通风机监控系统的设计与研究.pdf

第 3 1卷第 O l 期 2 0 1 0年 O 1月 煤 矿 机 械 Co a l Mi n e M a c h i n e r y Vo 1 ． 31 No ．0l J a n ．2 0 1 0 通 风 机 监 控 系 统 的 设 计 与 研 究 李 华 中国地 质大学 ， 武汉 4 3 0 0 7 4 摘要系统按照生产现场对通风机制定的工作规程 ， 实现通风机的正常工作、 反风工作 、 正 常倒换通风机以及工作通风机在故障状 态下的倒机工作。利用工控 P L C可靠性能高的特点 。 实现 风机 实时在 线监 测 ； 与 中央控 制 室的 工控机 连接 ． 实现风 机远程 监 控 。 关键 词 监控 系统 ；通 风机 P L C 中 图分类号 T H4 3 2 ． 1文 献标 志码 A 文章 编号 1 0 0 30 7 9 4 2 0 1 0 0 10 1 5 00 3 De s i g n a nd Re s e a r c h o f Fa n M o ni t or e d Co nt r o l Sy s t e m LI H u a C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s ， Wu h a n 4 3 0 0 7 4 ， C h i n a Ab s t r a c t T h i s s y s t e m a c c o r d i n g t o s e r v i c e r e g u l a t i o n s f o r mu l a t e d t o t h e f a n w h i c h i n t h e p r o d u c t i o n fie l d，r e a l i z e s f a n S n o r ma l wo r k ，r e v e r s i n g wo r k a n d t h e wo r k o f r e p l a c e f a n i n t h e n o rm a l a n d f a u l t c o n di t i o n s ． Ta k i n g a dv a n t a g e o f t h e h i g hl y r e l i a b l e c ha r a c t e r i s t i c o f t h e PL C，a c hi e v e s r e a l - t i me o n l i n e mo n i t o r t o t h e f a n ；Co n n e c t e d wi t h i n du s t r i a l c o nt r o l c o mp u t e r o f ma s t e r c o nt r o l r o o m，a c hi e v e s l o n g d i s t a n c e mo n i t o r e d o f t h e fan ． Ke y wo r d s mo ni t o r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m；f a n ；PLC 0引言 通风 机 是矿 井 的 “ 肺 腑 ” ， 它 的安 全 运 行 与否 直 接关系到矿井的生产安全和人员的生命安全 。现有 的通风机设备在运行 中靠人工进行设备状态监测 ； 当运行 中的设备发生故障时 。 也是靠人工进行倒换 通风机设备的操作。在这期间 ， 通风机在运行过程 ef a t e V o t 式 中 钢板初 始线 速度 ， m ／ s ； 头部通过人口热检时开始计时的时间， S ； 钢板 加 速度 ， m／ s 。 通过层流冷却区域钢板头部微跟踪程序 ， 计算 出钢 板 头部 距离 冷 前热 检 的 距离 ， 根 据 这 个距 离 以 由前到后的顺序将对应的集管依次打开。 2 层流冷却区域钢板尾部微跟踪 在钢板尾部离开 H MD 3时， 由该信号触发钢板 尾 部微 跟 踪程 序 。与 头 部 的跟 踪方 法 相 同 ， 来 计算 出钢板尾部距离冷前热检的距离。 通 过 层流 冷却 区域钢 板 尾 部微 跟 踪 程 序 ， 计 算 出钢 板 尾 部 附加 钢 板 热 尾控 制 长 度 到 达 每 组 冷 却集管的时间 ， P L C同时按钢板运行的同步速度 ， 以 由前到后 的顺序将对应 的集管喷嘴 控制单元 依 次关 闭 。 3 ． 4高位 水箱 的液位 检 测及报 警 在 高位 水 箱 上安 装水 位 检 测仪 ， 给 出 4 2 0 mA 的水位信号。高位水箱的液位计还可以对水位极限 进行报警 ． 并在控冷系统的 H MI 上显示出来。 4系统应 用 为简易喷淋装置 ， 尺寸为 2 2 0 0 x 2 0 0 0 0 mm 2 ， 冷却速 度仅 为 4 ～ 5℃／ s 。通过层流冷却技术改造后的控冷 系统 ， 经过现场调试 和不断改进 ， 冷却速度可 以控 制 在 l 0 ～ 1 2℃／ s 。各项 指标 满 足了控 冷工 艺 的要求 ， 所生产的产 品质量均符合韶钢标准 ， 温度控制精 度 在 1 5 ％以内的带 钢 达到 9 6 ． 3 7 ％。 为轧制 一些 特殊要 求的钢 种提供了有 利保证 ， 同时投资低 、 运行成本 低 、 生产 管理灵 活 。 参 考 文 献 『 1 ] 余 海． 热轧带钢 轧后冷 却技 术 的发展和 应用 [ J ] ． 轧 钢 ， 2 0 0 6， 2 3 3 3 8 - 4 1 ． [ 2 ] 张大志 ， 申屠南 凯． 西门子 S 7 4 0 0的热连轧层 流冷却 自动控制 系统[ J ] ． 电气传动 ， 2 0 0 7， 3 7 8 4 4 4 7 ． 『 3 ] 张大志． 宽带钢热连轧生产线 自动控 制系统综合设计及应用 [ J ] ． 金属世界， 2 0 0 6 5 1 2 1 6 ． f 4 1 胡加洪 ． 提高 中厚板控制 的冷却精 度的策略 [ J ] ． 材料 与冶金学 报 ， 2 0 0 3 ， 2 4 3 0 7 3 0 8 ． f 5 ] 杭志亮． 宝钢 i热轧层流冷却过程控制系统研究 与开发[ J ] ． 宝钢 技术 ． 2 0 0 8 5 7 0 7 2 ． 『 6 ] 张大志． 基于 T D C1 5 0 0 m m热连轧带钢 自动生产线 [ J ] ． 电气传动 ， 2 0 0 6 ， 1 2 3 6 2 3 2 6 ． _ 一 一 作者简介 陈大力 1 9 7 6 一 ， 吉林 四平人 ， 硕士 ， 讲师 ， 华南理T 大学 电子与通信 程专业 ， 现从事 电子 及 自动化检测等教 学及相关 科研工作 ， 电子信箱 S WC 5 9 1 6 3 ． c o n． 2 5 0 0 mm热连轧生产线的原有轧后冷却系统 责任编辑 侯淑华收稿E t 期 2 0 0 9 - 0 6 1 9 1 5 0 第3 1 卷第0 l 期 通风机监控系统的设计与研塞二 二 _ _奎 Q 中由于人为因素或发生故障而停机进 而造成矿井 通风 中断 的事 故常 有发 生 ， 严重 威 胁着 矿井 的生 产 设备安全及井下劳动者的生命安全。 本课 题设 计 的主通 风机 监控 系统 ，利用 MC G S 组态 软件 进行 软件 开发 ， 可 以实现 对通 风 机_ r 况 参 数 的实 时监控 和故 障报 警 功能 ， 为 通风 机 的安 全 运 行提供 -『可靠保障。 1 系统 实现 的功 能 1 利 片 j MC G S控制 软 件显 示 通风 机 各运 行 参 数 的实 时 数 据 ． 其 中包 括 通 风 机 静压 、 风量 、 风 速 、 通风机和电机的各个参数。 2 可显 示轴 承温 度 超温 、 失 电压 、 过流 、 速 断 、 失励等保 护 。运 行过 程中 当系统检测 到参量 值 超限 或是 开关量状态 异常 ． 报警 面在屏幕 上 自动弹 出 ， 系统 可以将 报警 信息存 人数据 库 ， 形成 报警 报表 ， 可 以供操作 者查询 与打 印 ， 供 事后统计 分析用 。 3 具 有 各参 数 的实 时 坩 } 线 、 历 史 曲线 显 示 功 能 ，操作 者 不仅 可 以看到 各模 拟量 过 去 的趋 势 ， 并 且 可 以看 到 当前 的趋 势 ， 通 过 比较 趋 势 曲线 ， 操 作 者可 以做 lq J 操 作预测 ． 避免 发生 不必要 的故 障。 4 具有 日报 表 和月报 表功 能 ， 2种报 表都 可 以 任意设置查询与打印时间 ，可供操作者方便查询 ， 供矿 区分析统 计用 。 5 通过工控机发布命令 ， 能够实现手动和 自 动开 停机 ， 对 高压 柜 、 励磁 柜实 现遥 控 功能 ， 能 够 实 现风 机双 回路 自动切换 功 能 ， 风 门可根 据 开机 需要 自动倒换 。 6 根据 实 际 监 测 环境 状 况 ， 在 界 面 显 示 允许 开车 指 示 ， 具 有 手 动 开 车或 自动 开 车功 能 手 动 开 车直 接在励 磁 控制 柜上 实 现 ， 自动 开车 功能 是 指通 过控制系统向励磁控制系统发布命令实现。 7 装置 具 备 自动 化控 制 接 口 ， 并 与 1 一 控 网络 有 接 口 ， 通 风 机房 丁 控 机 具 有 光缆 通 讯 器 件 ． 具 有 与矿 办公 网络及 与冈特 网联 网的功能 2系统总体 结构 系统总体结构框 图如图 1 所示 j I I j 鼬 磁 ’ f 丽 j i,2 i ,r 4 8 5 K 』 I j j 川 一一L 竺 ～ 图 1 系统 总体 结 构 2 ． 1 系统 结 构 整个系统的结构可以分为 3层 现场测量控制 层 ． 中央管理 层 和远程监 控层 。 1 现场测 量 层 现 场测 量层 主要 采用 的 是传 感器 装 置 和开关 柜 的综保 装 置 ， 它 主要 的作 用 是实 现风 机变量 参数 的测量 。 2 中央 控制 层西 门子 S 7 3 0 0系列 P L C、 开 关量采 集板 I P C 5 3 7 2以及 模拟量 采集 板 I P C 5 4 8 8组 成 了中央控 制层 。南 P L C完成对 励磁柜 以及 风 门控 制柜 的参 数 采集 和 控 制 ， 再 由 I P C 5 4 8 8完成 对现 场 传感器的数据采集 ， 最后通过 I P C 5 3 7 2完成对高压 开关柜 开关 量的 采集 。 3 远 程 监控 层 在 此 监 控层 中 ， 为 了达 到 风 机 系统集 中监 控 管理 的 目的 ， 模 块 与1 - 业 计 算机 之 间均采用 R S 一 4 8 5作传输接口。T A k 计算机对输入 信号进行实时的处理 、 显示 、 存储 ， 实时监测通风机 运 行状 态 设 备 异常 时 给 报警 信 号 ， 提 醒技 术 人 员采 取必要 的措 施 2 _ 2 高压 开关柜信 息监 测 高 压 开关 柜 的主 要 功 能 是 实现 2台风 机 电动 机 的启 动 、电抗 器 的切 除 等 。本 监测 系统 完 成 在 M C G S软件～ F 对 高压开关柜的电气信 息进行监测 ， 如失 电压 、 过 流 、 速 断 、 失 励 、 过 电压 、 欠 电压 等开 关 量 和电 动机 电流 、 电 压 以及有 功 功率 和无 功 功率 等 模 拟 量。 2。 3励磁 系统 的远程 监测 与控制 励 磁 系统 的主 要 功 能 是 实现 2台 电动 机 的 手 动启 动 、 自动 启动 、 接 受 网络控 制信 号自动启 动 、 传 输 励磁 状态信 息 。本系统 在 M C G S软件下 对励磁 系 统 的状态进行监测 ． 如励磁 电流 、 励磁 电压及功率 冈数等 模拟 量 ， 并 能 发送 l 风 机启停 、 2 风机 启停 、 选择励磁系统等命令 ， 励磁系统执行相应命令。 2 。 4风 门控 制 系统 风 门控制 系统 含有 3部分 ， 分 别是 I 风 门就地 控 制柜 、 2 风 门就地控 制柜 、 风 机 电动机监 测系统 。 】 1 风 门就地控 制柜和 2 风 『 J 就地 控制 柜 完 成 手动 风 门的启停 、 接 受 P L C开 关命 令房 停 风门， 传输风门到位信息 。 2 l x t I t 电动机 峪测 主要完 成 2个风 门 的 自动控 制 、 接 收计 算机 控 制指令下的 2个风门的遥控 ，电动机轴承状态 、 风 机状态 、 通风系统 的信息监测 ， 一部分传感器信息 直接传 送到 业计 算机 。 一 部分 在 P L C内处理 。 3系统 工作方 式 用 P I |C柜 门的 选 择开 关 选 择 本 台通 风 机 的 T 作方式 ， 分 别为集 控 、 自动 、 手 动 和柃 修 4种工 作 方 式 1 ． ． 一 ] 一 ～ 桠 根～ 一 一 一 竺 ～ ～ 蕊 一 第 3 1 卷第 0 l 期 2 0 1 0年0 1 月 煤 矿 机 械 Co a l Mi n e Ma c h i n e r y Vo l - 3 1 No ． 0l J a n ．2 0l 0 矿井带式输送机三电平直接转矩控制系统的研究 张振 ， 刘淮霞 。 张永庭 安徽理工大学 ，安徽 淮南 2 3 2 0 0 1 摘 要 高性能、 大容量、 多电平 变频调速技 术已成为 目前矿 井带式输送机调速 系统发展的必 然趋势 ， 也为从根本上解决矿 井带式输送机经常出现的跑偏 、 撕裂、 烟雾、 打滑 、 堆煤等故障开辟 了 新 的途 径 ， 同时 降低 了对 开 关器件 的 耐压要 求 ， 达到 了节能减 排 的 目的。 关键词 矿井带式输送机 ； 二极管钳位型三电平逆变器；直接转矩控制； 数 学模型；优化 矢量 中图分 类号 T D 5 2 8 文献 标 志码 A 文章 编号 1 0 0 30 7 9 4 2 0 1 0 0 10 1 5 20 3 Co a l M i n e Be l t Co n v e y o r Th r e e - l e v e l Di r e c t To r q u e Co n t r o l S y s t e m ZHANG Zh e n， LI U Hu a i - x i a ，Z HANG Yo n g - t i n g An h u i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e， Hu a i n a n 2 3 2 0 01 ，C h i n a Ab s t r a c t Hi g h - p e r f o r ma n c e ， h i g h - c a p a c i t y ， mu l t i - l e v e l VVVF t e c h n o l o g y h a s b e c o me a mi n e c o n v e y o r s p e e d c o n t r o l s y s t e m o f a n i n e v i t a b l e t r e nd ， wh i c h t o f un d a me n t a l l y s o l v e t h e p r o b l e m o f f r e q u e n t c o a l mi n e b e l t c o n v e y o r o f t h e d e v i a t i o n ，t e a r ，s mo k e ，s k i d 。 c o a l h e a p f a i l u r e h a s o p e n e d n e w a v e n u e s ．At t h e s a me t i me a l S O r e d u c e d t h e p r e s s u r e o n t h e s wi t c h i n g d e v i c e r e q u i r e me n t s ，t o a c h i e v e r e d u c t i o n o f e n e r gy s a v i n g pu r p o s e s ． Ke y wor ds mi n e b e l t c o n v e y o r ； d i o d e c l a mp -t y pe t h r e e - l e v e l i n v e r t e r ； d i r e c t t o r q u e c o n t r o l ； ma t he ma t i c a l mo d e l ；v e c t o r o p t i mi z a t i o n 0 引言 目前矿井带式输送机对转速精度 ，小 电流起 动 ， 低电压停机 ， 降低能耗提出了更高的要求 。多电 平 电路 的 出 现 为 高压 大容 量 电压 型 逆 变 器 的研 制 1 自动 方 式 如果 P L C柜 门 的 自动 灯 亮 ． 意 味 着 通风 机具 备 自动运 行 的必 要条 件 ， 比如说 通 风 机的监测系统没有 故障报警 ， 在这种情况下 ， 系统 可 以 以 自动 方式运 行 。 自动控制方式下有 2种操作方法 ①操作员在 操 作 站 的工 控 组态 软 件运 行 窗 口 ， 操 作 员 选择 处 于 远方待控命令的通风机 ， 当操作员按下“ 启动” 按钮 的时候 ， 则启动了风机运行 。 当操作员按下“ 停 止” 按钮的时候 ， 则停止风机运行。②假 如出现 以太网 断开的情况 ， 操作员可以利用柜门上的风机 “ 启动， 停止“ 按钮 ． 起动或停止处于远控待命 状态的此通 风机。整个起停过程 由 自动运行程序控制 ， 此时柜 门上的手动操作按钮无效。 2 手动 方 式 手 动方 式 是 当系统 或者 是 P L C 产生故 障而导致不能够进行 自动运行程序控制时 的临时启动方式 。在这种情况之下 ， 操作员可以通 过柜门下的“ 合闸” 、 “ 分 闸” 操作按起 、 停通 风机 的 电机 ． 从 而实 现对通 风机 风 门开 闭的手 动控 制 。 3 集控方式 集控方式类似 于 自动方式 ， 集 控 方式 是 由远方 矿 调 度 来 实 现 对 本 套 风 机 系 统 的控制 ， 其他与 自动方式类似。 开辟 了一条新途径。其中二极管钳位型三电平直接 转矩 控 制 以 电机 定子 磁 链 为控 制 对象 ， 避开 了矢 量 控制复杂的坐标变换 ， 解决 了传统二 电平直接转矩 控制 的电压波动大 ， 产生谐 波大 ， 输 出共模 电压幅 4 检修方式检修方式是当通风机出现故 障 ， 风机系统处于不可操作状态或用于设备检修和 设备调试时 。 防止通风机意外 自启动的一种工作方 式 。此种 工作 方式 也 可 以在风 机 系统 紧 急停 车 的情 况 下使 用 。倘若 技术 人员 对本 通风 机运 行工 况有 充 分了解 。 可以直接就地操控本 台通风机的设备。 4结语 本文研究的通风机监控 系统 ， 利用 了组态软件 强 大 数据 处理 和 图形表 现 的能力 ， 融 合 了较先 进 的 自动化技术 、 计算机技术 、 通信技术 、 数据库技术 和 软件技术。本系统具有可靠性高 ， 组网简单 ， 维护容 易 等 特点 ， 大大 提 高 了通 风 机监 控 系 统 的 自动 化 水 平 ， 降低了劳动强度 。 参 考 文 献 [ 1 ] 李庆宜． 通风机 [ M] ． 北京 机械 业 版社 ， 1 9 8 1 ． [ 2 ] 孙继平． 矿 山监测与控制 [ M] ． 北京 北京T业大学 版社 ， 1 9 9 0 ． [ 3 ] 崔景岳． 矿 山监控技术 [ M] ． 北京 煤炭T业} } i 版社 ， 1 9 9 4 ． 作者简介 李华 1 9 7 8 一 ， 山西太原人 ， T作 于煤 炭科学研究总 院 山西煤机装备 有限公司 ， 主要从事机 电控制 及生产过程 自动化的 研 究 ． 责任编辑 侯 淑华 收稿 日期 2 0 0 9 0 7 1 0