基于PLC技术的煤矿通风机控制系统研究.pdf

麟 I 舅 抽 _ 十 韶 数控技术 基于P L C技术的煤矿通风机控制系统研究 周 林元 新疆工程学院， 新疆乌鲁木齐 8 3 0 0 9 1 摘要 煤矿主通风机是煤矿的主要安全设备， 关系到煤矿的安全生产。 但是我 国煤矿主通风机 自动化程度不高。 本文以煤矿主通风机 为控制对象， 并 用先进的P L C技术， 结合上位机设计出一套完善的控制系统， 不仅对该矿的主风机实施2 4 小时运行控制， 还会不问断地对主 风机的主要参数进行实时监控， 保障系统运行的可靠性。 关 键 词 通风 机 ； 控 制 系统 ； PL C； 自动化 中图分类号 T D4 4 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 7 - 9 4 1 6 2 0 1 7 0 6 - 0 0 0 1 - 0 1 煤炭在我国能源结构中占比较大， 虽然相对于早些年有所下降， 但是仍作为主要能源保障生产和生活。 随着各个矿井生产推进， 工作 面延伸， 作业范围加大， 对风机运行能力要求不断提高， 原有的主风 机往往成为制约煤炭企业发展的主要障碍。 因此， 必须通过提高煤矿 通风机的自动化水平和运行效率， 才能实现煤矿的安全生产。 矿用动叶可调轴流风机中动叶调整关键部件是叶片上的调节 部件和液压部件。 在风机工作的时候， 通过液压机构调整叶片角度 来调节风量。 相对于传统的离线调节角度的风机， 叶片在线可调， 不 仅降低了调整的工作程序， 还可以实现风机的轻载或空载启动， 防 止产生较大的变化电流， 同时可以提高风机的效率， 降低能耗。 1煤矿通风机的控制方法 风机电机运行并达到全速稳定后， 才能对叶片角度的调整。 风 机停车前， 风机角度必须处于零位。 在进行叶片角度调整， 时伺服电 机的控制信号通过驱动杆传送到外调节臂， 外调节臂又通过调节轴 把相对位移传送到调节机构中的调节轴， 调节轴通过拉叉传送到旋 转油封， 最后驱动调节阀。 在叶片角度调整的过程中， 调节阀活塞在 液压油缸中移动， 引起液压缸的活塞移动， 最终形成相对于调节阀 的新平衡点。 液压系统中的液压油缸驱动轮毂调节盘发生相对应的 位移， 通过滑块把位移传送给调节臂及叶片， 最终调整了叶片角度。 2风机控制系统的控制要求 1 煤矿主通风机的工作．隋况需要由监控系统实现在线实时监 测的功能， 可正常的顺序起、 停控制。 2 系统控制方式有集控、 自 动、 手动、 检修等控制方式。 3 动态显示功能。 上位机主界面通过动画画面虚拟风机实时运 行状态， 以及工艺流程中主要设备的状态， 包括风门的位置状态等。 通 过动态显示功能将实时监测风机参数变化趋势， 同时可显示历史趋 势曲线， 用于掌握风机整体运行状况， 便于随时发现风机系统故障。 4 监测数据存储及查询功能。 系统定时存储电机功率、 电压、 电 流、 风量、 风压、 振动、 各部分温度等风机运行参数， 为管理单位和管 理人员查阅、 分析相关运行参数提供条件。 5 事故报警及追忆功能。 可及时显示运行过程中的各种故 障， 并发出和记录各种故障和报警信号， 同时还保存各种运行的 参数， 可以随时查询相应时间段各种参数的值， 以及某个时间段 里面的变化趋势。 再者 ， 系统会为对各种参数设定不同的预警和 告警值。 6 控制功能。 操作人员能够在上位机操作界面上， 远程操作风 机的各部分设备运转f青况， 并实时监测风机运行信息。 3 P L C 控制系统 的硬件 和软件设计 3 ． 1硬 件 设 计 本通风机控制系统是由控制主站P L C 和监控工业控制上位机 构成的二级辐射式控制系统。 风机控制系统的控制核心采用的西门 7 - 3 0 0 P L C ， 它承担着信号检测， 各种控制、 显示报警及操作功 能。 通风机房控制室设置的上位机， 采用工业以太网通讯方式进行 通讯。 上位机完成系统的监控， 操作、 显示等功能。 通过与煤矿矿井 调度室或机电设备管理服务器进行通讯的监控系统进行工业以太 网完成数据共享交换， 系统还可以接受矿调度室或机电管理部门的 调度指令控制。 3 ． 2软 件设 计 本系统软件设计是在北京昆仑通态公司推出的MC G s 开放式 的D C S 系统平台上来解决用户的实际工程问题。 把各种信息进行处 理， 通过动画虚拟显示， 各种参数的实时、 历史曲线的方式显示， 以及 查询报表的输出等方式来实现的。 将现场总线与主机网络进行数据 通信， 上位机能通过现场总线对从机进行实时监控、 参数设定与控 制。 在风机的调试过程中， 对风机的集控、 自 动、 手动、 检修等多种控 制方式及“ 一键倒台” 等功能都做了调试， 控制系统都达到了各项技 术要求， 风 机各部分动作灵敏可靠， 无异常现象发生， 达到设计目的。 4结语 通过P L C 技术对通风机控制系统的进行改造升级， 设计出一套 完整的控制系统， 通风系统运行过程稳定、 可靠， 处理效果也取得了 可喜的成绩。 这次改造采用了西门子S 7 3 0 0 P L C， 以MC G S q 放式 的DC S 系统平台完成煤矿主通风机软件设计， 对煤矿主通风机控制 系统进行改造升级。 参考文献 [ 1 ] 武林． 离心通风机的性能预测与叶片设计研究E D ] ． 浙江理工大学， 2 01 6 ． [ 2 ] 李婧． 局部通风机变频调速模糊控制器的开发[ D ] ． 太原理工大学， 2 01 5 ． [ 3 ] 李永学． 煤矿动叶可调主通风机集 中 控制系统的设计与应用[ J ] ． 煤炭工程。 2 0 1 0 ， 1 8 8 - 1 1 ． 收稿 日期 2 0 1 7 0 6 1 3 作者简介 周林元 1 9 8 6 ， 男， 汉族， 河南信阳人， 本科， 高校教师， 助教， 研究方向 能源与动力工程。