礦用通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中PLC控制技術(shù)

1、礦用通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中PLC控制技術(shù)i=r在煤礦開采安全生產(chǎn)中，礦井布局通風(fēng)機(jī)保障了井下開采的正常通風(fēng)需求，在生產(chǎn)中的作用非常重要。礦井通風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況的好壞直接關(guān)系這礦井開采的安全順利進(jìn)行。筆者結(jié)合組態(tài)工控監(jiān)控軟件、變頻器技術(shù)和PLC控制技術(shù)設(shè)計(jì)了煤礦井下局部通風(fēng)機(jī)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。同時(shí)，多次模擬測(cè)試和調(diào)試了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，驗(yàn)證了該礦井通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)對(duì)采掘工作面瓦斯?jié)舛茸兓约肮芫W(wǎng)阻力增加等方面能夠有效地完成風(fēng)速、風(fēng)量的調(diào)節(jié)。當(dāng)出現(xiàn)變頻器故障和通風(fēng)機(jī)出氣風(fēng)量故障時(shí)，變頻控制器能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)警功能，同時(shí)在礦井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面上出現(xiàn)備用風(fēng)機(jī)啟動(dòng)對(duì)話框，增加了礦井通風(fēng)的可靠性。1.礦井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)功

2、能（1）該系統(tǒng)采用山東礦井科技XX公司生產(chǎn)的組態(tài)王工業(yè)控制軟件，該軟件可以實(shí)時(shí)顯示每個(gè)通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)及數(shù)據(jù)，如軸流式電機(jī)的啟動(dòng)電壓、運(yùn)行溫度、電流量，每個(gè)通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，巷道瓦斯?jié)舛龋ぷ髅嫱咚節(jié)舛纫约跋锏里L(fēng)速、流量等參數(shù)。2）礦井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面具有啟動(dòng)控制通風(fēng)機(jī)功能，操作人員在不接觸通風(fēng)機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，此外，界面功能該提供操作人員的工頻運(yùn)行、手動(dòng)變頻以及自動(dòng)變頻，從而可以實(shí)現(xiàn)每個(gè)通風(fēng)機(jī)和備用通風(fēng)機(jī)的工作切換。3）監(jiān)控系統(tǒng)可以在通風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)所有通風(fēng)參數(shù)，將采集的參數(shù)和系統(tǒng)設(shè)定值進(jìn)行比對(duì)，如風(fēng)速超限比對(duì)、風(fēng)量超限比對(duì)、開關(guān)量狀態(tài)是否異常等等，如果出現(xiàn)參數(shù)異?；蛘叱?/p>

3、，系統(tǒng)界面會(huì)自動(dòng)彈出監(jiān)測(cè)結(jié)果并進(jìn)行聲光報(bào)警。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)利用應(yīng)用程序自動(dòng)將異?；虺扌畔⒋鎯?chǔ)，最后打印故障報(bào)表，以便維修人員和監(jiān)測(cè)人員對(duì)故障進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)。4）當(dāng)通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，礦井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警信息，同時(shí)組態(tài)王工控軟件會(huì)彈出啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)確認(rèn)對(duì)話框。操作員可以按照需求選擇“是”和“否”。選擇“否”或者在倒計(jì)時(shí)內(nèi)未作出選擇，為了通風(fēng)機(jī)安全考慮，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷風(fēng)機(jī)電源；如果選擇“是”，則切斷故障風(fēng)機(jī)電源，啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)。5）組態(tài)王監(jiān)控軟件畫面利用歷史曲線和實(shí)時(shí)曲線功能來(lái)完成對(duì)通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的主要數(shù)據(jù)顯示。技術(shù)人員可以將實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線進(jìn)行對(duì)比，從而判斷出風(fēng)機(jī)當(dāng)前的運(yùn)行是否為故障

4、運(yùn)行，如果為故障運(yùn)行，相關(guān)人員可以根據(jù)曲線判斷出故障類型來(lái)制定相應(yīng)的處理方案。6）礦井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和井下工控網(wǎng)絡(luò)的連接是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus-DP來(lái)實(shí)現(xiàn)的，此外，井下通風(fēng)機(jī)監(jiān)控機(jī)房?jī)?nèi)還備有因特網(wǎng)和辦公網(wǎng)絡(luò)相連接的工業(yè)以太網(wǎng)，從而達(dá)到了遠(yuǎn)程控制組態(tài)工控軟件的及風(fēng)機(jī)的目的。2.礦井通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成為了使研究簡(jiǎn)化，筆者采用兩臺(tái)6千瓦的小型軸流式礦井通風(fēng)機(jī)作為控制對(duì)象，PLC控制變頻器是西門子公司生產(chǎn)的XQS-110系列工業(yè)變頻器，該系列變頻器可以穩(wěn)定的控制通風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速，故障率低，運(yùn)行可靠。采用變頻器和控制模量端子的連接方式來(lái)構(gòu)件PLC可以實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)機(jī)的停車、報(bào)警以及詢問(wèn)是否啟動(dòng)備

5、用通風(fēng)機(jī)等功能，此外還可以實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的工頻運(yùn)行、自動(dòng)變頻以及手動(dòng)變頻功能。礦井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量層、中間控制層以及遠(yuǎn)程控制層三個(gè)層次。1）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試層現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試層主要負(fù)責(zé)各種測(cè)試參數(shù)數(shù)據(jù)的采集，如壓力傳感器數(shù)據(jù)、風(fēng)機(jī)速度傳感器數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)瓦斯傳感器數(shù)據(jù)。采集完數(shù)據(jù)后先利用A/D轉(zhuǎn)換模塊將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，最后將轉(zhuǎn)換完的數(shù)字信號(hào)輸入到PLC中以備處理。2）中間控制層PLC將各種傳感器通過(guò)A/D模塊轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)處理為系統(tǒng)參數(shù)，然后比對(duì)程序設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定的風(fēng)機(jī)運(yùn)行安全范圍值，進(jìn)過(guò)比對(duì)運(yùn)算后，如果參數(shù)在安全范圍內(nèi)則不做任何操作，風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行；如果其中一個(gè)或以上參數(shù)超出了

6、安全值范圍,系統(tǒng)會(huì)控制PLC調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，直到每個(gè)運(yùn)行參數(shù)都完全正常位置。如果礦井通風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障或者運(yùn)行工況異常,則系統(tǒng)會(huì)發(fā)出警報(bào)，PLC會(huì)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)出啟動(dòng)備用風(fēng)機(jī)警報(bào)，并等待遠(yuǎn)程操作客戶端的反饋信息。3）遠(yuǎn)程監(jiān)控層如果通風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)的客戶端會(huì)將常用畫面鎖定在監(jiān)控畫面上，監(jiān)控畫面上顯示實(shí)時(shí)曲線，該曲線會(huì)隨著通風(fēng)機(jī)風(fēng)壓、通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及巷道瓦斯?jié)舛热齻€(gè)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新。一旦通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障或者運(yùn)行異常，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，并在監(jiān)控?fù)Q面中彈出是否啟動(dòng)備用通風(fēng)機(jī)對(duì)話框。以便技術(shù)人員對(duì)故障進(jìn)行了解和制定相應(yīng)的處理方案。3 .礦井通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)硬件構(gòu)成本系統(tǒng)將西門子公司生產(chǎn)的

7、SQT-350系列工業(yè)控制CPU乍為PLC的中央處理器，采用三星公司生產(chǎn)的EM235系列模塊為PLC的擴(kuò)展模塊；使用兩臺(tái)6.8千瓦的電機(jī)作為礦井通風(fēng)機(jī)的動(dòng)力輸出，分別配備兩臺(tái)礦用泵類專業(yè)變頻器TY350;采用西門子公司的uo-no系列微壓差變送器作為壓力傳感器，該傳感器的量程為o-5.5kPa,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器為西門子UIT-25光電傳感器，瓦斯傳感器為國(guó)產(chǎn)礦用低濃度甲烷瓦斯傳感器。4 .礦井風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件構(gòu)成工頻工作、自動(dòng)變頻以及手動(dòng)變頻是PLC主程序運(yùn)行所實(shí)現(xiàn)的三個(gè)主要功能，在程序運(yùn)行過(guò)程中需要對(duì)每個(gè)子程序進(jìn)行中斷和調(diào)用設(shè)置。首先要設(shè)置變頻器故障報(bào)警和瓦斯?jié)舛瘸迗?bào)警。在礦井風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

8、啟動(dòng)后，系統(tǒng)會(huì)先判斷變頻控制類型，如果變頻控制類型為自動(dòng)變頻，系統(tǒng)就將初始化子程序調(diào)用，并將模擬量模塊子程序設(shè)置為檢查狀態(tài)，如果檢查出用戶電源問(wèn)題或者模擬量模塊連接問(wèn)題，系統(tǒng)就會(huì)中斷主程序等待維護(hù)；如果用戶電源和模擬量模塊沒問(wèn)題，系統(tǒng)就會(huì)調(diào)用其他子程序，以此類推。在連接中斷子程序時(shí)，系統(tǒng)首先要對(duì)中斷時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，變?nèi)缓髮?duì)頻器故障進(jìn)行判斷。如果變頻器沒有發(fā)生故障則進(jìn)入瓦斯?jié)舛瘸夼袛嘧映绦?。如果收集到的瓦斯傳感器?shù)據(jù)在安全范圍內(nèi)，則將風(fēng)機(jī)風(fēng)壓在系統(tǒng)中算法計(jì)算出的電壓模擬之傳輸給變頻器，從而達(dá)到對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的目的。如果監(jiān)測(cè)到瓦斯超限，系統(tǒng)會(huì)立刻關(guān)閉主程序，以便風(fēng)機(jī)啟動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電火花造成瓦斯爆炸。如果上述判斷是建立在系統(tǒng)不是自動(dòng)變頻狀態(tài)下，則進(jìn)行手段變頻判斷。啟動(dòng)過(guò)程和上問(wèn)相同。5 .結(jié)論在煤