基于PLC的煤矿风机自控系统设计.pdf

引言 风机主要应用在煤矿生产的冷却系统、锅炉燃 烧系统、 通风系统中， 传统的控制方式是通过对风门 和挡板的调节来实现的，不能根据生产需求进行调 节和灵活控制，这在很大程度造成了煤矿生产的资 源浪费， 增加了煤矿企业的生产成本。 随着我国节能 减排理念的贯彻落实，煤矿企业也在注重品质的同 时， 注重提高对资源的利用率。为此， 将可编程的逻 辑控制器应用到风机控制系统中，能够提高控制的 精准性， 可降低生产成本， 减少污染物的排放。 1煤矿风机自控系统设计方案 煤矿生产环境复杂， 系统运行的环境较差， 为了 保障风机自控系统的稳定性和安全性， 将 PLC 应用 到风机自控系统中能够更好地适应恶劣的运行环 境， 而且也方便了煤矿生产对系统的操控， 所以要求 系统设计中必须具备应急处理功能、灵活且扩展性 强的系统结构、 实时监控、 现场工业操作接口、 故障 或突发情况预警装置、 优越的系统内部环境。 现阶段， 煤矿生产中风机自控系统主要是通过 人工调节来完成的， 自动化水平低， 系统内部设计 的很多内容都无法满足高强度的生产需要。在具体 的设计方案中， 系统必须具备以下几项功能 一是 系统控制要集合多种方式，比如自动控制方式、 半 自动控制方式、 手动控制方式； 二是系统要具备保 护功能， 在系统发生故障时， 能够自动对故障进行 诊断， 而且在日常系统运行中， 能够对其中供电电 压、 电机轴承温度等多项参数进行监测， 一旦参数 超出正常值上线时， 系统需要及时、 准确做出判断， 并向工作人员发出警报， 立即自动停止故障机组的 运行；三是系统应具备实施显示参数信息的功能， 这样工作人员可以在控制界面对单台机组的参数进 行监测， 保障在发生故障时， 能够准确定位故障发生 位置； 四是系统应具备远程控制和远程通信功能， 在 系统运行中， 通过控制器可以实现信号交换、 传输、 查询、 记录等操作[1]。 在工业生产中，风机的主要作用是在生产环境 中输出风，使输出量能够保持在生产要求的固定参 数值上， 从而保障生产的顺利进行， 避免在不需要情 况下电动机空转造成电能资源浪费。在 PLC 的基础 上进行风机自控系统设计，主要是通过闭环控制方 式的设置， 使现场作业在温度传感器的帮助下， 对现 场的温度进行实时感应， 当温度超过要求范围时， 就 模拟输出信号， 通过 A/D 转换对设备发出输出信号， 将多余的风量传递出去， 使温度得到控制， 在系统运 行过程中， 风机的运行主要受变频器的控制[2]。 2基于 PLC 的煤矿风机自控系统设计分析 作为系统的主控设备，可编程控制器必须在煤 矿企业生产情况的基础上进行选择，此次设计方案 中主要选择的是日本松下生产的 FPO 系列。这套控 制设备的性能十分优越， 具有模拟量设定、 双路脉冲 输出、 高速计算等功能， 能够在主机单元中作为独立 模块进行数据集中处理， 而且具有良好的扩展性， 可 以组合扩展单元进行操作。并且各单元都具备扩展 接口， 在操作中直接进行连接即可。 整套设备的控制系统由三个模块构成，一个是 主模块， 一个是扩展模块， 一个是 A/D 转换模块。其 中接口共有 39 个； I/O 端口要根据系统的实际需求 来确定， 但尽量少使用。 在尽可能保障系统运行稳定 性和安全性不受影响的情况下，主要编写了两项程 序， 一项是自动控制程序， 一项是手动控制程序， 采 取这项的程序编写主要是为了当自动控制程序发生 基于 PLC 的煤矿风机自控系统设计 崔少青 （晋能集团晋中公司， 山西晋中030600） 摘要 介绍了煤矿风机自控系统的设计要求和工作原理， 并通过硬件设计和软件设计分析了基于 PLC 的煤矿 风机自控系统。PLC 可编程逻辑控制器在风机控制系统中的应用， 不仅方便操作， 而且能够提高控制的精准性， 降低生产成本， 减少污染物的排放。 关键词 PLC煤矿风机自控系统设计 中图分类号 TD67； TP27文献标识码 A文章编号 1003-773X （2018） 09-0225-02 DOI10.16525/14-1134/th.2018.09.098 总第 185 期 2018 年第9 期 机械管理开发 MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT Total 185 No.9， 2018 收稿日期 2018-01-11 作者简介 崔少青 （1987） ， 男， 本科， 毕业于太原大学， 助理工 程师， 主要从事机电技术管理方面的工作。 自动化技术与设计 异常情况时，还可以用过手动程序保障系统运行不 受影响[3]。而且当某项单元出现故障时， 可以手动停 止其继续运转， 能够避免故障范围的扩大。 系统在设计过程中，需要在生产车间内安装温 度传感器实时对车间内的温度进行监测，并通过系 统对监测的温度数据进行换算，再进行标准温度对 比， 这就能通过控制变频器， 调整车间内的温度， 使 其满足生产要求。温度传感器的选择要结合生产的 实际需要，但多数煤矿企业选择的温度传感器都为 热电偶传感器，这种传感器能够直接与需要测试的 对象进行连接， 不会受到其他介质因素的影响， 所以 测试的结果具有较高的准确性。而且这种传感器的 测试范围较大， 可以随着测试对象的温度变换， 并将 测试的结果传输到控制器中进行温度值换算[4]。 此次系统设计选择的是森兰品牌的变频器， 这 款变频器在使用过程中要十分注意连接，一旦构建 的连接出现错误， 后果十分严重。 程序设计主要根据系统所具备的功能进行， 其 中最重要的一项功能是变频恒温运行功能，这种功 能在程序设计上十分复杂，其能够在系统控制下通 过控制器对变频器的调节和控制实现全自动变频恒 温运行。这项设计程序是可编程逻辑控制器的核心 内容， 能够保障系统在运行过程中自动调节， 避免多 余构件的安装， 提高系统整体的可靠性和安全性。 而 且通过在计算机上的程序操作， 借助通信功能， 可以 实现远程控制和远程辅助操作，为各项设备在运行 过程中提供更安全的保障。 首先是启动与体制程序。这项程序主要负责系 统停止运行和启动运行， 启动键按下后， 就代表系统 进入了运行中， 直至按下停止键前， 系统将会持续处 于运行状态； 停止键被按下后， 系统即进入了停止运 行的状态。 其次是模拟量输入程序。这项程序主要根据温 度传感器传输的输入，对车间内的空间温度进行温 度值换算， 保障车间内温度值达到标准要求。 模拟量 程序读取数值的次数要根据车间温度传感器的个数 决定， 如果车间内两点安置了温度传感器， 那么就要 读取两次模拟量[5]。最后是比较程序， 在读取温度模 拟量数据后， 要先进行数值滤波， 再取其数值的平均 值，得到的平均值就可与设定值对比，当二者吻合 时， 即表明温度正常不需要调节， 不吻合时就可以通 过系统进行调节。 另外， 根据比对后数值的差异将调 节后的模拟量输出作用到变频器上，通过转速调节 控制系统的实际工作量， 也就是对温度控制的程度。 3结语 基于 PLC 的煤矿风机自控系统设计能够有效 帮助煤矿企业节约资源， 降低生产成本， 提高控制系 统的自动化水平， 使系统的稳定和安全性得到保障。 但在设计过程中， 不能单纯只依靠自动化控制系统， 还要考虑故障时的控制情况，所以要合理结合多种 控制方式进行设计。 参考文献 [1]汪月伟.基于 OPC 和 PLC 的煤矿风机监控系统研究[J].煤矿机 械， 2013， 34 （10） 212-213. [2]马文惠， 范永泰， 陈会明， 等.基于 PLC S7-300 的煤矿风机实时 监控系统开发[J].煤炭技术， 2013， 32 （2） 23-25. [3]张乐乐， 李强.基于 PLC 和组态软件的煤矿风机监控系统的设 计[J].中国科技纵横， 2015， 27 （1） 41. [4]郭淳芳.基于 PLC 与组态王的风机监控系统的设计[J].煤矿机 械， 2014， 35 （3） 202-204. [5]訾鸿， 宣丽萍.基于 PLC 的煤矿通风机不间断电源的设计[J]. 工业仪表与自动化装置， 2013， 19 （6） 106-108. （编辑 王瑾） Design of Automatic Control System for Coal Mine Fan Based on PLC Cui Shaoqing （Jinzhong Company of Jinneng Group, Jinzhong Shanxi 030600） Abstract This paper introduces the design requirements and working principle of automatic control system for coal mine fan, and analyzes the application of PLC programmable logic controller in fan control system based on PLC through hardware design and software design. Not only easy to operate, but also can improve the accuracy of control, reduce production costs, reduce emissions of pollutants. Key words PLC; coal mine fan; automatic control system; design 第 33 卷 机械管理开发 jxglkfbjb 226