并下局部通风机集中控制与管理系统优化.pdf

2019年 第 1 期 煤 炭科技 No. 1 2019 COAL SCIENCE 2.中国矿业大学信息与控制学院， 江 苏 徐 州221116 摘 要 针对煤矿井下局部通风系统管控技术无法有效实现远程控制和实时监测的问题，采用 PLC技术、 模糊PID、 变频技术和工控软件对局部通风机控制系统进行升级改造， 实现在地面上 对井下局部通风机进行远程控制和实时管理， 解决了问题。 关键词 局部通风机；PLC;模糊PID控制 中图分类号TD635 文献标志码B Optimization of Centralized Control and Management Systemfor Underground Part Ventilator GUI Junhao1，HUANG Youhe2，JU Mingwei2 1.Guizhou Panjiang Refined Coal Co. ,Ltd.，Panzhou,Guizhou,553539 ； 2.School of Ination and Control Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu,221116 Abstract Aiming at the problem that the control technology of local ventilation system in coal mine cannot ef fectively realize remote control and real-time monitoring, PLC technology, fuzzy PID, frequency conversion tech nology and industrial control software were used to upgrade the part ventilator control system. The remote control and real-time management of the underground part ventilator were realized on the ground, relevant problems were also solved. Keywords part ventilator; PLC; fuzzy PID control CLC number TD635 Document identification code B 在煤矿生产中，大多数掘进工作面都是一个独 头巷道， 无法利用主通风系统实现风的循环， 必须采 用局部通风机对掘进巷道或者通风量不足的工作面 进行供风，给工作人员提供新鲜空气的同时排除瓦 斯等有害气体\1 ] 。根据有关 ， 因局部通风系 统 不 的瓦斯 时有发生，， 有 必对落后的局部通风机 系统进行提升[ 2 ] 。 贵州盘江精煤股份有限公司火铺煤矿是一个 高瓦斯矿井， 瓦斯 量不均衡， 风机风量需要 经常进行调整。随着生产能力的增加， 局部通风机 的 制 ， 这就给井 作人员 的工作量。一现 或者 进行 主 风机 ， 制 ， 巷道 时 无法供风， 大的 。 ， 对 有的 制系统进行 进 必 。 针对铺煤矿出现的 ，采用了可靠的PLC 技 术 对 风 机 的 制 进 行 ， 实现了风机的远程 制;同 时 制 UPS ， 22 煤炭科技2019年 第 1 期 了井下无人值守的条件 3 。在控制方法上， 使用模糊 H D和变频技术进行设计， 实现了风机的智能调速， 达到了节能的效果。在监控系统设计方面，采用 inCC上位机软件对风机的一些电压电流等参数 进行记录， 实现了对风机的实时监控。 1 1 PLC控制系统控制系统 1.1 PLC设备选型1.1 PLC设备选型 徐州兆恒工控生产的矿用隔爆兼本安型可编 程控制箱，能适用于瓦斯和粉尘较多的井下环境， 较 的 安 和可 。设备的 用了 CPU1212C 模， 数 入 量 22路 ， 模拟量 输入8 路 控制器具有远程控制、 就地控制和检修控制 3 种 控 制 模 。 人 在远程控制模 ， 可 在 地面上 上位机软件远程实现风机 和 在就地控制模 ，可 对 风 机 设 进 行 ， 及时 在 检 模 ， 远程控制无 效 ， 方 工 人 对井下设 进行 。 1 . 2 可靠性设计1 . 2 可靠性设计 针 对 矿 高 瓦 斯 特 点 ， 在原有局部通风机双回 路供电的 上， PLC控制 一个UPS应急 电 ， 现 电 风机 时 机和 PLC控制 电 控制 的 5 。 i 增加了控制系统电可 ， 程度上 了因 电 现的 。 2模糊2模糊PID设计设计 针对目前局部通风机“ 一风吹” 的现象， 设计了 模 糊 PID控 制 ， 频技术的使用， 使风机能 瓦 斯 进 行 调 速 ， 了 效 ， 实 现了节能[ 6 ] 。系统控制 1 。 图1系统控制示意 2 . 1 模糊规则设计2 . 1 模糊规则设计 模糊控制主要是将人工得出的经验转变为计 算机能 的规则， 从而实现控制功能。一 模 糊 控 制 的 设 计 由输入 模糊化、 控 制 则 设计、 模糊推理等过程构成。 1输入 模糊化。 对 控 制 系 统 ，入量为瓦斯浓度的误差E 和误差变化率EC， 输出量是PID的两个控制参数， p， t。 入输出模糊化 入输出量从基本论域 转换至模糊论域。了 精， 将输入变量7 、 7C 量化至卜6,6]， 其对应的模糊论域为|“， “M， “ S， ， S， M， *。同理两个输出变量也量化至[-6,6]， 其模糊论域和入变量相同。入输出量的隶属 函数如图2 所示。 根据风机运行情况和进行调速的经验， 建立适 合 本 系统 的模 糊 则表 ，可 到 ） p， ） i 的模糊规 则表， 表 1、 表 2 列。 _______________表1 的模糊规则_______________ E C E ---------------------------------------- P BP MP SZN SN MN B N BN BN BN MN MN SN SZ N MN BN BN MN SN SZZ N SN MN MN MN SZP SPS ZN MN SN SZPSP SP M PSN SN SZP SP MP MP M P MZZP SP SP MPBP B PBZP SP SP MP MPBP B 表2的模糊规则 E E C P BP MP SZN SN MN B N BP BPBP MP MPSP SZ N MP BPBP MP SPSZZ N SP MP MP MP SZN SN S ZP MP SP SZN SN SN M PSP SP SZN SN SN MN M P MZZN SN MN MN BN B PBZN SN MN MN BN BN B 2 . 2 变频器设计2 . 2 变频器设计 频 其控制方便、 控制效果较好等优点已 广 泛 用 于 各 种 场 。 它可和控制方法完美配 2019年 第 1 期桂峻浩等井下局部通风机集中控制与管理系统优化 23 合 ， 从而实现风机的调速， 所以在火铺煤矿局部通 风系统中采用了西门子6ES71变频器， 其额定功率 为 800 k ， 输入电压支持660 V〜690 V， 输出额定 电流为860 A。该变频器的使用， 实现了节能效果， 改善了风机的工作方式。 3上位机监控系统3上位机监控系统 本次系统升级改造中， 通风机监控系统采用了 较为先进的传感器进行数据采集， 主要对通风系统 的负压、 流量等参数进行采集和监控同时还能在 线诊断通风机的典型震动 以 电 机 等 。该 系 统 行 ， 作 ， 能够方 作 使用， 配 合PLC远程控制， 提高了通风设的自动 。 H D与变频器相结合， 在风机实际运行中 可以实现较好的调速效果。风机调速 3 所。 图 3风机调速图 3风机调速 3 . 1 监控系统设计3 . 1 监控系统设计 采用了）inCC7.3组态软件作为上位机监控系 统的设 。该 以和S7-1200实现通 ， 实时数据采集 的功能， 同时还 能够对 数据进行 [ 8 ] 。 3 . 2 上位机功能实现3 . 2 上位机功能实现 机 监 控 实 现 了 对 风 机 的 实 时 监 控 ， 通 动 出 风机 的 行 ， 行 中的局部通风机 4 所示。 7J U i扁 监 控 点2632 it* ifi控 上位机软件具有运行查询、电流电压参数查 看、 等功能。 4结 语4结 语 本次系统升级改造， 改进了火铺煤矿局部通风 控制系统的控制方式， 实现了 远程控制和风机 的 能 调 速 ， 了 机监控系统， 了生产 的 ， 提高了局部通风系统的 。 参考文献参考文献 [ 1 ] 焦继红.煤矿局部通风的设计方案研究[J].煤炭技术,2013,324 104 - 105. [2 ] 梁 涛 ， 侯友夫,吴楠楠.掘进工作面局部通风智能监控系统的研 究[J].矿山机械,2008119 - 21. [3] .井下局部通风机实现远程集中控制技术[J].江西煤炭科 技,2016460 - 63. [ 4 ] 叶俊锋， 吴 奇,时宇翔.基 于S7-1200PLC的煤矿通风机监控系 统设计[J].煤矿机械,2014,3512240 - 242. [5 ] 贾连鑫， 王 明.煤矿局部通风机远程控制系统的应用[J].煤矿机 械,2017,3811119 - 120. [6] , , . 矿 局 部 通 风 机 能 控 制 系 统 的 设 [J].工矿自动化,2009829 - 32. [ 7 ] 程建文.基 于PLC的通风机在线监测系统的研究[J].煤炭科技, 2013228 - 29. [ 8 ] 雷汝海,王彦齐,韩晓东.WinCC与S7-300PLC在煤矿地面生产 系统中的应用[J].工矿自动化,2006466 - 68. 作 者 简 介 桂 峻 浩 （ 1963 ） ， 男 ， 贵 州 盘州人， 1983年作 者 简 介 桂 峻 浩 （ 1963 ） ， 男 ， 贵 州 盘州人， 1983年 毕业于河南焦作矿业学院煤矿电气自动化专业，贵州盘江毕业于河南焦作矿业学院煤矿电气自动化专业，贵州盘江 精煤股份有限公司高级工程师。精煤股份有限公司高级工程师。 图 4监测系统主界面图 4监测系统主界面 收 稿 日 期 2018 07 29