PLC在通风机自动化变频控制中的应用(2).pdf

★科技大观★ P L C在通风机 自动化 变频 控制 中的应 用 兖 矿集团 套司 杨村煤矿 董在国 冯 金斌TR 7 2 ． 一一 1 名 l 置 、 软 件设 计及 系统功 能 等 。 关 键 词 可蝙程 序 控制 嚣 通 风机 变颊控 制 可编程序控制器 P L C 集逻辑控制 、 模拟量处 理、 数据运算等功能于一俸 ， 具有高稳定 、 强抗 干扰 、 非常适用于恶劣环境等优异性能 。已成功地应用于 杨村矿南北风井主通风机的 自动化变频系统 中。 囝 1 机 1 系统 设计 该系统是以华光 电子工业 有限公 司生产 的 S U 一 6 B工业可编程序控制器为控制核 t - ， 以日本东洋 株式会社产 VF 6 1智能变频器为执行核心的先进的 P L C在通风机 自动化变频控制 中的应用 囝 e z ． c， 钕 设 机电一体化设计方案． 系统配置如下。 1 ． 1主 曰路 见 图 1 为确保通风机运行安全， 主 回路设计为低 频主 回路和工频主 回路两部分 ， 低频部 分由一台 VF 6 1 2 0 0 4智 能变频器 和两台 A B B型低频接触 器组 成 ， 为通风机的主运行 回路 ； 工频部分由两台工频降 压启动器组成， 作为低频 系统的后备回路 ， 用 以低频 系统故障时降压启动并全速运行风机 。 1 ． 2控 制 系统 控制 系统 由 5部分组成 1 s U一6 B工业可编程 序控制器 由 CP U、 高 速记数模块、 A／ D模块 、 D／ A 模块 、 1 ／ 0 模块组 成， 用以完成系统的自动控制和智能保护。 2 风量传感器 将通 风机 风量信 号送 到 P L C 的 A／ D模块 ， 用以实现系统的风量闭环控制 3 风门绞车轴编码器 将风门行程转化为数字 信号送至 P L C高速记数模块 ， 用以实现风 门绞车的 精确行程控制。 4 电流变送器 将电机电流信号进行数模转换 后送至 A／ D模块 ， 用以实现风机 的过流保护 。 5 前导器 电动执行机构 由 P 1 c控制 自动开 启， 关闭风机前导器 。 2 软 件设 计 P L C的软件系统应分为系统 软件和应用 软件 两部分 ， 其系统软件 的作用是将应用软件的指令语 言或 梯形 图语 言编译 为 C P U 所能 接受 的机器语 言 ． 无须使用者编制 。 其应用软件则为使用者根据现 场工艺流程编制的指导 P L C运行过程 的实用程序， 程序表达方式为梯形图方式或指令语句方式， 本系 统使 用的是 用 S 6 2 P专用 软件编制的梯形 图语言 2 3 维普资讯 其 流程 图见图 2 囝 2 在通风机 的全 自动控制系统 中， 风机的风门控 制和风量闭环应视为程序设计的关键点 。 1 在风机 运行中， 如风门开、 关过位 ， 则有可能造成风门绞车 断电或对风门造成损坏， 如 开、 关不到位， 则会 引起 漏风而影响通风机效率 。 为较好地解决该现象， 除在 系统硬件设计 中给予了充分重视外 采用 TR D1 0 0 0 型轴编码器 ， 在软件设计上也作了周密的考虑 图 3左 2 在 矿 井通 风 系统 中 ， 风量 闭 环 的 质量 将 直 接影响矿井的通风质量甚至通风安全 ， 因此在软件 设计 中采用 了 P D调节方式． 以保证闭环质量 图 3 右 图 3 3 系统功 能 3 ． 1 实现 系统的 自动化 控制 当接到风机运行指令时， P L C首先判断运行机 号 1 或 2 风机 ， 然后判 断系统运行方式 工频或 低频 ， 若为低颓方式时则驱动低频接触器吸合 ． 延 时 0 5 s发出变频器运行指令 ， 此时电机由零频率加 速启动 ， 当启动到设定频率时 ， P L C控制风门绞车 24 开 启通风机进风门， 然后驱动前导器执行机构打开 通 风机前导器 ， 使通风机进人工作状态。 若为工频方 式时 P L C首先控制风机 降压启动 ， 当启动电流降到 C P U 内部设定值时关闭降压启动接触器 ， 吸合运行 主接触器 ， 风机转入全速运行状态 ． 3 0 s后风门及前 导器 自动打开 。 3 ． 2 实现风 量 的 闭环控制 在风机低频运行过程 中， 风机风量 由给定信号 控 制， 该信 号与风量传 感器 的反馈 信号 同时送人 P I c的 A／ D模块 ， 转换后由 C P U 进行 P D调节 ， 输 出信号 由 D／ A模块送至 VF 6 1变频器频率设定接 口， 调节变频器输 出频率， 从而改变风机转速实现系 统风量的闭环控制 。 3 ． 3 实现 风机 的低 频故 障转 换 P L C在风机 低频运 行中 自动监 测变 频器的运 行情况， 在变频器出现故障时 ， P L C则按顺序执行 以下程序 1 停发变频器运行指令 ； 2 释放低频主 接触器； 3 关闭风机前导器及进风门； 4 确认低频 接触已释放 ； 5 降压启动通风机 ； 6 通风机转入全 速运行后打开前 导器及进风门。 3 ． 4 实现 电机 的过流 保护 电流变送器将低频或工频主回路 电流信号转换 为标准信号后送至 A／ D模块 ， A／ D模块将该信 号 进行模数转换后送人 C P U 内部功能存 储器 ， C P U 在每个扫描周期将该数据与内部 电流设定值进行 比 较 ， 超过设定值即进行保护 3 ． 5 实现 风 门行 程的精 确控 制 当 P L C开闭风机风门时， 安装于风 门绞车主轴 上的轴编码器将风门行程转换为数字信号送至高速 记数模块 ， 高速记数模块将该信号译为 B C D码后存 人 内部存储器 ， C P U 在每个扫描周期将 B C D数据 与行程设定值进行 比较 ， 超出设定值即停车． 控制精 度 为 0 ． 2 mm。 系统 评 价 杨村煤矿南北风井 主通风机改造完成后， 在矿 井风量需求减少的情况下可实现年节约 电费约 】 1 O 万元 ， 且实现了包 括前导器、 风 门在 内的全 自动操 作， 运行稳定 可靠 ． 调速平滑方便 ， 与国内使用单片 机、 工控机进行改造的类似项 目相 比， 无论是可靠性 还是参 数变更 的灵活性都具有其不 可 比拟的优越 性 ． 可广泛应用于矿井主扇的自动化改造 中国煤炭第 2 6 卷第 n 期 2 0 0 1 1 年 1 1月 霸 里翟 维普资讯