平面內(nèi)。 離心風(fēng)機(jī)廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風(fēng)、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風(fēng)和引風(fēng)；空氣調(diào)節(jié)設(shè)備和家用電器設(shè)備中的冷卻和通風(fēng)；谷物的烘干和選送；風(fēng)洞風(fēng)源和氣墊船的充氣和推進(jìn)等。啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉調(diào)節(jié)門(也叫前導(dǎo)器)，具有啟動(dòng)功率較小，啟動(dòng)容易的特點(diǎn)?；蛘?，也可從電機(jī)的輸出功率由下式計(jì)算 ??cos3UIP? (2) 式中，P 為額定輸出功率（KW） ；U 為額定電壓（KV） ；I為額定電流（A） ；η 為電機(jī)效率；s為功率因數(shù)。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT三相橋式逆變器，且輸出為 PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無(wú)功功率。表 PLC I/O 接口分配表輸入 輸出序 號(hào) 名稱 地址 序號(hào) 名稱 地址1 A風(fēng)機(jī) 1電機(jī)狀態(tài) 1 故障顯示 2 A風(fēng)機(jī) 2電機(jī)狀態(tài) 2 中高氣壓顯示 3 B風(fēng)機(jī) 1電機(jī)狀態(tài) 3 低氣壓顯示 4 B風(fēng)機(jī) 2電機(jī)狀態(tài) 4報(bào)警 5 A風(fēng)機(jī)控制開(kāi)關(guān) 5 繼電器 KM1 6 B風(fēng)機(jī)控制開(kāi)關(guān) 6 繼電器 KM2 7 消音開(kāi)關(guān) 7 繼電器 KM3 8 自動(dòng)開(kāi)關(guān) 8 繼電器 KM4 9 手動(dòng)開(kāi)關(guān) 9 A風(fēng)機(jī) 1電機(jī)運(yùn)行顯示10 停止按鈕 10 A風(fēng)機(jī) 2電機(jī)運(yùn)行顯示11 氣壓信號(hào) 11 B風(fēng)機(jī) 1電機(jī)顯示 12 瓦斯信號(hào) 12 B風(fēng)機(jī) 2電機(jī)顯示 13 手動(dòng)狀態(tài)顯示 14 自動(dòng)狀態(tài)顯示 15 瓦斯?jié)舛戎? I/O 接線圖圖 I/O 接線圖 變頻器異步電動(dòng)機(jī)是電力、化工等生產(chǎn)企業(yè)最主要的動(dòng)力設(shè)備。（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)?！　。?）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。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。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，I/O 數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。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。（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。 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)。 礦井主扇風(fēng)機(jī)的控制方案 礦井主扇風(fēng)機(jī)概述地面主扇風(fēng)機(jī)其整體性好，并且采用內(nèi)置防爆電機(jī)拖動(dòng),不受外界干擾。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。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)。（2）模擬量壓力輸入經(jīng) PID運(yùn)算，輸出模擬量控制變頻器。7 模擬風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況，用組態(tài)王軟件繪制煤礦主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主界面和PLC 控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)主界面。本論文還討論了利用變頻器控制通風(fēng)機(jī)的變頻運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的高效節(jié)能運(yùn)行。目前煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，大多仍采用繼電、接觸器控制系統(tǒng)，但這種控制系統(tǒng)存在著體積大、機(jī)械觸點(diǎn)多、接線復(fù)雜、可靠性低、排除故障困難等很多的缺陷；如果工作通風(fēng)機(jī)不采用變頻控制，那么礦井通風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法，只能依靠?jī)蓚€(gè)垂直風(fēng)門提起的高度，和調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)扇葉的數(shù)量和角度。我國(guó)瓦斯爆炸頻發(fā)許多爆炸力學(xué)工作者對(duì)氣相爆轟進(jìn)行過(guò)深入研究瓦斯爆炸方面的文獻(xiàn)十分豐富但現(xiàn)有的成果與煤礦井下的實(shí)際尚有較大差距如井下特有的結(jié)構(gòu)設(shè)施、巷道特征等等研究煤礦井下結(jié)構(gòu)設(shè)施與瓦斯爆轟波及沖擊波相互作用的成果較少井下通風(fēng)設(shè)施抗爆強(qiáng)度的理論研究基本是空白現(xiàn)有的文獻(xiàn)多限于事故現(xiàn)象的簡(jiǎn)單描述。因此礦井通風(fēng)系統(tǒng)的合理性、可靠性和抗災(zāi)能力分析對(duì)于防止通風(fēng)瓦斯及煤層自燃等意外的出現(xiàn)對(duì)于礦井預(yù)防處理通風(fēng)瓦斯意外及災(zāi)變的能力對(duì)于提高礦井安全管理水平均有著重要的作用。 8．可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井，采區(qū)應(yīng)盡量獨(dú)立通風(fēng)，不宜合并一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)。采用機(jī)械通風(fēng)的礦井，自然風(fēng)壓也是始終存在的，而且也并在各個(gè)時(shí)期內(nèi)影響著礦井的通風(fēng)工作，在通風(fēng)管理工作中應(yīng)給予充分重視。礦井通風(fēng)方式有串聯(lián)通風(fēng)和并連通風(fēng)兩種。根據(jù)瓦斯、煤層自燃和高溫等影響礦井生產(chǎn)安全的主要因素對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的要求，為了便于管理、設(shè)計(jì)和檢查，把礦井通風(fēng)系統(tǒng)分為一般型、降溫型、防火型、排放瓦斯型、防火及降溫型、排放瓦斯及降溫型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯與防火及降溫型幾種，依次為 18八個(gè)等級(jí)。 （2）機(jī)械通風(fēng)：利用扇風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)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)方法叫做機(jī)械通風(fēng)。7．裝有箕斗的井筒不應(yīng)作為主要進(jìn)風(fēng)井。但是現(xiàn)在仍有大量開(kāi)采多年的老礦系統(tǒng)極為復(fù)雜大量新井產(chǎn)能的高度集中造成了系統(tǒng)新的隱患礦井在日常生產(chǎn)中所遵從的分區(qū)通風(fēng)格局抗災(zāi)能力不足在強(qiáng)烈的擾動(dòng)面前有可能形成嚴(yán)重的風(fēng)流紊亂因而需要有預(yù)先的判斷和分析礦井主扇和通風(fēng)構(gòu)筑物作為礦井通風(fēng)系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分其參數(shù)選取、布局、可靠性等均對(duì)系統(tǒng)的合理運(yùn)行起著重要的作用。礦井通風(fēng)是一個(gè)古老的技術(shù)領(lǐng)域但對(duì)災(zāi)變條件下維持分區(qū)通風(fēng)的相關(guān)技術(shù)、特別對(duì)于瓦斯爆炸與通風(fēng)系統(tǒng)的相互作用缺乏必要的理論與實(shí)驗(yàn)研究。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。同時(shí)，利用 PLC 和上位機(jī)之間的通信實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的在線監(jiān)控。6 用 PROFIBUSDP 現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)完成對(duì) PLC 通信網(wǎng)絡(luò)的組建。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。下圖是通風(fēng)系統(tǒng)原理框圖。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?，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)，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。 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)。電機(jī)安裝了三相定子和前后軸承溫度傳感器。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。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。除了上述通用 I/O外，還有特殊 I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。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） 。 典型的 PLC 產(chǎn)品（1）國(guó)外施耐德公司， Quantum、Premium、Momentum 等；羅克韋爾（AB 公司） ，SLC、MicroLogix、Control Logix 等；西門子公司， SIMATIC S7400/300/200 系列；GE公司日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。這 6個(gè)操作鍵分別是自動(dòng)方式開(kāi)關(guān)、手動(dòng)方式開(kāi)關(guān)、停機(jī)按鈕、消音按鈕及 2個(gè)在手動(dòng)控制下控制通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的按鈕開(kāi)關(guān)，4 個(gè)開(kāi)關(guān)量傳感器為拖動(dòng)通風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)電機(jī)和增風(fēng)速電機(jī)發(fā)生堵轉(zhuǎn)故障時(shí)熱繼電器的控制開(kāi)關(guān)，其中擴(kuò)充了 1個(gè) EM231的模擬量輸入模塊，主要是用于轉(zhuǎn)換氣壓信號(hào)和瓦斯?jié)舛刃盘?hào)的。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4個(gè)部分組成。電動(dòng)機(jī)的型號(hào)確定后，其額定電流可以從制造商提供的樣本中查到。該系列離心式通風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是特性曲線較平緩、無(wú)駝峰、運(yùn)行噪聲較小、效率高。離心風(fēng)機(jī)的作用：離心風(fēng)機(jī)是依靠輸入的機(jī)械能，提高氣體壓力并排送氣體的機(jī)械，它是一種從動(dòng)的流體機(jī)械。由于葉片對(duì)氣體的動(dòng)力作用，氣體壓力和速度得以提高，并在離心力作用下沿著葉道甩向機(jī)殼，從排氣口排出。該系統(tǒng)的核心是 S7200（CPU224）和 MICROMASTER 440。圖 系統(tǒng)控制電路（2）PLC 及變頻器控制模塊電路 PLC及變頻器控制模塊是本系統(tǒng)的核心，它包括時(shí)間控制電路、故障報(bào)警保護(hù)電路、斷相相序保護(hù)電路。系統(tǒng)的流程圖如下 圖 系統(tǒng)總流程圖 通風(fēng)系統(tǒng)的主要參數(shù)監(jiān)控礦井主要通風(fēng)機(jī)裝置性能測(cè)試工作是復(fù)雜多變的，涉及主要通風(fēng)機(jī)裝置進(jìn)、出口空氣的溫度和濕度、大氣壓等氣象參數(shù)，風(fēng)壓參數(shù)、流經(jīng)主要通風(fēng)機(jī)前后的風(fēng)量，電氣參數(shù)，還有電動(dòng)機(jī)和主要通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)效率等參數(shù)。瓦斯?jié)舛瓤刂撇糠趾蜏囟瓤刂撇糠窒嗨?。圖 瓦斯?jié)舛瓤刂瞥绦?壓力的監(jiān)測(cè)（1）風(fēng)壓給定及依據(jù)在通風(fēng)中所稱的風(fēng)壓是指單位體積的空氣所具有的能量，按其類型可分為靜壓、動(dòng)壓和全壓，其單位為 Pa。PID運(yùn)算中的積分作用可以消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，提高精度，加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變化的能力，而身分作用可以克服慣性滯后，提高抗干擾能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。PID 參數(shù)設(shè)置好后要分別對(duì)壓力設(shè)定值、增益值、采樣值、積分時(shí)間和微分時(shí)間進(jìn)行填表。軸承溫度保護(hù)設(shè)置 85℃為報(bào)警溫度，90℃為跳閘溫度。（2）風(fēng)量測(cè)定風(fēng)量指單位時(shí)間內(nèi)通風(fēng)機(jī)吸入的氣體的體積稱為通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，以 Q表示，單位為 m3/min。綜上所述確定合理的流量監(jiān)測(cè)手段是非常關(guān)鍵的，同時(shí)滿足上述要求也是比較困難的。 電氣參數(shù)的測(cè)量與監(jiān)測(cè)電氣參數(shù)指配套電機(jī)的負(fù)載和空載的電流、電壓、勵(lì)磁電流和電壓、功率、功率因數(shù)等。2）軟件設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。系統(tǒng)的主要功能有： 1．實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與風(fēng)機(jī)主輔設(shè)備控制的一體化。整個(gè)系統(tǒng)分為三層，即現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量控制層，中央控制層和遠(yuǎn)程監(jiān)控層。在我們的集控室的風(fēng)機(jī)控制界面上有一個(gè)自動(dòng)/半自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，當(dāng)我們?cè)谟|摸屏上設(shè)置了遠(yuǎn)控方式時(shí)，此開(kāi)關(guān)才會(huì)有效，當(dāng)我們選擇自動(dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)，不管是現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏，還是集控室，都不能進(jìn)行控制，只能進(jìn)行監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)；當(dāng)我們選擇半自動(dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)進(jìn)入半自動(dòng)運(yùn)行方式，此時(shí)，可以用集控室的控制終端進(jìn)行控制；當(dāng)我們把現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏打到就地時(shí)，就只能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的觸摸控制。6．軟件設(shè)計(jì)安全性高。各參數(shù)的監(jiān)測(cè)原理如下。其中，電機(jī)的前后軸溫和三相定子溫度是由裝在風(fēng)機(jī)內(nèi)部的 PT100測(cè)量得到的。主扇風(fēng)機(jī)是煤礦的四大固定設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著向井下輸送新鮮空氣，排出粉塵和污濁氣流的重任?？梢詫?duì)各種影響安全生產(chǎn)的情況實(shí)現(xiàn)及時(shí)報(bào)警