【正文】 最后，我要向能在百忙之中抽時(shí)間對(duì)我的設(shè)計(jì)報(bào)告進(jìn)行審閱、評(píng)議和對(duì)我答辯進(jìn)行評(píng)判的老師們表示衷心的感謝！謝謝大家！參考文獻(xiàn)［1］殷洪義．可編程控制器選擇、設(shè)計(jì)與維護(hù)［M］ ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022［2］周九寧．可編程控制器在礦山設(shè)備中的應(yīng)用［J］ ．采礦技術(shù)，2022，4(1)：45—46［3］彭桂力，劉知貴．集中供熱鍋爐控制系統(tǒng)的 PLC控制［J］ ．電力自動(dòng)化設(shè)備，2022(9)：75．77［4］馬寧，孔紅．S7300PLC 和 MM440變頻器的原理與應(yīng)用［M］ ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022［5］許明，言自行，劉堅(jiān)．大型泵機(jī)組狀態(tài)監(jiān)測(cè)及工況調(diào)控系統(tǒng)的研制［J］ ．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2022，［6］徐國(guó)林．PLC 應(yīng)用技術(shù)［M］ ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022［7］陳建明，等．電氣控制與 PLC應(yīng)用［M］ ．北京：電子工業(yè)出版社，2022［8］李國(guó)厚，楊青杰，余澤通．球磨機(jī)潤(rùn)滑站控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］ ．金屬礦山，2022(9)：7475［9］丁紀(jì)凱，許逸舟．基于 PLC和現(xiàn)場(chǎng)總線的污水處理系統(tǒng)［J］ ．機(jī)電一體化，2022(1)：80．83［10］吳中立．礦井通風(fēng)與安全［M］ ．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1989：138［11］傅貴，秦躍平，楊偉民，等．礦井通風(fēng)系統(tǒng)分析與優(yōu)化［M］ ．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995：［12］高廣軍，賈世勝，朱學(xué)軍，等．通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整中常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策［J］ 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PLC設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的在線監(jiān)測(cè)及控制，通過(guò)與中央控制室工業(yè)控制計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，解決了以前此類系統(tǒng)都存在的問(wèn)題：系統(tǒng)過(guò)于簡(jiǎn)單，部分關(guān)鍵參數(shù)(如風(fēng)機(jī)流量)監(jiān)測(cè)精度較低，監(jiān)測(cè)內(nèi)容不全面，未與調(diào)度中心進(jìn)行信息系統(tǒng)集成等等?？梢员M可能保證風(fēng)機(jī)的安全，高效、穩(wěn)定運(yùn)行。在設(shè)計(jì)中以風(fēng)機(jī)房為實(shí)施對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)房的無(wú)人值守自動(dòng)化監(jiān)控和管理的設(shè)計(jì)和改造。通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了主通風(fēng)機(jī)性能及狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本設(shè)計(jì)采用西門(mén)子 S7－200 PLC 設(shè)計(jì)礦井主扇風(fēng)機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。另外還可以根據(jù)需要配置相應(yīng)的通信模塊，很方便地組成集散式控制系統(tǒng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的推廣價(jià)值。在通風(fēng)機(jī)的日常生產(chǎn)中，通風(fēng)的流量是一個(gè)十分重要的參數(shù)，所以在本設(shè)計(jì)中，使用了專門(mén)的風(fēng)量測(cè)量的裝置，通過(guò)由匯博自動(dòng)化儀表公司生產(chǎn)的 HB1151系列電容式差壓/壓力/絕壓變送器將風(fēng)道差壓信號(hào)和絕壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成 4～20mA 的電流信號(hào)送入PLC。全部送到 PLC柜內(nèi)安裝的由匯博自動(dòng)化儀表公司生產(chǎn)的帶有 485串口通信能力的 16路溫度巡監(jiān)儀。流體溫度由裝在風(fēng)道內(nèi)的由匯博自動(dòng)化儀表公司生產(chǎn)的 WB系列溫度變送器。溫度參數(shù)包括風(fēng)機(jī)四臺(tái)電機(jī)前后軸溫，三相定子溫度和兩個(gè)風(fēng)道的流體溫度。振動(dòng)參數(shù)包括四臺(tái)電機(jī)的前水平，前垂直，后水平，后垂直的振動(dòng)參數(shù)。下表為風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所需的輸入輸出量。 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)所需監(jiān)控的輸入輸出量在風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，我們需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的前后軸溫、三相定子溫度、風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的振動(dòng)參數(shù)，電機(jī)電流、電壓、有功、無(wú)功功率等一系列的參數(shù)。根據(jù)以上參數(shù)可求得風(fēng)機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，再根據(jù)相似原理?yè)Q算至規(guī)定狀態(tài)下即可繪制通風(fēng)機(jī)的性能曲線。根據(jù)流體機(jī)械的原理有： AVQ?PdIId??2j?cdNQ/?J——流量 A——流量測(cè)量截面積V——流量測(cè)量截面積的平均流速P——風(fēng)機(jī)全壓 P2——風(fēng)機(jī)出口靜壓d2——風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓 I——風(fēng)機(jī)入口靜壓I——風(fēng)機(jī)入口動(dòng)壓 j——風(fēng)機(jī)靜壓N——風(fēng)機(jī)軸功率 Nd——電機(jī)有功功率?d——電機(jī)效率、由損耗分析法求得。通風(fēng)機(jī)性能監(jiān)測(cè)原理：通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)主要有流量、全（靜）壓、軸功率、全（靜）壓效率、轉(zhuǎn)速等。7．操作簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。5．選用了可靠性好、精度高的傳感（變送）器。3．采用了多種抗干擾措施，因此系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確。圖 風(fēng)機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)圖主要特點(diǎn)如下：1．采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，功能強(qiáng)大，智能化程度高；以圖形界面顯示工作狀態(tài)，畫(huà)面豐富，直觀生動(dòng)。7 礦井通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)本系統(tǒng)以工業(yè)控制 PLC為核心，主要由信號(hào)測(cè)取裝置和傳感（變送）器、上位機(jī)及通訊裝置及其他設(shè)備組成。 通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行方式本系統(tǒng)共有三種運(yùn)行方式可供選擇，即“就地” ， “遠(yuǎn)控” ， “自動(dòng)“；在觸摸屏上我們可以選擇就地或遠(yuǎn)控兩種方式；就地：就地就是在現(xiàn)場(chǎng)的觸摸屏上進(jìn)行操作，因我們采用的是西門(mén)子的 PLC與其觸摸屏進(jìn)行通訊，接口兼容性好并且穩(wěn)定，所以此種操作方式最可靠；遠(yuǎn)控：遠(yuǎn)控就是在集控室中進(jìn)行高低壓開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程遙合、遙分，此種工作方式由于受到線路通訊及上位機(jī)軟件的影響，反應(yīng)時(shí)間上受到一定的影響，但是由于我們軟件的穩(wěn)定性很高，并且采用光纜進(jìn)行信息的傳輸，所以還是可以保證風(fēng)機(jī)正常的運(yùn)行和操作，而且由于其遠(yuǎn)程控制，其方便性大大增強(qiáng)；自動(dòng)控制：自動(dòng)控制仍然是遠(yuǎn)控的一種，就是在無(wú)人操作的情況下，若是風(fēng)機(jī)的運(yùn)行出現(xiàn)了故障，能自動(dòng)啟動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)機(jī)，并且自動(dòng)調(diào)整風(fēng)量到設(shè)定的值，而不會(huì)由于停風(fēng)而影響到煤礦的正常生產(chǎn)。在運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)的控制，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)報(bào)警、曲線和報(bào)表功能。中央控制層： 中央控制層由帶有以太網(wǎng)接口的 西門(mén)子 S7200系列 PLC組成，通過(guò) PLC完成對(duì)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理，以及與控制中心的實(shí)時(shí)通信。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置圖 。 通風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用集中管理、分散控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。7. 上述監(jiān)測(cè)參數(shù)通過(guò)通信線路傳送到集控室上位機(jī)，經(jīng)上位機(jī)接入礦局域網(wǎng)。 5. 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通風(fēng)機(jī)氣動(dòng)參數(shù)：負(fù)壓、流量、全（靜）壓、全（靜）壓效率、軸功率。2．實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)配用電機(jī)的電氣參數(shù)：電流、電壓、功率。風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行信息需傳輸?shù)郊厥遥员阌诩皶r(shí)進(jìn)行調(diào)度管理?？刂葡到y(tǒng)分為風(fēng)機(jī)變電站的監(jiān)控和風(fēng)機(jī)各種參數(shù)的測(cè)量?jī)蓚€(gè)部分。選用了變送器專用電源，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。3）系統(tǒng)抗干擾措施所用變送器為電流輸出，傳輸信號(hào)采用屏蔽電纜，以減弱電磁耦合干擾。 信號(hào)采集設(shè)備1）變送器的選用全部選擇高精度的變送器將一次信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 0～20mA 電流。 振動(dòng)的監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)軸承的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷功能及原理：通過(guò)速度傳感器測(cè)量軸承的振動(dòng)峰值、均方根值或均值，將這些測(cè)量值與事先標(biāo)定出的允許門(mén)檻值作比較，指示出軸承運(yùn)行情況的正常與否。測(cè)量前在電動(dòng)機(jī)或主要通風(fēng)機(jī)軸頭上加裝一硬紙圓盤(pán)，黑白相間地涂滿數(shù)個(gè)扇形。由于高壓開(kāi)關(guān)采用南瑞的綜保裝置，可以實(shí)現(xiàn)電量參數(shù)的采集和線路的保護(hù)，所以電氣參數(shù)通過(guò)和南瑞綜保的 485串行通訊得到。用干凈、暢通、不漏氣的軟管，將皮托管的正負(fù)接頭與壓差計(jì)的正負(fù)接頭對(duì)應(yīng)連接，測(cè)量動(dòng)壓。在流速均勻的測(cè)定斷面安裝支撐架和皮托管。用皮托管和壓差計(jì)測(cè)風(fēng)，壓差計(jì)的種類很多，測(cè)定動(dòng)壓宜采用單管傾斜式壓差計(jì)，它操作方便、易于讀數(shù)。為此我們選擇了工程監(jiān)測(cè)方法，如阿鈕巴管組，文丘里管等，即利用流量與差壓存在對(duì)應(yīng)關(guān)系這一物理現(xiàn)象監(jiān)測(cè)流量。同理，若采取分點(diǎn)布置若干流量計(jì)也難以實(shí)行。第三，煤礦通風(fēng)斷面大多達(dá) 10m左右，如此大口徑的流量計(jì)不僅少見(jiàn)，而且價(jià)格太貴，無(wú)論技術(shù)上還是經(jīng)濟(jì)上均不可行。第一，煤礦主通風(fēng)機(jī)的流量監(jiān)測(cè)只能放在地面，但地面缺少較長(zhǎng)的平直段，所以限制了標(biāo)準(zhǔn)流量?jī)x表的應(yīng)用。流量測(cè)量一般在符合要求的平直段如井下總回卷內(nèi)巷進(jìn)行，煤礦主要選用機(jī)械表皮托管等標(biāo)準(zhǔn)儀表，分點(diǎn)布置測(cè)量流量。 流量的監(jiān)測(cè)（1）風(fēng)量給定及依據(jù)根據(jù)《煤礦礦井采礦設(shè)計(jì)手冊(cè)》中，采用壓入式通風(fēng)方式計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：Vy=，其中 Vy：壓入通風(fēng)量計(jì)算，m3/min Q:爆破裝藥量，Kg，為 54Kg； S:隧洞斷面面積，m2，斷面面積按照 m2； L:隧洞長(zhǎng)度，m，施工支洞長(zhǎng)按照 670m t：通風(fēng)時(shí)間,min，最大通風(fēng)時(shí)間按照 60min計(jì)算，根據(jù)上述計(jì)算的工作面需要風(fēng)量要求，進(jìn)行局部通風(fēng)機(jī)風(fēng)量的給定。表 工程值與數(shù)字量對(duì)應(yīng)關(guān)系溫度值（℃） 數(shù)字量 電壓值（V）120 125 85 90 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換公式為： (yAL)/(AHAL)=(X0)/(655350) y:轉(zhuǎn)換過(guò)后的工程值（多少電流）AH：工程值的上限（電流的上限）AL：工程值的下限（電流的下限）X：工程轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量值（電流轉(zhuǎn)換后的數(shù)字值）若數(shù)據(jù)格式為單極性，模擬量信號(hào)的類型為電壓信號(hào)，滿量程為 0～10V，那么根據(jù)公式 1可得軸承溫度和定子溫度報(bào)警溫度和跳閘溫度所對(duì)應(yīng)的數(shù)量和電壓的關(guān)系如表 3所示。若輸入電壓范圍為 0～10V 的模擬量信號(hào)，則對(duì)應(yīng)的數(shù)字量結(jié)果應(yīng)為 0～32022 或需要的數(shù)字。定子溫度保護(hù)設(shè)置 120℃為報(bào)警溫度，125℃為跳閘溫度。綜合所選用的風(fēng)機(jī)組自身特性和國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置了風(fēng)機(jī)組軸承溫度和定子溫度報(bào)警溫度和跳閘溫度。假設(shè)礦井內(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，PLC 通過(guò)控制變頻器，工作通風(fēng)機(jī)與備用通風(fēng)機(jī)循環(huán)工作，由礦井的氣壓參數(shù)通過(guò) PLC運(yùn)算去控制變頻器來(lái)達(dá)到風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的控制；當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)事故，或礦井內(nèi)的氣壓低于設(shè)定的某個(gè)氣壓參數(shù)時(shí)，VD128 的壓力值與工頻壓力值 VD136進(jìn)行比較，若 VD128小于或等于 VD136的值，則當(dāng)前運(yùn)行通風(fēng)機(jī)將由變頻轉(zhuǎn)到工頻運(yùn)行，此時(shí)如果仍滿足不了通風(fēng)的需要時(shí)，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，另外，接入的備用通風(fēng)機(jī)根據(jù)礦井的氣壓參數(shù)進(jìn)行變頻運(yùn)行，加大對(duì)礦井內(nèi)的通風(fēng)量，直至礦井內(nèi)的氣壓生至設(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。中斷子程序如圖 8所示。程序圖如圖 。圖 PID 參數(shù)設(shè)置其設(shè)置調(diào)用了壓力子程序見(jiàn)附圖。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)的模擬壓力信號(hào)變換成統(tǒng)一的1～10V直流電壓信號(hào)，送人A／D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)镻LC內(nèi)部能識(shí)別的二進(jìn)制信號(hào)。偏差由定量（SP，希望值）與過(guò)程變量（PV，實(shí)際值）之差來(lái)確定。因此，對(duì)于速度、位置等快過(guò)程擴(kuò)溫度、化工合成等慢過(guò)程，PID控制都具有良好的實(shí)際效果。所謂的PID就是比例、積分、微分的總稱。對(duì)雙吸風(fēng)口的離心式風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)道分支一倍葉輪直徑處的穩(wěn)定處的穩(wěn)定風(fēng)流中測(cè)量。通常軸流式主要通風(fēng)機(jī)可在距離進(jìn)風(fēng)口一倍葉輪直徑處測(cè)量。礦井自然風(fēng)壓的計(jì)算但是礦井進(jìn)、回風(fēng)井的空氣柱的的容重差（容重差又主要由溫度差造成）以及高影響，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮自然風(fēng)壓對(duì)主扇的影響。只有當(dāng)瓦斯?jié)?VD196的存儲(chǔ)值下降到小于瓦斯?jié)舛葓?bào)警上線時(shí)，PLC 才恢復(fù)風(fēng)機(jī)組再次啟動(dòng)并將風(fēng)機(jī)組運(yùn)行工作。同時(shí)并發(fā)出報(bào)警。以警示工作人員工作面瓦斯涌出量已有安全隱患，做好排放瓦斯的準(zhǔn)備。本設(shè)計(jì)用到的瓦斯?jié)舛葌鞲衅鳛?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。 瓦斯爆炸界限并不是固定不變的，它還受溫度、壓力以及煤塵、其它可燃性氣體、惰性氣體的混入等因素的影響。瓦斯爆炸界限為 5%～16% 。每調(diào)節(jié)工況一次測(cè)量三次，取其算術(shù)平均值來(lái)計(jì)算。開(kāi)始數(shù)據(jù)采集子程序DD0 ?F1