【正文】 時(shí)，首先對(duì)系統(tǒng)的任務(wù)、控制對(duì)象、硬件資源和工作環(huán)境做了認(rèn)真的調(diào)查研究，并勘察了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，明確了各項(xiàng)指標(biāo)的要求。[4]3 方案總體設(shè)計(jì) 首先，介紹一下一該系統(tǒng)研制的基本步驟。另外，風(fēng)機(jī)本身性能也會(huì)因長(zhǎng)期運(yùn)行中磨損、銹蝕和塵垢污染而發(fā)生變化。 優(yōu)化工況調(diào)節(jié)方法優(yōu)化工況調(diào)節(jié)是實(shí)現(xiàn)主扇經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵措施之一。采掘布局決定礦井的風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和總風(fēng)阻，風(fēng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和配風(fēng)決定礦井通風(fēng)阻力，即工況點(diǎn)。 ④電機(jī)的備用系數(shù)不宜過大，其服務(wù)期內(nèi)的負(fù)荷率不小于75%，否則應(yīng)分期選擇電機(jī)。 ③選擇離心式風(fēng)機(jī)的大型礦井，要設(shè)計(jì)投產(chǎn)至達(dá)產(chǎn)這段時(shí)間內(nèi)的調(diào)節(jié)方法。對(duì)于風(fēng)量和風(fēng)壓變化大的礦井，應(yīng)把風(fēng)機(jī)可調(diào)性能作為主要因素來考慮。 （3）選擇性能良好且與網(wǎng)絡(luò)相匹配的主扇和電機(jī)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能良好的風(fēng)機(jī)和匹配性好的電機(jī)是主扇裝置經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的前提條件，因此，無論是新建礦井，還是生產(chǎn)礦井主扇更新，都應(yīng)強(qiáng)調(diào)設(shè)備選型合理。在進(jìn)行阻力計(jì)算之前，應(yīng)根據(jù)礦井和采區(qū)的生產(chǎn)能力，從實(shí)際出發(fā)進(jìn)行配產(chǎn)并安排好采掘接替，并制成表格，根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)類型，對(duì)各條通路的長(zhǎng)短及通過風(fēng)量大小進(jìn)行比較確定主扇服務(wù)期內(nèi)的通風(fēng)容易和困難時(shí)期，然后再對(duì)每個(gè)時(shí)期內(nèi)的采掘面所在通路的阻力大小進(jìn)行比較，確定兩個(gè)時(shí)期的最大阻力路線，計(jì)算其總阻力。 選用符合實(shí)際的風(fēng)量計(jì)算方法，各種計(jì)算風(fēng)量的系數(shù)，如風(fēng)量備用系數(shù)、沼氣涌出不均勻系數(shù)以及漏風(fēng)系數(shù)等，應(yīng)在充分調(diào)研并參照條件類似的生產(chǎn)礦井的供風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)選取。 對(duì)于低沼的高溫礦井，一般是以降溫和改善礦井氣候條件作為風(fēng)量依據(jù)。 對(duì)于高沼礦井，計(jì)算風(fēng)量的依據(jù)主要是瓦斯涌出量。[3] 風(fēng)機(jī)選型合理 選擇效率高，高效區(qū)范圍寬和調(diào)節(jié)性能好的風(fēng)機(jī)是實(shí)現(xiàn)主扇經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要條件， 為此要求: （1）風(fēng)量計(jì)算和分配符合實(shí)際 風(fēng)量計(jì)算是通風(fēng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，其結(jié)果是選擇主扇的重要依據(jù)之一。所謂網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理就是通風(fēng)系統(tǒng)和通風(fēng)能力在適應(yīng)不同時(shí)間區(qū)段的安全生產(chǎn)需要的同時(shí)，人為增阻調(diào)節(jié)量盡可能小，即礦井實(shí)際通風(fēng)阻力盡量接近自然分風(fēng)(不加調(diào)節(jié)設(shè)施時(shí)的)阻力。在進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)既要兼顧各時(shí)間區(qū)段的安全生產(chǎn)，又要進(jìn)行通風(fēng)指標(biāo)優(yōu)化，力求做到所設(shè)計(jì)通風(fēng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、阻力和風(fēng)量與投產(chǎn)后的實(shí)際情況基本符合，這是實(shí)現(xiàn)主扇經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)。 礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，并力求符合礦井通風(fēng)系統(tǒng)合理與否，對(duì)礦井安全生產(chǎn)會(huì)發(fā)生長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響，通風(fēng)設(shè)計(jì)之前應(yīng)有可靠的安全技術(shù)資料，如煤層瓦斯含量和涌出量、生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃、采區(qū)布局和接替安排等。方能取得效果。箱變房安裝通風(fēng)機(jī)和溫度傳感監(jiān)控裝置，能根據(jù)溫度自動(dòng)啟停風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱。主要實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。 (4)聯(lián)絡(luò)柜:實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)供電系統(tǒng)的母線聯(lián)絡(luò)。變壓器安裝了溫度監(jiān)控器，監(jiān)控3相溫度，當(dāng)溫度超限能自動(dòng)啟停風(fēng)機(jī)降溫。電機(jī)安裝了三相定子和前后軸承溫度傳感器。按功能劃分為高壓配電室，低壓配電室，變壓器室。 由于調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的扇葉數(shù)量和角度在實(shí)際生產(chǎn)中調(diào)節(jié)比較困難，在正常的生產(chǎn)中，通過調(diào)節(jié)兩個(gè)垂直風(fēng)門提起的高度來調(diào)節(jié)風(fēng)量是最常用也是最為普遍和簡(jiǎn)單的方式。 礦地面主扇風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中，每一臺(tái)風(fēng)機(jī)的兩臺(tái)電機(jī)扇葉的數(shù)量和角度時(shí)不同的，其中一級(jí)電機(jī)要比二級(jí)電機(jī)的扇葉數(shù)量多，角度大。共有4臺(tái)，分別用于開關(guān)風(fēng)道閘門和檢修。 (2)通風(fēng)管道:風(fēng)機(jī)風(fēng)道處安裝了測(cè)量差壓，靜壓的氣樣管道及流體溫度傳感器。保證在風(fēng)機(jī)發(fā)生事故或者檢修時(shí)的安全生產(chǎn)。 該機(jī)采用特殊設(shè)計(jì)，性能曲線無駝峰，在任何網(wǎng)絡(luò)阻力情況下，均能穩(wěn)定運(yùn)行。在使用同一規(guī)格風(fēng)機(jī)中，可根據(jù)生產(chǎn)擴(kuò)大的要求來調(diào)整葉片安裝角度。與目前使用的局扇群相比，可節(jié)電六倍，與離心式風(fēng)機(jī)相比可節(jié)電40%. 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)。使電機(jī)始終處于無瓦斯空氣之中運(yùn)行，起到了雙重隔爆效果。 該風(fēng)機(jī)配套電機(jī)為YB系列的YBFe派生系列，隔爆型三相異步電機(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。因此，實(shí)現(xiàn)主扇經(jīng)濟(jì)運(yùn)行對(duì)節(jié)電和改善礦井經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有重要意義。運(yùn)轉(zhuǎn)效率小于50%的占總數(shù)的40,500，大于5000、小于60%的占57,800，大于60%的僅占1,7%。 系統(tǒng)特點(diǎn) （1）PLC測(cè)控系統(tǒng)采用雙CPU，能夠快速準(zhǔn)確可靠地完成監(jiān)測(cè)監(jiān)控功能； （2）上位機(jī)應(yīng)用軟件采用冗余組態(tài)軟件系統(tǒng)，使得系統(tǒng)更加安全可靠； （3）系統(tǒng)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求靈活配置，伸縮性強(qiáng)； （4）測(cè)控功能上的網(wǎng)絡(luò)化、WEB化。對(duì)日常操作外的主扇風(fēng)機(jī)起、停機(jī)和反風(fēng)操作實(shí)行高級(jí)別的密碼保護(hù),只有通過口令確認(rèn)才可以操作,杜絕了非專業(yè)人員的誤動(dòng)作,保證了主扇風(fēng)機(jī)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。 (3）操作安全方便 上位機(jī)軟件采用的國(guó)產(chǎn)組態(tài)軟件MCGS,對(duì)不同安全等級(jí)的操作區(qū)域系統(tǒng)有對(duì)應(yīng)不同等級(jí)的密碼保護(hù)級(jí)別。系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和企業(yè)內(nèi)局域網(wǎng)發(fā)布,授權(quán)人員可以網(wǎng)上瀏覽監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。 (1)系統(tǒng)穩(wěn)定性高 由于采用的是西門子200系列的PLC,內(nèi)部采用集成電路,無觸點(diǎn)控制,元器件的壽命幾乎不受影響,與繼電器接觸控制裝置相比,PLC 更能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)惡劣的生產(chǎn)環(huán)境。并且能在運(yùn)行參數(shù)異常時(shí)發(fā)出報(bào)警,避免了原先人工觀察數(shù)據(jù)可能存在的疏漏。礦井主風(fēng)機(jī)網(wǎng)絡(luò)在線監(jiān)控系統(tǒng)，綜合利用現(xiàn)代傳感技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，基于企業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)主風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、通風(fēng)數(shù)據(jù)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，監(jiān)測(cè)內(nèi)容豐富，控制功能完善，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、安全可靠、操作方便、易學(xué)易用的特點(diǎn)。系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)到參數(shù)就地進(jìn)行控制和發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在礦井監(jiān)控系統(tǒng)中主要包括礦井環(huán)境參數(shù)及工礦參數(shù)的監(jiān)測(cè)與控制。近年來國(guó)產(chǎn)的組態(tài)軟件的發(fā)展和完善使其在眾多總線技術(shù)中脫穎而出，成為煤礦風(fēng)機(jī)監(jiān)控的首選軟件。為了克服上述缺點(diǎn)，可采用PLC來設(shè)計(jì)新型的基于MCGS組態(tài)軟件的煤礦風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。其中，系統(tǒng)上位機(jī)是整個(gè)礦井風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中最復(fù)雜的站點(diǎn)，它的設(shè)計(jì)好壞直接關(guān)系到整個(gè)煤礦風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能否正常運(yùn)行。 煤礦風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)集計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)控制、傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)為一體的多學(xué)科綜合性自動(dòng)化系統(tǒng)，主要用于礦井全生的監(jiān)測(cè)、控制、分析、綜合決策及調(diào)度等。煤礦安全生產(chǎn)迫切要求更可靠、靈敏、準(zhǔn)確、更安全的數(shù)字化產(chǎn)品裝備。 但是，伴隨生產(chǎn)飛速發(fā)展而來的是，安全與生產(chǎn)的矛盾更加突出。而且煤炭供需矛盾不會(huì)很快得到緩解。作為工業(yè)糧食的煤炭，經(jīng)過上世紀(jì)九十年代的低谷以后，進(jìn)入二十一世紀(jì)發(fā)生了巨大變化。 我國(guó)是一個(gè)礦產(chǎn)資源豐富的國(guó)家，采礦業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有一定比重。信息技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，逐步形成以網(wǎng)絡(luò)集成自動(dòng)化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)。波蘭和法國(guó)對(duì)煤層突出危險(xiǎn)進(jìn)行了分級(jí)，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)管理。另外，一些國(guó)家將聲發(fā)射技術(shù)應(yīng)用于工作面突出監(jiān)測(cè)，以達(dá)到實(shí)用化、自動(dòng)化方向發(fā)展。德國(guó)一直都很重視煤礦安全技術(shù)的研發(fā)，一種完全改變井下礦工工作方式的“超越現(xiàn)實(shí)”的高安全性通訊技術(shù)使得井下信息完全如實(shí)的反映在專家和技術(shù)人員面前，在有安全隱患或可疑之處讓計(jì)算機(jī)參預(yù)作出判斷，極大的降低了危險(xiǎn)概率，縮短了停工時(shí)間，提高了工作效率。近年來，國(guó)外在不斷完善現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控跟蹤預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，開展了研究瓦斯突出的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)和突出危險(xiǎn)區(qū)域預(yù)測(cè)技術(shù)。20世紀(jì)90年代以來，煤礦已經(jīng)很少發(fā)生事故。美國(guó)礦業(yè)安全狀況的改善得益于新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用[[7l。利用現(xiàn)代化手段使指揮中心與現(xiàn)場(chǎng)保持密切聯(lián)系，任何事故的苗頭都可以在監(jiān)控中心找到并進(jìn)行相應(yīng)的處理。例如礦業(yè)安全在德國(guó)不僅包含礦井防火、防水、防爆，而且員工的交通安全也屬其中，同時(shí)還有職工的勞動(dòng)保健。加之法律法規(guī)的完善，安全狀況優(yōu)于我國(guó)。其中，煤礦安全的內(nèi)涵也在不斷的豐富和擴(kuò)展，包括勞動(dòng)者心理健康安全、環(huán)境衛(wèi)生安全、勞動(dòng)條件安全、機(jī)器設(shè)備安全、管理保障安全、生產(chǎn)系統(tǒng)安全意識(shí)等在內(nèi)的大安全概念也正在形成。這些數(shù)字足以說明煤礦安全事故給人民生命帶來的巨大傷害，給煤炭工作人員的家庭造成的極大痛苦，給國(guó)家建設(shè)造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失，產(chǎn)生了惡劣的社會(huì)影響和極為嚴(yán)重的后果。2004年，全國(guó)共發(fā)生煤礦事故3853起，死亡6027人。2002年，全國(guó)共發(fā)生煤礦事故3112起，死亡6528人。進(jìn)入新世紀(jì)以來，煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)雖然有所好轉(zhuǎn)，但形勢(shì)依然嚴(yán)峻。在我國(guó)眾多的行業(yè)產(chǎn)業(yè)中，煤炭行業(yè)事故所占比重最大，占工業(yè)死亡總?cè)藬?shù)的60%以上。因此,要提高煤礦生產(chǎn)的安全性,減少現(xiàn)場(chǎng)噪音對(duì)工作人員的傷害,必須解決主扇風(fēng)機(jī)的自動(dòng)化控制技術(shù)和監(jiān)測(cè)技術(shù)。 為了正確評(píng)價(jià)礦井的通風(fēng)狀況，解決煤礦通風(fēng)的難題，總結(jié)礦井通風(fēng)的豐富經(jīng)驗(yàn)和科研成果，促進(jìn)煤礦安全技術(shù)的發(fā)展，減少和杜絕煤礦事故的發(fā)生，作為煤礦“四大件”之一的主扇風(fēng)機(jī),承擔(dān)著煤礦瓦斯抽放,向井下輸入新鮮空氣的重任。 （3）調(diào)節(jié)井下氣候條件，提高生產(chǎn)效率。 礦井通風(fēng)的主要作用： （1）供給井下工作人員足夠的新鮮空氣，滿足人員呼吸的需要。礦井通風(fēng)是礦井個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最基本的一環(huán)，他在礦井建設(shè)和生產(chǎn)期間始終占有重要的地位。地下開采工作的環(huán)境與地面相比變化較大，瓦斯、礦塵、煤炭自然發(fā)火和水等事故時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重地制約著煤礦的安全生產(chǎn)。為了解決上述的各種問題，所以對(duì)主風(fēng)扇的要求要大大的提高。[1] 研究意義 礦井主風(fēng)扇的通風(fēng)是煤礦治理瓦斯、煤塵及火災(zāi)的基礎(chǔ)，合理高效的礦井通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的基本保障。要達(dá)到這些目的，就要求有精確、穩(wěn)定、安全的風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。由于礦井生產(chǎn)能力的下降，產(chǎn)出減少，礦井經(jīng)濟(jì)效益顯著降低。 瓦斯災(zāi)害的威脅也極大的限制了礦井生產(chǎn)能力的發(fā)揮。 為防治瓦斯災(zāi)害事故，國(guó)家煤炭工業(yè)局每年投入安全技術(shù)措施費(fèi)近1億元(大部分用于防治瓦斯災(zāi)害)，礦井進(jìn)入成本的瓦斯災(zāi)害防治費(fèi)平均達(dá)10元/噸，有的礦井高達(dá)30元/噸。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，1981一1995年，我國(guó)重點(diǎn)煤礦在加強(qiáng)瓦斯災(zāi)害防治的前提下，仍因瓦斯爆炸死亡1582人，瓦斯窒息死亡278人，造成直接經(jīng)濟(jì)損失近幾億元。 眾所周知，煤礦井下生產(chǎn)過程中時(shí)時(shí)刻刻都受到“水、火、瓦斯、頂板”五大自然災(zāi)害的威脅，其中，瓦斯煤塵爆炸事故能使礦毀人亡，危害極大，為五大自然災(zāi)害之首，為搞好礦井的“一通三防”管理工作至關(guān)重要，故“一通三防”技術(shù)的管理為煤礦的重中之重，礦井的“一通三防”管理就是礦井通風(fēng)、防治瓦斯、防治煤塵、防滅火的技術(shù)管理簡(jiǎn)稱，它的基本任務(wù)是根據(jù)黨的安全方針、政策、掌握火、瓦斯、煤塵和地?zé)岬茸匀粸?zāi)害的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律，應(yīng)用科學(xué)技術(shù)手段防治各種災(zāi)害，根據(jù)井下風(fēng)流流動(dòng)的規(guī)律，不斷得將新鮮的風(fēng)流輸送到井下各個(gè)工作地點(diǎn)，創(chuàng)造良好的氣候條件，以沖淡并排出井下的毒性、窒息性和爆炸性的氣體和粉塵，以保證井下風(fēng)流的質(zhì)量（成分、溫度和速度）和數(shù)量符合國(guó)家安全衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，提供良好的工作環(huán)境，防止各種傷害和爆炸事件事故，保障井下工作人員身體健康和生命安全，保護(hù)國(guó)家資源和財(cái)產(chǎn)，在礦井建設(shè)和生產(chǎn)期間始終占有非常重要的地位。本文開發(fā)了基于MCGS組態(tài)軟件的風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，有效地監(jiān)測(cè)并控制井下有害氣體和其他影響井下工作人員健康的參數(shù)。據(jù)國(guó)家監(jiān)總局公布的統(tǒng)計(jì)，全國(guó)一季度煤礦事故造成死亡的人數(shù)竟然已高達(dá)1113人，煤礦“吃人”己到了令人無法忍受的地步。labour control configuration software目 錄1 緒論 1 1 1 研究意義 2 3 4 4 52 礦井通風(fēng)與主扇的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 7 7 7 7 8 8 83 方案總體設(shè)計(jì) 11 11 11 114 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 13 13 13 14 14 15 15 17 17 185 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 20 20 20 23 25 25 33 39 41 426 總結(jié) 44參考文獻(xiàn) 45英文原文 46中文譯文 53致 謝 58 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 60 頁1 緒論 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家能源工業(yè)對(duì)煤炭的需求日益增長(zhǎng)，然而煤安全事故頻繁，其中以瓦斯爆炸事故最為突出。the gas disaste trouble。MCGS is one of fashion and responsible for operating in some kind of labour control configuration software。 工控組態(tài)軟件ABSTRACT With development of our country informatization technology and upgrade of safety in production require,majority coalmines enterprise all adopt all kinds of coalmine monitored control system out in process of production of our country. However,coalmine accident always never dying in every year,some statistical datas indicate,the gas disaster trouble is an economy loss biggest in the coal mine business enterprise , rate of death i