【正文】 然后，根據(jù)風(fēng)量達(dá)到，求出此風(fēng)壓對(duì)應(yīng)的模擬輸入電壓值。若是，則調(diào)用參數(shù)初始化子程序 0 和模塊連接檢查子程序 1，如果 EM235 和 EM231 模塊連 接有錯(cuò)誤，則程序結(jié)束；如果檢查 EM235 和 EM231 模塊連接無(wú)錯(cuò)誤，則調(diào)用子程序 4 采集電機(jī)定子軸承溫度，振動(dòng)參數(shù)和風(fēng)機(jī)的管網(wǎng)壓力大小。 41 式中： ，―工況點(diǎn) 3 時(shí)出氣風(fēng)壓， Pa； ，―工況點(diǎn) 3 時(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速， r/min； ，―工況點(diǎn) 3 時(shí)變頻器輸出電壓頻率， HZ； ，―工況點(diǎn) 3 時(shí)變頻器輸入模擬電壓， V。令 2900r/min， ， 50Hz， ，根據(jù)風(fēng)機(jī)的比例定律，可求出掘進(jìn)巷道開(kāi)始掘進(jìn)時(shí)，風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的起始速度 / 1744r/min。同時(shí)由于本系統(tǒng)要求 100～ 230V AC 電源， DC24V 輸入，繼電器輸出，選擇 CPU226 中 ES7 2162BD230XB0 型號(hào)?？刂葡到y(tǒng)采用 Siemens S7200 系列 CPU226，同時(shí)外 部擴(kuò)展 EM235 和EM231 模塊。以太網(wǎng)將能逐步勝任那些目前由工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)的控制任務(wù)，基于以太網(wǎng)的工業(yè)控制系統(tǒng)將會(huì)更多地出現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用中，成為一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)、實(shí)用的企業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)方案。在這種控制方式中，要占用 PLC 的一個(gè)通訊接口，如 果 PLC 的通訊接口為 RS232 接口，加一個(gè)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成 RS485 接口就可以了。的改變，可以通過(guò)改變通風(fēng)機(jī)輸入電源的頻率f1 來(lái)改變，這一過(guò)程可以通過(guò)變頻器來(lái)完成。目前，使用最廣泛，效果最好的還是變頻調(diào)速，變頻調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展，使交流電機(jī)調(diào)速困難的問(wèn)題得以解決。當(dāng)周圍溫度變化時(shí)，所使用的儀器導(dǎo)線 鍍銅 將會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。 1％ 6 信號(hào)輸出：電流輸出 4～ 20mA，輸出負(fù)載≤ 500Ω 7 精確度：177。 CYBZI 系列微差壓變送器采用進(jìn)口高精度、高穩(wěn)定性微壓力敏芯片，經(jīng)嚴(yán)格精密的溫度補(bǔ)償，線性補(bǔ)償，信號(hào)放大， V/I 轉(zhuǎn)換，逆極性保護(hù)，壓力過(guò)載限流等信號(hào)處理，將很微小的差壓信號(hào)可靠的轉(zhuǎn)換成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 420mA 電流或 0~10V 電壓 信號(hào)輸出，可測(cè)小于 100Pa的壓力 其主要技術(shù)指標(biāo)： 測(cè)量范圍 03Kpa 零點(diǎn)漂移 %FS4h 測(cè)量介質(zhì) 非腐蝕性氣體 零點(diǎn)溫度漂移 %/CFS 輸出信號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)量程的 倍 非線性 %FS 輸出信號(hào) 420mA 遲滯 %FS 供電 24VDC 重復(fù)性 %FS 精度 % 溫度范圍 20+85 2 風(fēng)量 風(fēng)量參數(shù)是利用風(fēng)機(jī)入口靜壓差及入口溫度計(jì)算得來(lái)的。用戶程序存儲(chǔ)器主要包括用戶程序存儲(chǔ)區(qū)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)二個(gè)部分。主要的調(diào)節(jié)方法或改變風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況有兩大類：改變管網(wǎng)性能曲線和改變通風(fēng)機(jī)性能曲線。 若通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓用靜壓表示，則通風(fēng)機(jī)靜壓有效功率可用下式計(jì)算 : 式中 : ――通風(fēng)機(jī)靜壓有效功率， kW。 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。 2 煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)放化 新推出的集散監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)均采用開(kāi)放系統(tǒng)互連的標(biāo)準(zhǔn)模型、通信協(xié)議或規(guī)程，支持多種互連標(biāo)準(zhǔn)。 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究狀況 國(guó)外很早就對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了研究。本文以一臺(tái)礦用對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)為控制對(duì)象，結(jié)合 PLC 控制技 術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)和組態(tài)監(jiān)控技術(shù)，對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)進(jìn)行了 PLC 控制的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和變頻調(diào)速的設(shè)計(jì)和研究。一旦發(fā)生故障，將會(huì)對(duì)整個(gè)礦區(qū)的生產(chǎn)和安全造成重大影響。近幾年來(lái)，陸續(xù)有幾家大中型企業(yè)開(kāi)始安裝了專用檢測(cè)診斷設(shè)備對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了長(zhǎng)期檢測(cè)。 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。在兩級(jí)的軸流通風(fēng)機(jī)中，有一種性能比較好的軸流通風(fēng)機(jī)―對(duì)旋式軸流通風(fēng)機(jī)，它的一個(gè)葉輪裝在另一個(gè)葉輪的后面，同時(shí)兩個(gè)葉輪的旋轉(zhuǎn)方向彼此相反。因此， Q－ H 曲線和 Q－ N 曲線都是在流量從小到大增加時(shí)先下降，再上升，然后再下降，有兩個(gè)拐點(diǎn)，正常 工作工況點(diǎn)應(yīng)選在 Q－ H 曲線的二次下降段，也就是駝峰點(diǎn)的右側(cè)，它可近似用三次方程來(lái)擬合，但在整個(gè)趨勢(shì)中它和 QH 曲線的擬合方法一樣，選用有兩個(gè)拐點(diǎn)的三次方程，能很好的反映風(fēng)機(jī)工作情況的性能。 可編程控制器的應(yīng)用 PLC 概述 國(guó)際電工委員會(huì) IEC 對(duì) PLC 的定義是：可編程邏輯控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是用來(lái)取代電機(jī)控制的順序繼電器電路的一種器件，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng) 用而設(shè)計(jì)。 2 程序執(zhí)行階段： PLC 根據(jù)讀入的輸入映像寄存器中的信號(hào)狀態(tài)，按一定的掃描原則執(zhí)行用戶編寫的程序，然后 把執(zhí)行結(jié)果存入元件映像寄存器中。 經(jīng)過(guò)比較之后，本系統(tǒng)選擇南京東大測(cè)振儀器廠生產(chǎn)的 MT3T 型電磁式速度傳感器。其性能指標(biāo)如下： 連續(xù)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)工作時(shí)的軸承溫度和電機(jī)的軸承溫度，也是風(fēng)機(jī)工況監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。一般地來(lái)講，將變頻器應(yīng)用在礦井通風(fēng)機(jī)上，具有以下的功能和優(yōu)點(diǎn)： l 可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，及時(shí)滿足礦井生產(chǎn)的風(fēng)量需求，提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，節(jié)省大量的電能損耗。 如果生產(chǎn)要求風(fēng)量從減少到時(shí)，若采用關(guān)小風(fēng)機(jī)管路閥門的方法調(diào)節(jié)，相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性曲線變化到 b，系統(tǒng)工況點(diǎn)也由 A 點(diǎn)變到 B 點(diǎn)。總的來(lái)說(shuō)， PLC 控制變頻器的方式主要有以下三種方式： 1 頻率輸出控制端子的邏輯組合方式 大多數(shù)變頻器都有幾個(gè)不同的頻率輸出控制端子，我們可以通過(guò)變頻器參數(shù)的設(shè)定，設(shè)置控制端子不同的頻率輸出。 遠(yuǎn)程監(jiān)控管理層直接接入礦調(diào)度室，由上位工控機(jī)、打印機(jī)、不間斷電源等設(shè)備組成，提供集中監(jiān)控管理功能，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行工況、故障報(bào)警與分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表生成打印、歷史數(shù)據(jù)記錄管理等操作。 DP 采用雙絞線或光纜作為傳輸介質(zhì)，傳輸速率從。 CPU226 具有 24 輸入 /16 輸出，共 40 個(gè)數(shù)字量 IO 點(diǎn)；有 2 個(gè) RS485 通信 /編程接口；有 PID 控制器，具有 PID 自整定的功能；也有 PPI/MPI 和自由方式通信的能力。它按照專用要求設(shè)計(jì)，并使用內(nèi)部功能互聯(lián)（ BiCo）技術(shù)，具有高度可靠性和靈活性。根據(jù)此線性關(guān)系，可以求出風(fēng)機(jī)達(dá)到需要調(diào)整的轉(zhuǎn)速時(shí)，變頻器需要的模擬輸入電壓值。其擬合方程是把采集的不同出氣風(fēng)壓轉(zhuǎn)換到工頻風(fēng)壓，然后根據(jù)風(fēng)機(jī)工頻的壓力流量特性曲線方程求出所對(duì)應(yīng)的風(fēng)量值，對(duì)理論計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合求得的。 圖 13 子程序 0 與子程序 1 流程圖 子程序 2 和 3 程序流程 子程序 2 和 3 的程序流程如圖 1 所示。組態(tài)王 為系統(tǒng)工程師提供了集 。若有錯(cuò)，則控制系統(tǒng)的主程序立即結(jié)束；若無(wú)錯(cuò)，則進(jìn)行子程序 3 和 4 的調(diào)用。該擬合方程是根據(jù)以上所述算法，理論計(jì)算出不同出氣風(fēng)壓對(duì)應(yīng)的變頻器模擬輸入電壓 值，然后對(duì)這些理論數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合求得的。最后，再根據(jù)風(fēng)機(jī)的比例定律，求出風(fēng)量達(dá)到設(shè)定的 ，風(fēng)機(jī)需要調(diào)整的轉(zhuǎn)速大小。使用 V/F 控制方式的變頻器來(lái)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。同時(shí)，還要考慮 PLC 的存儲(chǔ)容量，還要留有 30%一 50%的裕量。其互連模型如圖 7 所示： 圖 7 現(xiàn)場(chǎng)總線與以太網(wǎng)互聯(lián) 網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)現(xiàn)方法 本系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線采用 PROFIBUSDP 總線。 中央控制層由帶有以太網(wǎng)接口的 PLC 組成， PLC 作為總站，就地站以及遠(yuǎn)程輸入站作為從站，采用 PROFIBUSDP 現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互連，節(jié)省了大量的 A/D 等傳輸和轉(zhuǎn)換模塊。 3 中間直流環(huán)節(jié) 中間直流環(huán)節(jié)又稱為中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，這是因?yàn)槟孀兤鞯呢?fù)載多為感性負(fù)載，其功率因數(shù)小于 1，使得在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間存在著無(wú)功率的交換。 圖 4 風(fēng)機(jī)及管網(wǎng)的 H－ Q 特性曲線圖 圖 4 中曲線 1 為風(fēng)機(jī)開(kāi)始調(diào)節(jié)前的風(fēng)壓一風(fēng)量 H 一 Q 特性曲線，曲線 a 為管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線 管網(wǎng)阻力最小 。 變頻調(diào)速 變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用概述 近幾年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻器的價(jià)格不 斷下降，其可靠性和功能性得到了不斷提高和完善，使其在水泵、風(fēng)機(jī)、電梯等設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。該傳感器利用金屬鉑在溫度變化時(shí)自身阻值也隨之改變的特性來(lái)測(cè)量溫度，能夠準(zhǔn)確的測(cè)出軸承或定子的溫度并將它們傳給 PLC 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)中存在溫度梯度時(shí)，所測(cè)得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。 常用的振動(dòng)測(cè)量傳感器有電渦流式傳感器、速度式傳感器、加速度式傳感器。 PLC 的工作原理 PLC 采用一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式即循環(huán)掃描技術(shù)，循環(huán)掃描技 術(shù)是指當(dāng) PLC 投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段 輸入采樣，用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。由于高壓變頻器發(fā)展，煤礦主通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于在節(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)，還能實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的軟啟動(dòng)和保護(hù)等要求，已開(kāi)始應(yīng)用在風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中。因此與離心式風(fēng)機(jī)相比，軸流式風(fēng)機(jī)應(yīng)當(dāng)在管路暢通下開(kāi)動(dòng)，盡管如此當(dāng)啟動(dòng)與停車時(shí)，總是會(huì)經(jīng)過(guò)最低流量的，所以軸流式風(fēng)機(jī)所配用電機(jī)要有足夠的裕量。 礦井主扇風(fēng)機(jī) 礦井主扇風(fēng)機(jī)概述 礦井通風(fēng)機(jī)按結(jié)構(gòu)來(lái)分，有離心通風(fēng)機(jī)和軸流通風(fēng)機(jī)，目前礦上使用最多的是軸流通風(fēng)機(jī)。 本論文的主要工作和安排 本論文以礦井對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，以西門子 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)。目前大部分廠家只對(duì)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)測(cè)，或是對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)易的診斷。 關(guān)鍵詞： PLC 控制；變頻調(diào)速技術(shù)； 礦井通風(fēng)機(jī)； 組態(tài)王軟件； ABSTRACT As the key ponent of coal mine safety， mine ventilation system plays an important role in coal mine safety. It is one of the main equipments in the system. So research and design of its variable frequency speed regulation system with PLC control have good economic benefits. It not only improves the mechanical and automatic level of coal production, but also saves large electrical energy. Mine main ventilator monitoring system includes testing and adjusting air volume fan control in two parts. In this paper, a rotating axial flow fan of mine as a control object， bined with PLC control， frequency conversion technology and configuration monitoring technology ， PLC control of the mine fan was the state of monitoring and frequency control design and research. Monitoring system uses the host puter plus lower machine design patterns. High reliability and lower machine using programmable logic controller， through a variety of sensors and realtime monitoring of power a