【正文】 蒸氣凝結(jié)成水，在爆源附近會(huì)迅速形成低壓區(qū)，因而爆炸波又會(huì)反向沖擊，這對(duì)巷道的破壞性更丈。 防止井下瓦斯聚集，首先應(yīng)加強(qiáng)礦井通風(fēng)，按實(shí)際需要分配風(fēng)量并及時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量，利用新鮮空氣來稀釋并排出瓦斯。采用機(jī)械通風(fēng)。對(duì)于瓦斯礦井、應(yīng)采用抽出式通風(fēng)加強(qiáng)掘進(jìn)巷道通風(fēng)、掘進(jìn)巷道要利用總風(fēng)壓通風(fēng)或采用局部道風(fēng)機(jī)通風(fēng)。 局部通風(fēng)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)內(nèi)外局扇發(fā)展情況 英國(guó)、日本、德國(guó)等國(guó)家煤 礦用局部通風(fēng)機(jī)技術(shù)水平較為先進(jìn)。進(jìn)入 80 年代，基于改善作業(yè)環(huán)境，著手無聲對(duì)旋式風(fēng)機(jī)的改型更新工作，并取得了一定效果。德國(guó) Korfman 公司生產(chǎn) AL,ESN ,ES ,EST 系列軸流式通風(fēng)機(jī)，GAL 和 d GAL 系列對(duì)旋式高壓軸流通風(fēng)機(jī)、 DV 系列壓風(fēng)驅(qū)動(dòng)的軸流式通風(fēng)機(jī)。采用轉(zhuǎn)速1 500 r/ min 和 3 000r/ min 兩速電機(jī)，在掘進(jìn)巷道的初期可調(diào)節(jié)風(fēng)量 。 煤礦用局部通風(fēng)機(jī)，大致可分為 JBT,YBT 系列單級(jí)軸流式、斜流式和對(duì)旋式 3 種。它是我國(guó)五、六十年代引進(jìn)的原蘇聯(lián)產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，搬運(yùn)方便，耐用、價(jià)格低廉。因其在我國(guó)使用年代較長(zhǎng)，部分煤礦用戶，以價(jià)廉作為選購(gòu)的首要條件，目前仍有一部分市場(chǎng)和用戶。風(fēng)機(jī)效率低，造成了能源的嚴(yán)重浪費(fèi)。另外，掩蓋了一定距離內(nèi)行車 聲、機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)聲和信號(hào)電鈴聲，易引起傷亡事故。兼有離心風(fēng)機(jī)的高壓力系數(shù)，工作范圍廣，軸流風(fēng)機(jī)的大流量系數(shù)，效率較高。它多采用扭曲板型曲面，在滿足設(shè)計(jì)條件下，葉頂?shù)饺~根壓力相等，避免了渦流。但風(fēng)壓偏低，性能曲線緩，適應(yīng)性較差。 (3)對(duì)旋式局部通風(fēng)機(jī) 對(duì)旋式局部通風(fēng)機(jī)，是 80 年代末、 90 年代初研制并迅速發(fā)展、推廣的一種局部通風(fēng)機(jī) . 葉型有等厚板式扭曲、機(jī)翼型扭曲、彎掠組合正交型等型式 。葉片材料有鋼葉片、銅葉片、鋁合金鑄造葉片和塑料葉片等。它可根據(jù)掘進(jìn)工作面不同通風(fēng)要求，選用單級(jí)單車和雙級(jí)對(duì)旋運(yùn)行，使用方便。交流變頻技術(shù)已形成新興產(chǎn)業(yè)．據(jù)日本統(tǒng)計(jì) 1975年銷售交流和直流調(diào)速系統(tǒng)為 1： 3，到 1985年變?yōu)?3： 1，美國(guó)到 80年代初，交流調(diào)速與直流相比已達(dá)又 5： 1，在交、直流調(diào)速系統(tǒng)的速度變化中，變頻技術(shù)的發(fā)展起了重要作用，交流變頻調(diào)速在現(xiàn)代傳動(dòng)系統(tǒng)中有日趨取代直流的重要位置，我國(guó)在交流變頻調(diào)速理論和各種控制方法研究方面，有一定基礎(chǔ)和 發(fā)展，但只限于高等院校、科研單位和少量大公司開發(fā)部門，在組織生產(chǎn)、實(shí)用技術(shù)、維護(hù)能力和產(chǎn)業(yè)形成方面，顯得落后，發(fā)展緩慢，對(duì)國(guó)外近年發(fā)展的 GTO、 GTR、 IGBT、 MCT等關(guān)鍵電力電子器件以及現(xiàn)代理論和計(jì)算機(jī)相結(jié)合產(chǎn)生的交流變頻控制設(shè)備正處于引進(jìn)、應(yīng)用、消化吸收的階段。 模糊控制概述 模糊控制就是建立在人類思維的模糊性的基礎(chǔ)上，它與傳統(tǒng)控制有著本 質(zhì)的區(qū)別。模糊控制的核心是它用具有模糊性的語言條件語句作為控制規(guī)則去執(zhí)行控制。這種控制規(guī)則充分反映了人的智能活動(dòng)。經(jīng)過二十多年的發(fā)展，模糊控制的研究大致經(jīng)歷了兩個(gè)階段，即簡(jiǎn)單模糊控制階段和自我完善模糊控制階段。這個(gè)階段的模糊控制器的結(jié)構(gòu)比較死板，自適應(yīng)能力和魯棒性都有限，控制精度也不高。 模糊控制在實(shí)踐應(yīng)用中與傳統(tǒng)控制相比有以下幾個(gè)引人注目的特點(diǎn)： (1)無需事先知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，所以，它可以對(duì)那些數(shù)學(xué)模型難以求取或無法 求取的對(duì)象進(jìn)行有效控制。 (3)由于表示控制知識(shí)是以人的語言形式，故有利于人機(jī)對(duì)話和系統(tǒng)的知識(shí)處理，從而有系統(tǒng)處理的靈活性和機(jī)動(dòng)性。它由給定輸入、模糊控制器。而一個(gè)模糊控制器通常由三部分組成，即模糊化部分、模糊推理部分及反模糊化部分或清晰化部分，如圖 l— 2所示。 給定 R 圖 11 模糊控制系統(tǒng) 圖 12 模糊控制器 模糊控制器 對(duì)象 模糊化 模糊推理 反模糊化 6 PLC 可編程控制器的現(xiàn)狀和發(fā)展 可編程控制器的產(chǎn)生 近年來，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，使得以微處理機(jī)為核心組成的可編程控制器得到了迅速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用與各種領(lǐng)域中，以滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)中的高效、大量的自動(dòng)化要求。 可編程控制器是 20 世紀(jì) 60 年代末首先在美國(guó)出現(xiàn)，最初稱為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱 PLC，目的是用來取代繼電器控制盤，具有邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)等順序功能。為了改變這種狀況，提高生產(chǎn)效益， 1968年，美國(guó)通用汽車公司對(duì)外公開招標(biāo)，想用新的控制裝置取代繼電控制盤。 維修方便，采用插件式結(jié)構(gòu)。 體積 小于繼電控制盤。 成本可與繼電控制盤相競(jìng)爭(zhēng)。 輸出可為市電，要求再 2A 以上，可直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等。 可以存儲(chǔ)程序，存儲(chǔ)容量大于 4K。 PLC 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 長(zhǎng)期以來， PLC始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。 世界 PLC領(lǐng)導(dǎo)廠家的五 7 霸分別為西門子公司 、 AB公司、施耐德公司、三菱公司、歐姆龍公司，他們的銷售額約占全球總銷售額的三分之二 [19]。 . 位和字處理速度 80ns至 200ns. . 最高系統(tǒng)計(jì)算能力可以有 4個(gè) CPU同時(shí)計(jì)算。 . 每個(gè) CPU上多點(diǎn)接口 (MPI )能力，可同時(shí)連接編程裝置、操作員接口系統(tǒng)等 . CPU上的 SINECL2DP附加有分散 u0的集成性能。 . 高可靠性，完善的自診斷和清除故障功能。中型 PLC已有產(chǎn)品 。有的產(chǎn)品不僅供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，而且還有出口 。另一方面，國(guó)產(chǎn) PLC許多仍停留在全套引進(jìn)或以仿制為主的階段上 。對(duì)于國(guó)內(nèi) PLC的認(rèn)識(shí)，可以從江蘇嘉華實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的 dH 120系列產(chǎn)品窺見一斑，其主要 性能有 : 輸入輸出從 20點(diǎn)到 120點(diǎn)任意配置 內(nèi)置 32個(gè)定時(shí)器、 31個(gè)計(jì)數(shù)器、幾百個(gè)中間繼電器和數(shù)據(jù)寄存器，可方便地完成邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)控制、高速計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理、模擬量控制等功能。但從產(chǎn)品 結(jié)構(gòu)上看，我國(guó)自主研制及引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的 PLC大都屬于中低檔產(chǎn)品，至今沒有形成主流產(chǎn)品和完整的系列產(chǎn)品。如日本三菱公司的 FX0、FX2系列 PC機(jī)， FX0型 PC機(jī)的 I/O點(diǎn)數(shù)為 14點(diǎn)，體積最小的是 100mm 80mm 47mm，而它卻具有高速計(jì)數(shù)、中斷、脈沖調(diào)制等功能，同時(shí)，它還可以實(shí)現(xiàn)模擬器定時(shí)器功能并且具有 SFC 指令， FX2 系列 PC 機(jī)除了具有開關(guān)量 I/O 外，還具有模擬量輸入、輸出以及多種 智能模塊，并具有連網(wǎng)通信能力，擴(kuò)大了小型 PC 機(jī)的應(yīng)用范圍。如三菱公司的 A3A系列高檔 PLC 就采用了 MSP 芯片，指令速度可達(dá) 。 智能模塊與 PLC 的 CPU 并行工作，提高了 PLC 的速度和效率。這些智能模塊使過程控制功能大為加強(qiáng)。 (4)向網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展 加強(qiáng) PLC 的聯(lián)網(wǎng)能力成為 PLC 的主要發(fā)展趨勢(shì)。 PLC 的生產(chǎn)廠家都在使自己的產(chǎn)品與制造自動(dòng)化通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)兼容，從而不同的 PLC 之間可以相互通信。 (5)發(fā)展 容錯(cuò)技術(shù)和故障診斷 為了滿足某些系統(tǒng)極高可靠性和安全性的要求，一些 PLC 增加了容錯(cuò)功能，如雙機(jī)熱備用、自動(dòng)切換 I/O、雙機(jī)表決 I/O、三重表決。近年研制推出了公共回路遠(yuǎn)距離診斷和網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差率調(diào)速的實(shí)質(zhì)是將輸入功率的一部分轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)差 功率以削軸上輸出功率的大小，迫使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度下降。由于轉(zhuǎn)差功率與轉(zhuǎn)差率成正比，轉(zhuǎn)速越低，損耗越大，不僅降低了運(yùn)行效率，電動(dòng)機(jī)本身的發(fā)熱也十分嚴(yán)重。一般來說，改變轉(zhuǎn)差率的調(diào) 速方式是一種耗能的辦法，從節(jié)能的觀點(diǎn)，這種調(diào)速方式是不經(jīng)濟(jì)的。 調(diào)節(jié)同步轉(zhuǎn)速的方式又有兩種，一種是改變磁極的對(duì)數(shù) p ，即變極調(diào)速，一種是改變定子供電電源頻率，即變頻調(diào)速。由于電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和制造工藝的限制，通常只能實(shí)現(xiàn) 2— 3種極對(duì)數(shù)的切換，調(diào)速是有級(jí)的，且轉(zhuǎn)速變化的級(jí)差很大，調(diào)速范圍也受到限制 。交流電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速不但能無級(jí)調(diào)速，而且能根據(jù)負(fù)載的不同，通 10 過適當(dāng)調(diào)節(jié)電壓與頻率之間的關(guān)系，可使電機(jī)始終運(yùn)行在高效率區(qū)，并保證良好的動(dòng)態(tài)性能。在變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)中，在改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，須同時(shí)調(diào)節(jié)定子電源的電壓和頻率，在這種情況下，機(jī)械特性基本上平行移動(dòng)，而轉(zhuǎn)差功率不變，它是當(dāng)前交流調(diào)速的主要發(fā)展方向。直到電力電子開關(guān)器件問世以后，各種靜止式變壓變頻裝置得到迅速的發(fā)展，而價(jià)格逐漸降低，才使變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用與日俱增。 變壓變頻裝置 從結(jié)構(gòu)上看，變壓變頻裝置可分為間接變壓變頻和直接變壓變頻兩類。間接變頻裝置先將電網(wǎng)的交流電源通過整流器整流成 直流，然后經(jīng)過逆變器將直流變?yōu)榭煽仡l率的交流。 交－直－交變頻器 （ l）用可控整流器調(diào)壓、用逆變器調(diào)頻的變頻裝置，此類變頻器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便。 11 交－直－交變頻裝置中的逆變器一般接成三相橋式電路，以輸出三相交流變頻電源。在某一瞬間，控制一個(gè)晶閘管導(dǎo)通，同時(shí)迫使另一個(gè)晶閘管關(guān)斷，在兩管之間實(shí)現(xiàn)換相。另一種是在同一橋臂左右兩管之間進(jìn)行的，如： VT3 導(dǎo)通時(shí)，使 VT1 關(guān)斷， VT5 導(dǎo)通時(shí)使 VT3關(guān)斷。 交－交變壓變頻裝置 整流器導(dǎo)通期間它只有一個(gè)變換環(huán)節(jié)，其輸出的每 一相都是一個(gè)兩組晶閘管整流裝置反并聯(lián)的可逆線路。輸出電壓的幅值取決于兩組整流裝置的的控制角，輸出電壓的頻率取決于兩組整流裝置的切換頻率。交－交變壓變頻裝置的最高輸出頻率不超過電網(wǎng)頻率的1／ 3－ l／ 2，一般只用于低速、大容量的調(diào)速系統(tǒng)。 （ l）電壓源變頻器 在交－直－交變壓變頻裝置中，中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一個(gè)內(nèi)阻抗為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，電壓控制響應(yīng)慢，適用于為多臺(tái)電機(jī)同步運(yùn)行時(shí)的供電電源，但不要求快速減速的場(chǎng)合。若系統(tǒng)若采用可控整流器，存在以下不足：l）調(diào)頻由逆變器完成，調(diào)壓由可控整流器實(shí)現(xiàn)，二者之間需要協(xié)調(diào)配合，而且由于中間 12 直流電路采用大慣性環(huán)節(jié)濾波，電壓調(diào)節(jié)速度緩慢。產(chǎn)生諧波污染，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)降低，電壓和頻率調(diào)得低，功率因數(shù)也越低。當(dāng)采用 PWM 方法控制逆變器功率開關(guān)元件的通、斷時(shí)，即可獲得一組等幅而不等寬的矩形脈沖，改變矩形脈沖的寬度可改變輸出電壓幅值 ，改變調(diào)制周期可以改變輸出頻率。 正弦波脈寬調(diào) 制（ SPWM）變頻器 SPWM 變頻器是一個(gè)交－直－交變壓變頻裝置，整流器 UR 是不可控的，它的輸出經(jīng)電容濾波（可附加小電感限流）后形成恒定幅值的直流電壓，加在逆變器 UI 上，逆變器的功率開關(guān)采用全控式器件，按一定規(guī)律控制其導(dǎo)通或關(guān)斷，使輸出端獲得一系列寬度不等的矩形脈沖電壓波形。等效的原則是每一區(qū)間的面積相等。以前多用模擬電路元件實(shí)現(xiàn) SPWM 的控制，這種方法的缺點(diǎn)是所需硬件較多，而且不夠靈活，改變參數(shù)和調(diào)試比較麻煩。隨著高速度、高精度多功能微處理器、微控制器和 SPWM專用芯片的發(fā)展，采用微機(jī)控制的數(shù)字化 SPWM 技術(shù)己占當(dāng)今 PWM 逆變器的主導(dǎo)地位。當(dāng)改變參考信號(hào) RU 的幅值時(shí)，輸出脈寬隨之改變，從而可以改變輸出基波電壓的大小。如果控制 RU ，使其頻率、幅值協(xié)調(diào)變化，則可以完成變頻器的控制或者改變載頻三角波的頻率，并保持每周期輸出的脈沖數(shù)不變時(shí)，就可以改變基波電壓的頻率。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于三相逆變器，是由一個(gè)三相正弦波發(fā)生器產(chǎn)生三相參考信號(hào)，與一個(gè)公用的三角波載波信號(hào)相比較，而產(chǎn)生三相脈沖調(diào)制波。而雙極性調(diào)制在輸出的半個(gè)周波內(nèi)同一相的兩個(gè)導(dǎo)電臂互補(bǔ)交替通斷。 圖 21 雙極性 SPWM 模式調(diào)制原理 SPWM 逆變器的性能與兩個(gè)重要參數(shù)有關(guān)，它 們是調(diào)制比 m 和載波比 K，其分別為： cmRmUUm? () Ccc TTffK ??? ?? () 14 式中 RmU 、 ? ?Tf ,? —— 參考信號(hào) Ru 的幅值、頻率（角頻率周期） 式中 cmU 、 ? ?ccc Tf ,? —— 載波信號(hào) Cu 的幅值、頻率（角頻率周期） 在 SPWM 控制方式中， cmU 的值保持不變， m 值的改變由改變 RmU 來實(shí)現(xiàn)。在變頻調(diào)速時(shí)，三角載波與正弦調(diào)制波的頻率同步改變，即保持 K 值不變的為同步調(diào)制。但是，當(dāng)輸出頻率很低時(shí)，由于相鄰兩脈沖間的間距增大，諧波會(huì)顯著增加，使負(fù)載電機(jī)產(chǎn)生脈動(dòng)轉(zhuǎn)矩和較強(qiáng)的噪聲。異步調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是逆變器在低頻運(yùn)行時(shí) K 值加大，相應(yīng)地減少諧波含量，以減輕電動(dòng)機(jī)的諧波損耗和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。將同步調(diào)制與異步調(diào)制結(jié)合進(jìn)來，成為分段同步調(diào)制，這克服了同步調(diào) 制和異步調(diào)制的不足，在整個(gè)變頻范圍內(nèi)劃分成若干個(gè)頻段，在每個(gè)頻段內(nèi)都維持載波比 K 恒定，對(duì)不同的頻段采取不同的 K 值，頻率越低， K值可取大些。 15 第三章 PLC 可編程技術(shù) PLC 的產(chǎn)生與發(fā)展 1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司 (DEC)研制出第一臺(tái) PLC，在美國(guó)通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。到1971年，己經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。 第一代在 19691972年。其功能也比較單一，僅能實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，其中 PLC特有的編程語言梯形圖一直沿用至今，成為可編程控制器的第一用戶語言。這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品已開始 使用微處理器作為 CPU， IPLC(可變成邏輯控制器 )成為真正意義上的 PC(可編程控制器 )(尚未正式命名 )，而存儲(chǔ)器采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器。 第三代在 1976^1983年。這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品己采用 8位和 1