基于PLC的煤矿风机自控系统研究.pdf

1 5 0 科 技论 坛 基于 P L C 的煤矿风机 自控系统研究 焦 楠 中煤科工集团北京华宇工程有限公司， 北京 1 0 0 1 2 0 摘要 本文针对煤矿通风机 自动监测控制 系统 ， 采用西 门子 7 3 0 0系列 P L C作 为控制 的基本模块 ， 系统地研 究了风机 的运行 和控 制规律， 在煤矿风机 自控系统中应用P L C后， 提高了企业的生产效益和经济效益， 具有良好的应用前景。 关键词 P L C； 控制 ； 煤矿风机 矿井通风机是矿井的主要设备之一。煤矿通风系统用电量很 大， 且一般都具有体积大、 触点多、 结构复杂等的特点。风机是大型 固定设备， 它担负着向井下输送新鲜空气， 稀释各种有害气体 ， 随着 信息技术的发展， 结合 P L C控制技术和变频调速技术 ， 对通风机进 行 自动化改造，并凭借高性能的通讯及智能化的 P L C控制得以实 现。 1 P L G风机 自动控制系统主要功能 通风机可以实现软启动， 当风机处于变频工作状态时， 能够根 据井下的实际情况， 实时检测风机的电量参数， 通过上位机界面实 现人机互动功能。 2 系统 结 构 通风控制系统主要由2台通风机组成， 每台通风机有 2台电机， 每台电机驱动 1 组扇片，2 组扇片是对旋的。主要 由P L C 、 变频器、 风机 、 各种信号传感 器 、 扩展 的 A ／ D转 换模 块 、 上位机 、 声光报警 电 路等组成。系统组成如图 1 所示。 在本系统中 P L C选择的型号是西门子的 s 7 3 0 0系列 P L C， 实 现如下任务 ①采集外界各设备的状态信号及模拟信号； ②根据风 压和瓦斯浓度等信号确定向变频器输出控制信号大小； ③若外部设 备故障， P L C接通报警装置， 实现故障报警； 和上位机通讯。 3 硬件模块设计 3 ． 1本 系统 的主 控制器 选择 西 门子 的 s 7 3 0 0系列 P L C作 为 C P U核心。处理单元。s 7 3 0 0是模块组合式 P L C， 由基板及模块组 成， 有多种基板可供选择 ， 可根据实际需要构成不同的系统。 3 ． 2本系统传感器主要包括温度传感器、 振动传感器 、 电量传 感器、 风压传感器和瓦斯传感器。 3 I 3变频器在系统中的主要功能是调速 ， 通过调速来控制风机 工作状态， 提高风机的传动效率。 3 ． 4报警电路采用声光报警方式， 当变频器或 P L C有故障或停 止工作时 ， 报警指示灯会持续点亮 ， 同时报警器也会持续发出报警 声， 报警后风机就会停止运行。 4 P L G 控制的风机智能监控变频基站 即通过建立变频基站实现井下通风机监控联网， 并对通风机的 运行状态进行全面实时监 测和控制。变频基 站的功能 1 节能 降 耗 ，提高风机安全运行系数和寿命 ； 2 网络化监控通风机运行状 况和远程控制 ， 提 高 自动化管理水平 和安全预 防预测能力 。功能原 理 图如 图 2 。 5控制 系统的功能实现及 软件 的设计 总的来说该控制系统主要实现以下功能 系统对控制对象 通风机、 风门绞车、 高低压柜等 可实现三级控制模式， 变频器驱动主扇的电 动机实现通风机的软启动，启动后使通风机处于变频运行模式， 快 速简便地实现了通风机的反风操作， 并可以远程控制通风机及辅机 设备的运行。系统的控制方案如图 3 。 对于简单的 P L C控制系统，可以写一整段程序来实现一个自 动化任务 ， 即线性化编程。程序采用用西门子 S E T P 7编程软件编 写 ， 1 通 风机 l级 电机 上位 正风启动 1 通风机1级 电机上位反 风启动 A N I 1 0 ． 6 “ A A 2柜手动 ／ 自动” A I 8 ． 4“ 手动 ／自动” A I 8 ． 5“ 单台， 同时” A N I 8 ． 6“ 急停 ” A N M2 7 ． 1“ 1 1 上位机反 风启动 ” I 一 1搴瑚 l l l ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．J 一 1毫 丑 i 晦 溉 ． 珊 事卜 ． 一 鼠 帆 D 1 豢 劝 恃 番 臻 卜 一 转 ■ _ 量 眦 换 - 4蠢 度 稽 薅 嚣 p - - 横 ●●一 蜘 ●一 工 一 瓦 斯 传 毒 蕾 r _ _ 燕 麓 -t风 掇 悻 蓐 尊 一 忭 铺 C A N I l艘承 总线通讯 l l 捩键控瓤 ￡ ￡ 控 制模块 变攒 器 I望 I 图 2 变频基站原理 图 “ l 1 1 t 2 l_ 一n日 】 I “ M 釜 鳖 m 龄 图 3主扇通风机控制系统结构 A N M3 0 ． 1“ 1 2 上位反风启动” A N I 1 0 ． 6“ A A 2柜手动 ／ 自动” A I 8 ． 4“ 手动／自动” A I 8 ． 5“ 单台／ 同时” A N I 8 ． 6“ 急停” AN M2 6 ． 7“ 1 1 样上位机正风启动” A N M2 9 ． 7“ 1 2 上位正风启动” 参考文献 [ 1 ] 陈蕊． 基 于 P L C的矿 井主扇风机 的监控 系统 设计【 J 1 ． 太原理 工大 学． 2 0 1 2 ， 1 1 1 2 1 4 ． 【 2 】 左毅， 陈燎原， 郑庆国． P L C控制与变频技术在矿井通风机上的应 用[ J 】 ．矿 山机械， 2 0 0 8 ， 7 [ 3 ] 陈建明等． 电气控制与P L C应用[ M] ． 北京 电子工业出版社，2 0 0 6 ． 蠡一