基于PLC与变频器的矿井通风机集控系统设计

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：名搬jI牡日期：2丝L互jL—一关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印‘件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，

2、复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：—立出—＆牡日期：二竺堡』上王——一导师签名：圣趟日期：z盟座。‘：≥太原理工大学硕士研究生学位论文基于PLC与变频器的矿井通风机集控系统设计摘要主通风机做为煤矿四大固定设备之一，被形象的称为“矿井的肺腑’’，担负着向井下输送新鲜空气、排放粉尘和各种有毒气体的重任，对整个矿井的安全生产起着至关重要的作用。因通风机功率大，且需昼夜不停运转，据统计，其耗电量占全矿井总耗电量的15％至20％，有的煤矿甚至达到30％以上。传统通风机大都是采用异步电动机拖动，进行恒转速控制

3、，通过风门或蝶阀节流耗能来降低风量，造成很大的能量浪费。同时，因现有的通风机设备陈旧、控制技术落后，以及高电压、大电流和恶略的工作环境使通风机的故障率一直居高不下，因此，设计一套安全、可靠、高效的通风机控制系统至关重要。本文对山西某煤矿通风机电控系统进行技术改造和升级，以两台轴流式通风机为控制对象，在安全可靠、保证通风的前提下，以“冗余’’为系统设计的核心思想，结合变频技术、PLC控制技术和WinCC组态技术，设计了一套以西门子S7．400H高可靠性PLC为核心控制器的通风机变频调速集控系统。该集控系统由配电、传动、控制、在线监控四个部分构成，每个部分均采用冗余设计

4、，避免了因某一处故障或是系统维护而导致通风机停转事故的发生，充分保障了系统的高可靠性。该系统有上位机操作、操作台操作、就地操作三种控制方式，操作简单，可集中控制两台通风机的软启动和软停车的动态过程，能够根据实际需要随时改变通风机电机的转速，解决了由于设备设计余量而导致“大马拉太原理工大学硕士研究生学位论文小车”的能量浪费问题，克服了传统的通过调节风门大小调节风量的耗能问题。在友好的上位机监控画面下，可以对通风机进行控制，现场通风机的运行状态以图形化的方式在液晶屏和触摸屏上实时显示，能够实现超限报警、历史数据存储、查询、历史曲线绘制等功能，用户可以很方便对过往故障原因

5、的进行分析，为数字化矿井的建设奠定了坚实的一步。系统自2012年9月投运以来，运行状态稳定，节能效果显著。可以很方便的根据实际需要调节通风机风量，并对通风机的各种数据进行在线监测，提高了矿井通风的自动化水平。关键词：通风机，冗余，PLC，变频器，WinCC太原理工大学硕士研究生学位论文DESIGN0FⅢEVENTILATORCENTRALIZEDCONTROLSYSTEMBASEDONPLCANDFREQUENCYCONVERTERABSTRACTThemainventilatorisoneofthecoalminefourfixedequipment，itisvi

6、vidlycalled“theheartofmine’’．Ittakesontheheavyresponsibilitiesofconveyingfreshair,dischargingdustandallkindsofpoisonousgastothepit．Itplaysavitalroleonthewholeminesafetyproduction．Becauseitspowerisgreatandtheventilatorneedstoworkroundtheclock．Accordingtostatistics，itspowerconsumptionacc

7、ountsfor15％and20％inthetotalpowerconsumptionofthewholemine，thepowerconsumptionofsomecoalminesevenreachesmorethan30％．Traditionalventilatorsusemostlytheasynchronousmotor-drivetoconductconstantspeedcontrol，toreducetheamountofwindthroughtheairdoororbutterflyvalvethrottleenergy，causinggrea