毕业设计（论文）-基于PLC的矿井通风控制系统设计改造设计

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1、目录:1绪论12系统结构和控制方案12.1系统的设计功能12.2系统组成及方案23通风机组部分33.1KXJT型矿用通风机结构33.2KXJT型矿用通风机技术参数34系统硬件构成及各部分功能44.1PLC可编程控制器部分44.1.1PLC概述44.1.2PLC的一般构成和基本工作原理44.1.3可编程控制器的工作方式54.1.4PLC选型及特点54.1.5PLC内部分配54.1.6CPU模块的外部连接64.1.7扩展模块的外部连接64.2传感器部分94.3变频器部分104.3.1变频器的基本构成104.3.2变频器选型104.3.3变频器与PLC的外部连接115软件设计115.1温度控制

2、部分125.2瓦斯浓度控制部分145.3压力控制部分156结束语19致谢19参考文献20附录(程序清单)21251绪论煤矿矿井通风系统是煤矿矿井安全生产的重要组成部分，合理，稳定，可靠的矿井通风系统是保证矿井安全生产的基础，矿井随着深度的增加，开采强度的增大，综合机械化程度的提高，瓦斯压力，瓦斯含量和瓦斯涌出量越来越大，使得矿井通风线路长，通风阻力大，同时矿井和采区所需风量也大幅度增加，为此需及时调整矿井通风系统，对已不能满足矿井安全生产需要和矿井通风能力要求的通风系统进行技术改造。针对这一系列问题，本系统将PLC与变频器有机地结合起来，采用以矿井气压压力和瓦斯浓度为主控参数，实现对电动

3、机工作过程和运转速度的有效控制，使矿井通风机通风高效、安全，达到了明显的节能效果。且PLC控制系统具有对驱动风机的电机有过热保护、故障报警、机械故障报警和瓦斯浓度断电等功能特点，为煤矿矿井通风系统的节能技术改造提供一条新途径。2系统结构和控制方案2.1系统的设计功能本控制系统采用通风机组的启动、互锁和过热保护等功能。与常规继电器实施的通风系统相比，PLC系统具有故障率低、可靠性高、接线简单、维护方便等诸多优点，PLC的控制功能使通风系统的自动化程度大大提高，减轻了岗位人员的劳动强度。PLC和变频器与空气压力变送器配合使用，使系统控制的安全性、可靠性大大提高，也使通风机运行的故障率大大降低

4、，不仅节约了电能，而且还提高了设备的运转率。为满足矿井通风系统自动控制的要求，系统的具体设计要求如下：（1）本系统采用手动／自动两种工作模式，具有状态显示以及故障报警等功能。（2）模拟量压力输入经PID运算，输出模拟量控制变频器。（3）在自动方式下，当井下压力低于设定压力下限时，两组风机将同时投入工作运行，同时并发出指示和报警信号。（4）模拟量瓦斯输入，当矿井瓦斯浓度大于设定报警上限时，发出指示和报警。当瓦斯浓度大于设定断电上限时，PLC将切断工作面和风机组电源，防止瓦斯爆炸。（5）运用温度传感器测定风机组定子温度或轴承温度，当定子温度或轴承温度超过设定报警上线时，发出指示和报警信号。当

5、定子温度或轴承温度超过设定风机组转换温度界线时，PLC将切断指示和报警信号并自动切断当前运行风机组，在自动方式下并能自动接入另一台风机组运行，若在手动方式下，工作人员25手动切换。（6）手动方式下，有防止风机组频繁启动功能。由于定子温度或轴承温度过高，若当前风机组停止运行后，当其温度下降到设定下限时该风机组不能连续二次启动，只有接入另一台风机组进行工作，即防止温度在临界线状态而频繁启动。2.2系统组成及方案通风控制系统主要由系统主要由通风机组，可编程控制器(PLC)、空气压力变送器，变频器、瓦斯浓度传感器、温度传感器，接触器、中间继电器、热继电器、矿用防爆型磁力起动器、断路器等系统保护电

6、器等组成。通风机组由2台通风机组成，每台通风机有2台电机，每台电机驱动1组扇片，2组扇片是对旋的，1组用于吸风，1组为增加风速，对井下进行供风。根据井下用风量的不同，采用不同型号的风机。本设计以风机组2×30kW为例，选用1台西门子S7—200可编程控制器(PLC)，空气压力变送器等组成一个完整的闭环控制系统[1]。瓦斯传感器、温度传感器、实现对电机和PLC的有效保护，以及对电机的切换控制。其硬件功能框架图如图1所示。图1硬件功能框架图253通风机组部分本系统选用KXJT型矿用通风机，主要适用于煤矿井下局部通风机正常通风及排放瓦斯两种生产过程全自动化控制。由变频调速器、自动控制系统组成。

7、外接瓦斯浓度传感器、断电仪和通风机，实现了按设定瓦斯浓度值，自动调节通风机转速，达到按需定量通风的目的。同时实现在瓦斯积聚后，安全、有效、快速地排放瓦斯，防止“一风吹”，实现了对瓦斯浓度最大效率的安全排放。为煤矿的安全生产需要提供一种一机多用、高效节能的自动化控制装备。3.1KXJT型矿用通风机结构结构特征：本型产品具有结构紧凑、噪声小、风压高、风量大、效率高等特点，其结构紧凑方便运输和安装。对旋局部通风机与普通轴流通风机相比，在产