基于plc煤矿风机自动监测控制系统探究

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1、基于PLC煤矿风机自动监测控制系统探究【摘要】本文设计的煤矿通风机自动监测控制系统采用西门子S7300系列PLC作为下位机采集通风机的各个参数及瓦斯浓度，以变频器实现风机的变频调速，并用上位机实时显示并监测各个参数和系统的运行情况。该系统的应用能使风机始终保持在高效、经济的运行状态，降低了瓦斯事故发生率，使整个通风机系统更加安全可靠。【关键词】PLC；变频器；通风机引言随着煤矿开采规模的不断扩大，瓦斯灾害问题日益突出。在煤矿安全生产中矿井通风系统起着极其重要的作用。矿井通风机因为承担着向井下输送新鲜空气、瓦斯气体排放的重任，是煤矿安全生产的关键设备，因此对矿井通风机的各个参数和瓦斯浓度的监控

2、非常必要。由于通风机属于负荷平稳、启动不频繁的设备，所以传统的方式是采用交流鼠笼型电动机拖动的不调速电控系统，靠调节风门来调节风量。这种方式设备简单、初期投资小、可靠性较高，但是能耗大。同时，在实际开采过程中，随着采掘工作面的推移、采煤方法、井下工人数量及瓦斯涌出量的变化，通风机的正常运行和经济运行都要求进行风量调节。为了达到节能效果，通风机的风量调节可以改成通过调节风机转速来实现，也即是控制通风机的转速随着瓦斯浓度等参数的变化而自动调整，进而实现风量的自动调整，从而降低风机能耗，节省大量电能。随着变频调速技术和PLC控制器的快速发展，以PLC为控制核心结合变频器组成的控制系统因其可靠性高、

3、抗干扰能力强、维修方便、节能等优点，已经成为各煤矿企业的首选。本文设计的煤矿风机自动监测控制系统采用西门子S7300系列PLC作为下位机采集通风机的各个参数及瓦斯浓度，以变频器实现风机的变频调速，以上位机来显示并监测各个参数和工作设备的运行情况。1、风机自动监测控制系统要求通风机自动监测控制系统在煤矿安全生产中起着非常重要的作用，该系统要能够对风机的各个参数进行实时监测，并根据监测结果实时调整风机的输出风量大小，同时，还要能够实现随时通过上位机界面的操作实现风机的启停、报警及故障处理等等。基于PLC的煤矿风机自动监测控制系统需实现的主要功能如下：(1)通风机可以实现软启动，为了安全生产的需要

4、，该系统要能够实现风机的变频和工频运行状态的自动和手动切换。(2)当风机处于变频工作状态时，能够根据井下的实际情况，如风压、瓦斯浓度等参数的大小，实时进行风量的自动调节，以满足安全生产的需要。(3)当检测到井下瓦斯浓度超过《煤矿安全规程》所规定的安全标准时，发出声光报警，并同时对通风机输出相应的控制信号，改变风量和风压等以排出瓦斯。(1)实时检测风机的电量参数：电压、电流、功率等,实时监测风机前后轴温、振动情况，实时检测电机定子的温度。当以上参数超出设定值规定范围时，即触发系统的报警和故障处理功能，发出声光报警，并立即进行风机运行状态的切换。(2)通过上位机界面实现人机互动功能：实时模拟显示

5、风机系统运行状态图，并把实时监测数据在模拟运行画面上动态显示、按需求记录实时监测数据，记录报警事件，生成实时数据报表并打印，允许已授权的操作人员通过上位机界面直接控制风机的启停，以及对报警信号进行紧急处理等操作。2、控制系统的组成及控制过程分析2.1系统组成如图1所示，基于PLC的煤矿风机自动监测控制系统，主要由PLC、变频器、风机、各种信号传感器、扩展的A/D转换模块、上位机、声光报警电路等组成。现分别介绍一下主要硬件的选择和功能要求。2.1.1PLC在本系统中PLC选择的型号是西门子的S7-300系列PLCoS7300是模块组合式PLC,由基板及模块组成，有多种基板可供选择，可根据实际需

6、要构成不同的系统。本系统采用S7300系列的CPU作为核心处理单元，再根据系统实际需要选择相应的输入输出模块，可以方便地实现如下任务：①采集外界各设备的状态信号及模拟信号；②根据风压和瓦斯浓度等信号确定向变频器输出控制信号大小；③若外部设备故障，PLC接通报警装置，实现故障报警；和上位机通讯。2.1.2变频器变频器在系统中的功能是：变频器直接控制电机，通过调速来驱动风机工作，从而提高了风机的传动效率。使用变频器后，电机的输入功率明显减少，运行工况明显改善，控制精度高，响应速度快，节约电能，使整个系统工作平稳。本系统中的变频器可采用西门子变频器MM430,MM430是泵类和风机专用变频器，功率

7、范围在7.5KW〜250KW,使用内部互联技术，具有很高的可靠性和灵活性。MM430采用线性V/f控制，并带有增强电机动态响应和控制特性的磁通电流控制(FCC),内置PID控制器，集成485通讯接口，带有完善的过电压、欠电压、变频器过温、短路保护等等。控制软件可以实现专用功能：多路切换，手动/自动切换，节能运行方式等。2.1.3监测传感器系统传感器主要有振动传感器、温度传感器、瓦斯传感器和风压传感器组成。各传