【正文】 4臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)智能型電控柜（包括西門子變頻器、 PLC、交流接觸器、繼電器等），一套壓力傳感器、斷相相序保護(hù)裝置以及供 電主回路等構(gòu)成。由用戶程序?qū)崿F(xiàn) USS協(xié)議與兩臺(tái) MM430 變頻器通信。采用西門子 Profibus 屏蔽電纜及 9 針 D 形網(wǎng)絡(luò)連接頭。系統(tǒng)采用總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，兩臺(tái)變頻器采用總線接插件連入總線?；蛘撸部蓮碾姍C(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； ?cos 為功率因數(shù)。故應(yīng)考慮選擇變頻器的額定電流大于或等于電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的最大電流 [5]。確定變頻器容量的主要依據(jù)是輸出電流，其原則為：變頻器的輸出額定電流應(yīng)大于或等于電機(jī)的額定電流。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好 的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過(guò)載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場(chǎng)合。 風(fēng)機(jī)的用途：一般用于高壓強(qiáng)制通風(fēng)，如冶煉、送料、礦井、隧道、地下室、鐵路等，亦可輸送空氣及其它無(wú)腐蝕性、不含粘性物質(zhì)、非易燃、易爆之氣體，介質(zhì)溫度最高不超過(guò)八十度，介質(zhì)中硬質(zhì)顆粒物中大于 150mg/m3。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。風(fēng)機(jī)動(dòng)力設(shè)備的傳統(tǒng)控制方法是通過(guò)手動(dòng)或繼電器控制，存在可靠性和靈活性較差的問(wèn)題，比如：由于電機(jī)的容量大，就存在啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、啟動(dòng)電流大、運(yùn)行安全可靠性差等問(wèn)題，為了解決這些問(wèn)題，需要采取在啟動(dòng)離心風(fēng)機(jī)時(shí)減少啟動(dòng)負(fù)荷、通過(guò)星 — 三角降壓?jiǎn)?dòng)來(lái)降低啟動(dòng)電流、進(jìn)行安全互鎖控制等措施。從電動(dòng)機(jī)一側(cè)正視，葉輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稱為右旋轉(zhuǎn)風(fēng)機(jī)，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 稱為左旋。 離心風(fēng)機(jī)的工作原理與透平壓縮機(jī)基本相同，只是由于氣體流速較低，壓力變化不大，一般不需要考慮氣體比容的變化，即把氣體作為不可壓縮流體處理。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。我國(guó)地方煤礦的礦井中使用該系列通風(fēng)機(jī)較多，由于機(jī)型小，配置電動(dòng)機(jī)的容量也小 ,可配用 380V 或 660V 電壓的電動(dòng)機(jī)，特別適用于無(wú)高壓(6000V)供電的礦井使用。范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，用以改變運(yùn)行工況，還可通過(guò)配置不同轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)來(lái)改變其運(yùn)行工況 ,適應(yīng)性較好。運(yùn)行時(shí)調(diào)節(jié)門可在 0176。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。 11 離心風(fēng)機(jī) 我國(guó)礦井使用的離心式通風(fēng)機(jī)主要就是 。模擬量輸入模塊接受各種傳感器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)或電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)到 PLC中。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊分為 A/D轉(zhuǎn)換模塊和 D/A轉(zhuǎn)換模塊。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。變頻調(diào)速就是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)電源頻率實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。 n ＝ 60 f(1 － s)/p (1) 式中 n——— 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； f——— 異步電動(dòng)機(jī)的頻率； s——— 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率； p——— 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)。作為高能耗設(shè)備，其輸出功率不能隨負(fù)荷按比例變化，大部分只能通過(guò)擋板或閥門的開度來(lái)調(diào)節(jié)，而電動(dòng)機(jī)消耗的能量變化不大，從而造成很大的能量損耗。 這 6 個(gè)操作鍵分別是自動(dòng)方式開關(guān)、手動(dòng)方式開關(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)行的按鈕開關(guān)，4 個(gè)開關(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。設(shè)置 6個(gè)操作鍵、 4個(gè)開關(guān)量傳感器和 2個(gè)模擬量。擴(kuò)展了 1個(gè) EM 231模擬量輸入模塊，它是 A /D轉(zhuǎn)換模塊，具有 4個(gè)模擬量輸入， 12位 A /D，其采樣速度 25μ s，空氣壓力傳感器、瓦斯?jié)舛葌鞲?器采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)變送器調(diào)理和放大處理后，成為 0 ～ 5 V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，再經(jīng)過(guò) EM231模塊自動(dòng)完成 A /D轉(zhuǎn)換；同時(shí)擴(kuò)展了 1個(gè) EM222數(shù)字量輸出模塊，它有 8個(gè)數(shù)字量的輸出點(diǎn)，作用是提供附加的輸出點(diǎn)，這樣完全可以滿足系統(tǒng)的要求。電源輸入類型有：交流電源（ 220VAC 或110VAC），直流電源（常用的為 24VDC） [4]。 （ 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。 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。 模擬量：按信號(hào)類型分，有電流型（ 420mA,020mA ）、 電 壓 型（ 010V,05V,1010V）等，按精度分，有 12bit， 14bit， 16bit 等。 I/O 分為開關(guān)量輸入（ DI），開關(guān)量輸出（ DO），模擬量輸入（ AI），模擬 量輸出（ AO）等模塊。 I/O 模塊集成 7 了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。 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。 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。 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)。 PLC 是一種專門為在工業(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。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。 plc 控 制 器 氣壓給定 瓦斯?jié)舛冉o定 顯示部分 報(bào)警部分 電控部分 變頻器 1 變頻器 2 機(jī)組 1 機(jī)組 2 空氣壓力傳感器 瓦斯?jié)舛葌鞲衅? 礦 井 5 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。 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 PLC， PLC 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。循環(huán)次數(shù)及定時(shí)時(shí)間可根據(jù)需要隨機(jī)設(shè)定。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。 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。 圖 1 通風(fēng)控制系統(tǒng)方案圖 本 PLC 控制系統(tǒng)具有對(duì)通風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與運(yùn)行，進(jìn)行監(jiān)控、聯(lián)鎖和過(guò)熱保護(hù)等功能。本設(shè)計(jì)以風(fēng)機(jī) 2 45 kW 為例，選用一臺(tái) S72200 PLC、空氣壓力傳感器和變頻器等組成一個(gè)完整的閉環(huán) 4 控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)