基于西门子PLC 的煤矿通风机无人值守系统的设计.pdf

矿业科技 华东科技 20204 417 基于西门子基于西门子PLCPLC的煤矿通风机无人值守系统的设计的煤矿通风机无人值守系统的设计 付余良 （重庆天府矿业有限责任公司，重庆 400700） 摘要以 SIMATIC S7 300 PLC 为控制核心，通过传感器采集通风机工作状态和风速风量信息，并实现煤矿通风机系统的在线监控和无 人值守。 关键词通风机；在线监控；PLC无人值守 煤矿地面通风机房有 2 组对旋式轴流风机，由 4 台电机组成， 风量 4090～6350m 3/min，电机功率 2*315Kw。新鲜风流由主平硐、 副斜井进入，乏风分别通过一、二采区回风斜井排出。每台电机由 一台重庆飞尔达机械有限公司的多功能风机变频节能控制柜控制。 本文设计通风机系统的在线监控和无人值守系统。 1 系统组成 本文设计的通风机无人值守系统，采用西门子 S7 300PLC 为核 心，上位机组态软件选用北京亚控 KingView 组态软件，安装相应的 传感器，实现监测通风机的性能和状态信息、变频器和电机的电气 参数，能够实现曲线报表、故障报警、数据查询等功能。 PLC 控制柜内安装 PLC 控制模块、工业级 24VDC 开关电源、I/O 分站模块、后备 6KVA/1 小时 UPS 电源及欧姆龙隔离继电器等。触摸 屏（嵌装） 、指示灯、按钮、转换开关、电源开关、蜂鸣器等都安装 在 PLC 柜面上，具有起停按钮、指示灯、转换开关、状态显示等功 能。 CPU 选 用 CPU315-2DP 型 号 6ES7 315-2AH14-0AB0 ， 具 有 PROFIBUS DP 主/从接口，集中式 I/O 结构外并用于分布式自动化结 构。配置 3 个 32 路数字量输入模块 6ES7 321-1BL0-09AM0，2 块 32 路数字量输出模块 6ES7 322-1BL0-09AM0，所有输入输出通道经过 中间继电器隔离，2 块 8 路模拟量输入模块 6ES7 331-7KF0-29AJ0 用于接入电机温度信号和各传感器信号，1 块 8 路模拟量输出模块 6ES7 332-5HF0-09AM0 用于输出 4～20mA 信号，控制变频器频率在 0～50Hz 之间调节，模拟量输入输出信号均采用模拟量隔离模块。 现场传感器包括温度传感器、负压传感器、振动传感器、瓦斯 浓度传感器、通过通讯采集高低压柜和变频器的电参量数据等，来 完成设备基本信号的采集，通过通讯接口或信号变送调理转换成标 准信号送至 PLC 进行进一步处理。振动传感器安装在风机内轴承座 体上（或风机机体上） ，每台风机分别安装垂直、水平方向分布的振 动传感器。安装 4 台负压传感器，用来测量巷道静压和测量计算风 量使用，巷道静压测点压力源取自“U”计处，风机入口静压测点需 要在风机入口机体上加工布置一个环形测压装置，取 4 个点的平均 静压。 2 风量的测量方法 分别在巷道和风机入口处之间取 S1、 S2 两处不同断面的静压测 点，通过两只负压传感器采集传输到 PLC 通道，根据计算公式计算风 量，进一步计算风机入口的风速、风机装置综合效率等相关参数 [1]。 风量计算参考公式为 ）（ 2 S 2 k-1ρ h△2 αSQ  _ 式中 Q风量，m 3/S α热功耗系数 △hS_S1、S2两处不同断面的静压差，Pa ρ空气密度，kg/m 3 k 断面变化系数，kS2/S1 S1、S2两处不同断面的面积，m 2 综合效率计算参考公式 [1] Pe QHsd η   Hsd 风机装置静压 Pe 电机输入功率实测值 3 系统功能 3.1 控制功能 通风机无人值守系统控制方式包括自动-手动-检修三种控制 模式。 实现反风控制、主备机切换、一键启停操作功能，实现节能减 排的功能。 3.2 参数采集功能 实时监测通风机设备性能参数运行状态、负压、风速、振 动等。 实时监测设备的状态参数电机温度、电机振动幅度。 3.3 曲线报表功能 温度、风速、风量等参数监测参数形成实时趋势曲线和历史趋 势曲线功能。报表具有查询、打印、导出多种实用功能，数据存储 记录时间 360 天， 导出报表将历史数据以 excel 报表格式拷贝输出， 并可选择存储路径、报表时间范围、数据记录间隔等功能便于用户 数据整理和编辑. 4 结语 煤矿通风机无人值守系统经实践证明，实现了通风机一键启停 操作，主备机切换，反风控制功能，并能实时监测变频器频率、风 速度、风量、负压、温度、振动、电机的电压电流功率参数 [3]，达 到了节能减人提效的目标。 参考文献 [1]秦邦振,秦杰,李爱生,等.基于 PAC 的煤矿主扇风机远程综合监控 系统[J].能源技术与管理,2011, 000002139-140. [2]苗琼.矿用通风机在线监测系统的研究[D].西安科技大学,2010. [3]刘明谭,冯明远,谢米罗. 煤矿通风机在线监控系统的研究与应用 [J].中州煤炭,2012. 作者简介 付余良（1973-） ，男，重庆人，学士学位，工程师，主要从事 煤矿机电运输管理工作。