PLC在煤矿风机自控系统中的应用探究.pdf

孳 翥 憋 寨 P L C 在煤矿风机自控系统中的应用探究 潘红军 中煤第三建设 集团 有限责任公司机电处安徽宿州2 3 4 0 0 0 【 摘 要】本文对煤矿风机 自 控系统中 P L C 的应用情况进行了 分析， 这 一 控制 器能够对外界各 种设备的状 态信号进行采集， 从而远程控制 四台风 机电机运行情况， 并与上位机相互连通， 对各台电 机进行故障报警和处理 以及启停控制。 在煤矿风机自 控系统中 应用P L C ， 不仅能够提高煤矿生产 的效率， 减少生产所需耗电量， 而且有助于实现煤矿生产企业经济效益的提 高。 I 关键词】P L C ； 煤矿风机； 自 控系统 煤矿压风机的主要作用在于对矿井生产过程中的空气进行压缩， 保持煤矿生产过程中具有较好的风动力。 人工进行就地控制是压风机 控制的主要方式， 因而在压缩空气的供气质量上以及压风机的运行时 间方面无法利用这一控制方法进行有效管理， 而且， 在日 常的维护管理 方面， 压风机的使用和管理也存在较大的难度， 且使用寿命有限。 1 ． 煤矿风机 自控系统的构造原理 煤矿风机具有需多台同时作业供风、 用电量大等特征， 因此， 整个 煤矿凤机自 控系统需要多台功率较大的电机。 本文对煤矿风机自 控系统 进行了介绍， 通过P L C 实现四台电机高压风机的自 动化远程控制。 高压 控制柜综合电量采集模块、 温度传感器、 风包排污管路电动阀、 压力传 感器、 P L C 主控制柜、 开停传感器、 调度室工控机等部件是煤矿压风机 自 动控制系统的主要组成部 ff o 1 ． 1 传感器部分 现场的实时物理量号采集工作是以现场传感器为基础实现的， 电 流信号输出标准为4 至2 0 mA， P L C 控制柜分别接收配备二线 IJ RV VP 电缆传输的信号。 电量、 温度、 流、 电功率、 电压及压力等都是这一系统 的现场传感器组成部分。 全部的传感器相关安装位置为 第一， 安装l 台 湿度、 温度传感器， 实现环境湿度和稳定的实时监测。 第二， 通过综合 电量监测装置实现电动机无功功率、 电压、 电流、 功率因数以及有功功 率等电量参数的实时采集， 使用R S 4 8 5 总线将所有综合电量采集设备连 接起来， 再将其与集分站RS 4 8 5 接口连接在一起。 第三， 在供电电路中 安装开停传感器。 第四， 在总管路出13部位安装压力传感器， 实现总管 路压力的实时监测。 第五， 将压力传感器设置在风包和冷却器之间， 实 现分管路压力的实时监测。 第六， 将压力传感器设置在压风机齿轮油泵 排油管路上， 实现压风机油压的实时监测。 第七， 将供水状态传感器安 装在冷却水管路入口， 实现冷却水管路工作状态的实时监测。 第八， 将 温度传感器安装在水泵冷却水出口 管路上， 实现冷却水出水温度的实时 监测。 第九， 将温度传感器安装在水泵冷却水进水管路上， 实现冷却水 进水温度的实时监测。 第十， 将温度传感器安装在风包上， 实现风包温 度的实时监测。 第十一， 在一、 二级气缸处安装压力传感器， 以实时监 测一、 二级排气压力。 第十二， 将温度传感器安装于一、 二级气缸处， 以 实时监测一、 二级排气温度。 1 ． 2 P L C 控制柜 以西门子S T - 2 0 0 P L C 作为P L C 控制系统的现场监控核心， 具有可 以实时人机界面 HMI 选择以及多样性的功能模块等典型优势， 这一 监控核心具有模块化的结构 ， 通过上位计算机 选择工业以太网或者 p r 0 fi b u s 和各自通信接 口 的配置， 能够提高该系统技术和配置的可靠 性， 从而满足现场使用要求。 这一部分是完全依据特定的操作方法， 实 现对总管空气压力的实时采集， 保护和运行压风机的功能， 从而实现煤 矿风机的自 动控 ll tl i 。 本次系统设计需进行大量模拟量的采集， 所以， 需要将 1 台采集分 站安装在P L C 控制柜中， 从而实现模拟量的传输和采集。 P L C 控制柜 的门板上通常设置有触摸屏， 从而为用户对设备运行状态的实时监控 和操作提供方便。 触摸屏的使用能够为压风机各类的参数监控提供方 便， 并有助于参数的就地控制和设定 。 2 ． P L C 系统的软件设计 2 ． 1 上位机软件的设计 本次设计中， 使用西门子公司Wi n c c V 6 ． O S P 3 A S I A 专业组态软件 作为开发平台进行上位机编程， 再利用自主研发通过二次开发实现压风 机的自 动控制， 充分体现出该系统便捷的生产数据处理功能， 以及人机 操作界面特征。 这一系统能够同时监控较多的界面， 主要涉及报表查询 界面、 报警查询界面、 风机效能曲线界面、 压风机参数界面、 压风机集 控界面等。 上位机软件具有远程控制压凤机这项功能， 可以设置操作密 码和权限， 防止非专业人员操作导致设备故障D l 。 2 ． 2 P L c 软件的设计 因为所有压风机都具有一定的控制标准， 利用P L C 实现全部相应 闭锁功能、 信号传送及信号的控制， 再向上位计算机传输数据， 并显示 所有各自 需要的数据。 通过西门子公司生产的标准版S T E P 7 S TE P 7 一 Mi c r 0 ／ WI N编程软件实施P L C 程序的编辑和操作。 本次设计中软件编 写选择模块化的方式 ， 利用通用程序模块编写结构基本相同、 功能相 近的程序。 通过调用数字块 D B 、 功能块 F B 、 F C 、 组织块 O B 等 各个模块， 实现较为复杂的控制算法， 而且程序结构则较为简单[4 1 。 设计软件之前， 需将硬件组态置入S TE P 7 软件。 将信号模块、 电源 及C P U 等各项设备安装于各 自 机架上， 并对P L C 硬件参数进行设置。 为 了进一步缩减扫描时间， S T E P 7 内各种硬件组态工具 将会屏蔽未得到 应用的模拟量输入通道， 并对硬件上未得到应用的通道输入端进行短 路处理， 以逐步提高系统的实时处理能力 】 。 3 ． P L C 在煤矿风机自控系统中的应用 本文所涉及煤矿中同时运行5 台常规的地面压风机， 由于压风机无 法对其运行数据进行直接显示， 因而在实际运行过程中， 压风机得不到 有效的安全保障。 因此， 该煤矿在其风机 自 控系统中应用P L C， 其主要 目 标在于实时监测风机各项运行参数， 同时在压风机监测室中警报或 显示全部有关压风机运行状态的各项参数， 从而建成交换机下的全矿 井综合自 动化监控平台【捌 。 现场全部电动机均设置有1 个电动机励磁柜， 2 个电流互感器， 3 个 高压启动柜上的电压互感器以及1 个高压启动柜。 全部压风机都需安装 风压测量装置， 却均应配置有1 个开停传感器， 以监视电动机的开停状 态， 同时， 全部电动机都应预设后轴承温度传感器以及绕组温度传感 器。 如果凤包温度达到1 2 0 C 以上， 需停止设备的运行； 如果二级排气温 度不足1 6 0 ℃， 需停止设备的运行l 如果二级排气压力超过0 ． 7 5 MP a ， 需 停止设备的运行； 如果一级排气压力超过0 ． 2 4 MP a ， 则需要进行报警处 理， 如果润滑油温度超过6 O ℃， 则需要进行报警处理； 如果润滑油的压 力降低到不足0 ． 2 5 MP a 时， 需停止设备的运行。 4 ． 总结 综上所述， P L C 应用于煤矿风机自控系统中， 具有控制 自 动化、 采 集风机参数、 数据处理以及报警故障等功能。 现阶段， P L C 系统在煤矿 生产中得到了广泛的应用， 并在运行过程中表现出了稳定性较高的优 势， 同时， 压风机现场安装全方位摄像仪， 能够呈缩值班室、 压风机以 及监视配电室等情况， 最终实现无人值守下压风机有效运行的目标。 参考文献 [ 1 ] 肖有洋． A B P L C 在风机控制 系统中的冗余设计与应 用[ J 】 ． 科技信 息． 2 0 1 2 ， 1 1 7 7 3 -7 7 4 ． [ 2 】 陈蕊． 基于P L C 的矿井主扇风机的监控 系统设计[ J 】 ． 太原理工大 学 ． 2 0 1 2 ， 1 1 1 2 -1 4 ． [ 5 】 王卫东， 田金云， 张成莲． 基于S 7 --5 0 0 P L C 的煤矿压风机控制系统 [ J ] ． 矿山机械 ． 2 0 1 0 ， 1 2 1 5 5 一 j 7 ． [ 4 】 于水娟 ． 基 于两级 网络的煤矿通 风机监控 系统 的研 究【J 】 ． 安徽 理 工大学 ． 2 0 0 7 ， 1 7 1 2 -1 5 ． [ 5 ] 汪广 ， 姚晓光． P L C 在监控 系统中的具体应用【 J 】 ． 电器传动 自动 化 ． 1 9 9 7 ， 1 4 1 0 2 -1 0 5 ． [ 6 】 石 志鹏 ， 雷如海 ， 靳 文献 ． 触 摸屏 在风机房 监控 系统 中的应 用[ J ] ． 工矿 自动化 ． 2 0 1 1 ， 1 5 8 8 -9 0 ．