煤矿矿井通风系统的PLC控制实现【文献综述】

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1、毕业论文文献综述电气工程及自动化煤矿矿井通风系统的PLC控制实现摘要：简要介绍矿井通风的重要性，了解我国矿井通风的发展情况，介绍PLC的特点和基本情况，着重介绍矿井通风系统中的工作原理，设计思想和设计方案。关键词：煤矿矿井通风；PLC；通风机；检测系统矿井通风机是煤矿中最重要的设备之一，担负着向井下输送新鲜空气，同时向外排出高危气体和粉尘的重要任务，在现在对于煤矿安全高要求的环境下，它的发展就有很大的必要性[1]。矿井通风技术是煤矿中减少因瓦斯、煤尘及火灾造成损失的基础，合理高效的矿井通风系统是煤矿安全生产的基本保证。随着科技的发展，矿井的深度开采，再加上地热，气候变暖等一系列因素，

2、导致了矿井的温度增加。要求减少和杜绝煤矿事故的发生，促进煤矿安全技术的发展，煤矿矿井通风机的安全监控系统尤为重要[2]。随着传感器技术、电子技术、自动化技术和计算机技术的迅猛发展及企业煤矿中的需要，国内各主要科研单位和生产厂家又相继推出了KJ90、KJ95、KJ101、kjf2000、KJ4/KJ2000和KJG2000等监控系统，以及MSNM、WEBGIS等煤矿安全综合化和数字化网络监测管理系统[3]。PLC实质上是一台用于工业控制的专用计算机，它与一般计算机的结构及组成相似，为了便于接线、扩充功能，便于操作与维护，以及提高系统的抗干扰能力，其结构及组成又与一般计算机有所区别。基本

3、组成包括CPU、存储器模块、输入/输出模块、电源模块及外部设备[4]。用户将程序输入到PLC的程序存储器中，当PLC运行时，其工作过程一般分为3个阶段，分别为输入采样，用户程序执行和输出刷新3个阶段。完成这3个阶段称为一个扫描周期[5]。目前，PLC技术已在国内外被广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业[6]。本课题设计的一个煤矿矿井通风控制系统，主控部分用PLC来实现，具体实施参照某一实际现场来设定。系统总体指标及功能要求：了解主通风机的工作原理和工作流程；根据设定的应用参数给出可行的控制实施方案；进行PLC选型和电气控制综

4、合设置考虑；实现实时监测风机运行参数、监测风门位置、风机开停状态、反风信号等；控制风门开/关、风机启/停；保证系统安全。4矿井主通风系统主要有组成部分是通风机、风门、风井等，其中系统的核心部分是主通风机，并且根据风流在叶轮内部的流动方向可分为离心式和轴流式。主通风机的特性主要是风压、风量、功率、和转速五个参数。目前国内外主要使用的是轴流式风机，轴流风机由整流罩、叶轮、导叶、整流体、集风器及扩散筒等部分组成。对旋轴流式通风机是将一个叶轮装在另一叶轮的后面，而叶轮的转向彼此相反，因此需要两个容量、型号1完全相同的有隔爆作用的电动机按相反方向旋转驱动。即第一叶轮顺时针方向旋转，第二级叶轮逆

5、时针方向旋转。两级叶轮互为导叶，第一级形成的旋转速度由第二级反向旋转消除并形成单一的轴向流动排出[7]。对旋式轴流式通风机应开风门启动，即应将通往井下的风门关闭，同时将地面的进风门打开，启动后，打开通往井下的风门，同时关闭地面进风门。初始程序中设定通往井下的风门处于关闭状态，地面风门处于开启状态。通风机的通道有三个电动风门：立式风门，斜风门，地面风门。其中立式风门用低压三相交流电动机拖动，由左右限位开关来检测风门的位置，斜风门采用交流电动机拖动，由上下限位开关检测风门的位置，限位开关的常开或常闭触点向PLC发出信号并切断电机供电回路[8]。下位机系统的可靠性作为选取的主要参数，由于P

6、LC具有很高的可靠性，因此符合风机的高可靠性要求[9]。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成的控制系统，与同等规模的继电器系统相比，电气接线已减少到数百甚至数千分之一，因此故障率也就大大降低了。此外PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障可以报警，在上位机软件中也编写了外围器件的故障自诊断程序，使外围电路也获得故障自我保护。这样就使整体控制系统具有很高的稳定性[10]。根据矿井通风机运行规程和有关规定，并且由于风机装置的不间断运行特性，矿井主通风机自动控制系统一般设置两台风机，一台工作，一台备用。原先采用人工操作的方式来管理和运行风机以及观察风机参数。但是该方式因操作过程复杂、工作

7、强度大、自动化程度低、不适合现代化矿井管理，为了提高效率及保护设备，该系统对风机的各种运行、工艺参数进行了在线监控；同时为了能够做到远程无人值守控制及远程故障诊断的需要，组建了企业级的以太网络系统[11]。整个监测控制系统主要包括PLC检测系统和上位机组态软件系统两个部分，其中PLC测控系统能够实现对主通风机温度，风洞，电气等参数进行实时采集，并将上位机软件传来的控制命令传至电机，风门等被控对象；而上位机组态软件系统要求将PLC测控系统采集的实时数据按照生