【正文】 F2?風機輪休控制子程序是否手動 轉(zhuǎn)手動控制風機連鎖停止并報警兩組風機同時運行結(jié)束F1F2?YNYNNYYN空氣密度測定分別用空盒氣壓計、水銀溫度計、濕度計測量大氣物理條件、大氣壓力、溫度和濕度，然后計算空氣的密度。否則兩臺通風機同時參與工作。接著檢測礦井內(nèi)瓦斯?jié)舛戎岛痛髿鈮毫χ?，進行處理判斷。設定由瓦斯?jié)舛葌鞲衅鱾魉蛠淼耐咚節(jié)舛戎禐?D，用戶設定不能超過的瓦斯?jié)舛戎禐?D0，氣壓傳感器傳來的壓力為 F1，用戶要求的礦井內(nèi)氣壓值為 F2。5 軟件設計該系統(tǒng)除部分為順序控制外，從總體上來看具有隨機離散控制的特點。當 SA切在手動位時，通過 SB1～SB4 按鈕分別起動 4臺水泵工頻運行,SB5～SB8 按鈕分別停止 4臺離心風機工頻運行．當 SA在自動位時，由PLC控制水泵進行變頻或工頻狀態(tài)的起動、切換、停止運行，實現(xiàn)了系統(tǒng)的自由切換和工作狀態(tài)的靈活選擇。 系統(tǒng)控制電路設計（1）系統(tǒng)控制電路如圖 ，～ 為 PLC輸出軟繼電器觸點，其中 , , , ；、 控制工頻運行電路。合上空氣開關(guān)后，當交流接觸器KMKM3, KMKM7 主觸點閉合時，電動機為工頻運行；當 KMKMKMKM8 主觸點閉合時，電動機為變頻運行。MICROMASTER 440是泵和風機類專用變頻器，擴展功能強．CPU224 集成了 14點輸入 10點輸出，共有 24點數(shù)字量 I/0，其模擬量擴展模塊具有較大的適應性和靈活性，且安裝方便，滿足設計需要。4 通風系統(tǒng)硬件的設計 硬件電路本系統(tǒng)的硬件電路如下圖所示，它由 4臺電動機，一臺智能型電控柜（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、斷相相序保護裝置以及供電主回路等構(gòu)成。模擬量輸入模塊接受各種傳感器輸出的標準電壓信號或電流信號，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號存儲到 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。因氣體在葉輪內(nèi)的流動主要是在徑向平面內(nèi)。離心通風機工作時，動力機(主要是電動機)驅(qū)動葉輪在蝸形機殼內(nèi)旋轉(zhuǎn)，空氣經(jīng)吸氣口從葉輪中心處吸入。一般的高壓離心風機，其主要的動力設備是電動機，此外還包括用來控制風機風閥位置的電動或手動執(zhí)行器、風機閥門限位開關(guān)等部件。離心風機可制成右旋和左旋兩種型式。 離心風機廣泛用于工廠、礦井、隧道、冷卻塔、車輛、船舶和建筑物的通風、排塵和冷卻；鍋爐和工業(yè)爐窯的通風和引風；空氣調(diào)節(jié)設備和家用電器設備中的冷卻和通風；谷物的烘干和選送；風洞風源和氣墊船的充氣和推進等。但對初、后期風壓變化大的礦井，離心通風機的調(diào)節(jié)性能差。G4 —73系列通風機的特性曲線較平緩，運行噪聲較小，效率高，適用于通風阻力不是太大的中小型礦井?！?0176。啟動時關(guān)閉調(diào)節(jié)門(也叫前導器)，具有啟動功率較小，啟動容易的特點。表 變頻器參數(shù)的設定參數(shù)號 參數(shù)值 說明Fr 13 固定頻率 1P01 10 第一加速時間設定P02 10 第一減速時間設定P03 FF 頻率范圍(v/f 方式)P05 20 DC提升水平P08 1 變頻器起停正反轉(zhuǎn)控制方式P15 200 電動機運行最大頻率P16 50 電動機運行基本頻率P18 2 多段速率加速連動運行P32 170 固定頻率 2P33 10 固定頻率 3P34 23 固定頻率 4P35 130 固定頻率 5P39 5 第二加速時間設定P40 5 第二減速時間設定 離心風機我國礦井使用的離心式通風機主要就是 G4 —73系列離心式通風機，G4 —73系列離心式通風機最初是為鍋爐通風(引風) 設計的，后來被引用到礦井通風中并擁有一定的市場占有量。由用戶程序?qū)崿F(xiàn) USS協(xié)議與兩臺 MM430變頻器通信。系統(tǒng)采用總線式拓撲結(jié)構(gòu)，兩臺變頻器采用總線接插件連入總線。或者，也可從電機的輸出功率由下式計算 ??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 為電機效率；s為功率因數(shù)。故應考慮選擇變頻器的額定電流大于或等于電動機運行過程中的最大電流。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大于或等于電機的額定電流。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過載能力，以滿足廣泛的應用場合。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、直流儲能和緩沖無功功率。　　變頻器主要采用交—直—交方式，先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。 由式(1)可知，轉(zhuǎn)速 n與頻率 f成正比，只要改變頻率 f即可改變電動機的轉(zhuǎn)速，當頻率 f在 0～50Hz 的范圍內(nèi)變化時，電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍非常寬。近年來，隨著變頻器生產(chǎn)技術(shù)的成熟以及變頻器應用范圍的日益廣泛，使用變頻器對電動機電源進行技術(shù)改造成為各企業(yè)節(jié)能降耗、提高效率的重要手段。表 PLC I/O 接口分配表輸入 輸出序 號 名稱 地址 序號 名稱 地址1 A風機 1電機狀態(tài) 1 故障顯示 2 A風機 2電機狀態(tài) 2 中高氣壓顯示 3 B風機 1電機狀態(tài) 3 低氣壓顯示 4 B風機 2電機狀態(tài) 4報警 5 A風機控制開關(guān) 5 繼電器 KM1 6 B風機控制開關(guān) 6 繼電器 KM2 7 消音開關(guān) 7 繼電器 KM3 8 自動開關(guān) 8 繼電器 KM4 9 手動開關(guān) 9 A風機 1電機運行顯示10 停止按鈕 10 A風機 2電機運行顯示11 氣壓信號 11 B風機 1電機顯示 12 瓦斯信號 12 B風機 2電機顯示 13 手動狀態(tài)顯示 14 自動狀態(tài)顯示 15 瓦斯?jié)舛戎? I/O 接線圖圖 I/O 接線圖 變頻器異步電動機是電力、化工等生產(chǎn)企業(yè)最主要的動力設備。傳感器作輸入信號，如表 1所示。煤礦礦井通風控制系統(tǒng)的設計主要涉及 10個數(shù)字量輸入和 2個模擬量輸入，15 個數(shù)字量輸出。 PLC 外部 I/O 連接根據(jù)系統(tǒng)的要求，選取 S72200 PLC CPU224作為控制核心，CPU224 的 I/O點數(shù)是14 /10。（2）國內(nèi)　　PLC 生產(chǎn)廠約 30 家，但沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，還有一部分是以仿制、來件組裝或“ 貼牌 ”方式生產(chǎn)?！　。?）目前，世界上有 200多廠家生產(chǎn) 300多品種 PLC產(chǎn)品，主要應用在汽車（23%） 、糧食加工（%） 、化學/制藥（%） 、金屬/礦山（%） 、紙漿/造紙（%）等行業(yè)。在這時期，PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡能力得到大幅度提高，PLC 逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS系統(tǒng)?，F(xiàn)在，仍常常將 PLC簡稱 PC?！　。?）隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)生，PC 的功能越來越強大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴展。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。電源輸入類型有：交流電源（220VAC 或110VAC） ，直流電源（常用的為 24VDC） 。（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 模塊集成了 PLC的 I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點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主要由運算器、控制器、寄存器及實現(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)的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。在 1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的 PLC標準草案中對 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)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。（6）箱變房：采用一體化設計，外觀整潔大方，按功能劃分為高壓配電室，低壓配電室，變壓器室，PLC 控制室。（5）換向柜：兩臺換向柜，由接觸器組成。（3）進線柜：包括兩臺進線柜，為風機系統(tǒng)的兩臺進線開關(guān)。（2）變壓器：為了保證附屬設備的可靠工作，安裝了兩臺 50kva，為低壓柜供電。風機系統(tǒng)的主要設備：（1）高壓電機：高壓電機：每臺風機安裝有兩臺 6kv高壓異步電動機，電機容量為 315kW。 礦井主扇風機的供電系統(tǒng)風機的供電系統(tǒng)采用了室外箱式一體化結(jié)構(gòu)。 該機配置了防止摩擦火花裝置，確保了整機安全防爆性能。 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 度五個角度級。與目前使用的局扇群相比，可節(jié)電六倍，與離心式風機相比可節(jié)電 40%。使電機始終處于無瓦斯空氣之中運行，起到了雙重隔爆效果。本設計配套電機為 YB系列的 YBFe派生系列，隔爆型三相異步電機。 礦井主扇風機的控制方案 礦井主扇風機概述地面主扇風機其整體性好，并且采用內(nèi)置防爆電機拖動,不受外界干擾。當?shù)V井內(nèi)的氣壓在一個大氣壓或在設定的某個大氣壓力數(shù)值以上，工作離心通風機與備用離心通風機循環(huán)工作；當出現(xiàn)突發(fā)事故，礦井內(nèi)的氣壓低于設定的某個大氣壓力數(shù)值，工作離心通風機與備用離心通風機不再循環(huán)工作，并自動切換為同時工作，加大對礦井內(nèi)的通風量，直至礦井內(nèi)的氣壓升至設定的大氣壓力數(shù)值以上，工作通風機與備用離心通風機恢復循環(huán)工作。報警信號均為聲光形式，聲報警 (電笛 )可用按鈕解除 ,報警指示在故障排除后自動消失。A 組離心通風機與 B組離心通風機可由二位開關(guān)轉(zhuǎn)換。在手動方式下，通風機通過開關(guān)進行控制，不受礦井內(nèi)氣壓的影響。PLC 與空氣壓力變送器配合使用，使系統(tǒng)控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風機運行的故障率大大降低，提高了設備的運轉(zhuǎn)率。下圖為通風系統(tǒng)的方案圖。本設計以風機 2 45 kW 為例，選用一臺 S7—200 PLC、空氣壓力傳感器和變頻器等組成一個完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖 通風系統(tǒng)原理框圖 通風系統(tǒng)的設計方案本通風控制系統(tǒng)主要由 2 臺離心風機組成，每臺離心風機有兩臺電機，每臺電機驅(qū)動一組扇片，兩組扇片是對旋的，一組用于吸風，一組為增加風速，對井下進行供風。（6）為防止離心風機的疲勞運行，在任何狀態(tài)下，風機在累計運行設定時間后都會自動切換至另一臺風機組運行。（5）運用溫度傳感器測定風機組定子溫度或軸承溫度，當定子溫度或軸承溫度超過設定報警上線時，發(fā)出指示和報警信號。（4）模擬量瓦斯輸入，當?shù)V井瓦斯?jié)舛却笥谠O定報警上限時，發(fā)出指示和報警。（2）模擬量壓力輸入經(jīng) PID運算，輸出模擬量控制變頻器。PLC 和變頻器與空氣壓力變送器配合使用，使系統(tǒng)控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風機運行的故障率大大降低，不僅節(jié)約了電能，而且還提高了設備的運轉(zhuǎn)率。本控制系統(tǒng)具有離心通風機組的啟動、互鎖和過熱保護等功能。2 通風系統(tǒng)及主扇風機控制方案本論文設計的礦井主扇風機的控制主要是對風壓、風量及瓦斯?jié)舛鹊牡恼{(diào)節(jié)和控制兩部分。7 模擬風機運行情況，用組態(tài)王軟件繪制煤礦主通風機在線監(jiān)測系統(tǒng)主界面和PLC 控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)主界面。5 用 STEP7Micro/WIN 編程軟件編出 PLC 梯形圖。3 本系統(tǒng)能實現(xiàn)多種報警功能，如風機定子，軸承溫度超限，電動機振動異常報警，以及變頻器出現(xiàn)故障及時報警，及時處理的功能。2 控制系統(tǒng)能實現(xiàn)風機手動和自動變頻運行的切換，使風機處于工頻或變頻運行狀態(tài)。本論文還討論了利用變頻器控制通風機的變頻運行，實