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ＴＨＥＷＯＲＬＤＯＦＩＮＶＥＲＴＥＲＳ 变频器世界Ａｐｒｉｌ．２０１７ 煤矿主通风机 ＰＬＣ控制技术的研究与实践 ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄＰｒａ ｃｔｉｃｅｏｆＰＬＣＣｏｎｔｒｏ ｌＴｅｃｈ ｎｏｌｏｇｙ ｆｏ ｒＭａｉｎＦａｎｉｎＣｏａｌＭ ｉｎｅ 兖矿集团设计研究 院李剑峰 （Ｌ ｉ Ｊ ｉａｎｆｅｎ卣 摘要 文章介绍了济宁市范围内各类煤矿在可编程控制器应用于矿井主通风机方面进行的研究成果和实践经验， 具有相当的参考价值。 关键词煤矿；通风机；可编程控制器 Ａｂｓｔｒａ ｃｔＴｈｅａｒｔｉｃｌｅｉｎｔｒｏｄｕ ｃｅｓＪｉｎｉｎｇｃｉｔｙｗｉｔｈｉｎｔｈｅｓｃｏｐｅｏｆｔｈｅｐｒｏｇｒａｍ ｍａｂｌｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａ ｐｐ ｌｉｅｄｔｏｍｉｎｅ ｍａｉｎｖｅｎｔｉ ｌａｔｏｒｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓａ ｎｄｐｒａｃｔｉｃ ａｌｅｘｐｅｒ ｉｅｎ ｃｅｉｎａ ｌｌｋ ｉｎｄｓｏｆｍｉｎｅ，ｏｆ ｇｒｅａ ｔｒｅｆｅｒｅｎｃｅｖａｌｕｅ． Ｋｅｙ ｗｏ ｒｄｓＣｏａｌｍｉｎｅ；Ｍｉｎｅｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ ；Ｐｒｏｇｒａｍ ｍａｂ ｌｅｌｏｇｉｃｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ 【中图分类号】Ｔ Ｄ４４１ 【文献标识码】 Ｂ文章编号１５ ６１ －０３３０ （２０１７）０４ －００７８ －０５ １引言闭环的质量直接影响到矿井通风质量控制 ；风门绞车轴 编码器将风门行程 煤矿主通风机承担着矿井供风、甚至通风安全，主通风机的风门控制转化为数字信号送至ＰＬＣ高速记数模 排出有害气体和粉尘以及调 节井 下微和风量闭环为程序设计的关键点 。 在块 ， 用于实现风门绞车的精确行程控 气候的任务 。近几年来，位于山东 省主通风机的运行过程中 ，风门开、 关制 ； 电流变送器将电动机电流信 号进 济宁 市范围内的各类大小煤矿在可编过位有可能造成风门绞车断电或损 坏行数模转换送至ＰＬＣ的Ａ／Ｄ模块，用 程控制器应用于矿井主通风机方面进风门，开、关不到位则会引起漏风而于实现主通风机的过流保护；前导器 行了大量的技术研宄和现场实践 ， 并影响主通风机的效率。他们除了在系电动执行机构由ＰＬＣ控制自动开启 、 取得良好的使用效果 ， 对国内同行具统硬件设计中给予充 分重视外 （采用关闭主通风机的前导器。 有相当 的参考价值。ＴＲＤ１０００型 轴 编码器），软件设计也（３ ）系统的主要功 能 作了周密考虑，采用ＰＤ调节方式以①系统自动化控制。ＰＬＣ接到主 ２ＰＬＣ用于矿井主通风机自动化变保证闭环质量。通风机运行指令时，判断运行机号（１＃ 频控制（ １ ）主回路或者２＃）和 系统运行方式 （工频或者 兖州矿业 （集团）公司杨村煤矿为了确保主通风机的运行 安 全 ，低频）。如果 是 低频方式，则驱动低 在山东科技大学的协 助下，成功地将可主回路设计为低频和工频２个部分 。频接触器吸合， 延时０ ．５ｓ发出变频器 编程序控制器成功应用于南、北风井主低频主回路由 １台ＶＦ６１ －２００４ 智能变运行指令，电动机由零频率启动至设 通风机的自动化变频系统。在矿井风频器和 ２台ＡＢＢ型低频接触器组成 ，定频率，ＰＬＣ控制风门绞车开启主通 量需求减少的情况下年节约电费 １ １０万为主通风机的主运行回路 ； 工频主回风机进风门 ，驱动前导器执行机构 打 元 ，而且实现包括前导器、风门在内的路由 ２台工频降压启动器组成 ，作 为开主通风机前导器，使主通风机进入 全自动操作 ，运行稳定可靠、调速平滑低频系统的后 备回路， 用于低频系统工作状态。如果是工频方 式 ，则ＰＬＣ 方便 。 实践表明 ，与国内使用单片机、故障时降压启动 并全速运行主通风机。控制主通风机降压启动，当启动电流 工控机进行改造的类似项目相比，无论（２ ）控制系统降至ＣＰＵ内部设定值时 停掉降压启动 是可靠性还是参数变更灵活性都具有ＳＵ －６Ｂ工业可 编程序 控制器由接触器 ， 吸合运行主接触器 ，主通风 不可比拟的优越性 ，可以广泛用于矿井ＣＰＵ、 高速记数模块、Ａ／Ｄ模块 、机转入全速运行状态 ，３０ｓ后风门及 主通风机的自动化改造。Ｄ／Ａ模 块、 Ｉ／Ｏ模 块组成， 用于完成前导器自动打开 。 此系统 是以ＳＵ －６Ｂ工业可编程序系 统的自动控制和智能保护 ； 风量传②风量闭环控制 。 主通风机低 控制器为控制核心、ＶＦ６１智能变频器感器将主通风机风量信号送至ＰＬＣ的频运行时 ，风量由给定信号控制 。此 为执行核心的机电 一体化成果 。风量Ａ／Ｄ模块，用以实现系统的风量闭环信 号与风量传感器反馈信号同时进入 ＷＷＷ ．ＣＡＩ６８．ＣＯＭ７８ 伺服控制 ＳＥＲＶＯＣＯＮＴＲＯＬ ＰＬＣ的Ａ／Ｄ模块，转换后经ＣＰＵ进行ＰＤ比较 调节 ， 输压变压器， 将 １０ｋＶ高压降 为低压， 经低压变频器变频后 ， 出信号由Ｄ／Ａ模块送至ＶＦ６１变频器频率设定接口 ，调节再经升压之后驱动电动机。 变 频器输出频率，改变主通风机的转速。②方案二为功率单元串联多电平高压变频系统。在 ③主通风机低频故障转换。 ＰＬＣ在主通风机低频运行１０ｋＶ侧设置移相变压器 ， 将 高 压交流电变成多组低压交 中自动监测变频器的运行情况，在变频器出现故障时依次流电，每组低 压交流电分别输入单个功 率单元，经整流 为 执行以下程序，自动 切除低频系统使主通风机转入工频运直流电后逆变成交流电， 各个功率 单元交流电按 一定 规律 行停 发变频器运行指令 ；释放低频主接触器； 关闭主通在逆变侧串联成高压交流电，输出供给高压电动机。 风机前导器及进风门 ； 确认低频接触已经释放；降压启动③技术比较 。方案 一采用 设备较多 ，控制环节较复杂， 主通风机；主通风机转入全速运行后打开前 导器及进风门。而且对电网侧的谐波分量较大 ；方案二采用低压器件实现 ④电动机过流保护 。 电流变送器将主回路的 电路电流高压变频输出 ，输入、输出谐波非常小 。 他们确定选择 一 信号转换为标准信号后送至 Ａ／Ｄ模块 ，进 行 模 数转换后拖二的功率 单元串联式多 电平高压变频技术。 送入ＣＰＵ内部功能存贮器， ＣＰＵ在每个扫描周期将此数（３ ）接口能力及保护功能 据与内部电流设定值比较，超过设定值即进行保 护。系统选用Ｓ７ －２００ 型ＰＬＣ作为控制核心，主要负责变 ⑤风门行程精确控制 ＰＬＣ开闭主通风机风门时 ，安频器与工业现场的接口及对变频器内部开关量的处理 。 装在风门绞车主轴上的轴编码器将风门行程转换为数据信ＰＬＣ负责对系统内外的各种状态进行综合判断 ，实现对变 号送至高速记数模块 ，待其译为ＢＣＤ码后存入内部存储频 器的启动 、停机、急停控制和故障报警 、保护 。ＰＬＣ模 器，ＣＰＵ在每个扫描周期将ＢＣＤ数据与行程设定值比较 ，块可以有效实现主通风机原有在线监测系统所有功能 ，采 超出设定值即停 车 ，控制精度达到〇 ．２ｍｍ。集并显示各种监测数据 ，便于接入矿井自动化控制系统 ， 有利于实现远程控制 ；故障智 能化显示功能便于快速查找 ３ＰＬＣ为控制核心的煤矿主通风机变频技术系统故障 ，迅速处理问题，保证系统的安全性与可靠性。 根据国家发改委 “ 十 一五” 节能工程的要求 ，位于济高压变频器自身具有高性能的保护功能，如输出过载、输 宁市兖州 区的山东省 （天安）大统矿业集团公司结合轴流出过流、 电网过电压、电网欠电压 、 电网失电 、直流母线 式通风机在设计选型与生产过程中的特点 ，通过对星村煤过电压、直流母线欠电压、变压器过热、缺相、控制电源 矿主通风机电控系统的高压变频改造 ，达到满足安全生产掉电、驱动故障、功 率器件过热、散热风机故障、外 部给 需要和 节约电能的双重目标。定掉线、接地故障、光纤故障 等。 （１）原理分析（４）谐波污染分析 ①调速原理。按照电机学基本原理 ，交流异步电动机改造后的控制 系统选用交 －直－交结构高压变频系统 ， 转速表达式为ｎ＝（ｌ － ｓ）６（Ｗｐ。式中 ，ｓ为滑 差 ； ｆ为电动机先将电源交流电利用整流电路转变为直流电，再用逆变电路 运行频率 ； ｐ为电动机对数。 平滑地 改变加到异步电动机将直流电转换为频率可变的交流电。输入侧移相变压器将网 定子绕组的交流电频率 ｆ ，就可以平滑地调节 异步电动机侧高压变换为副边的多组低压 ，各副边绕组在绕制时采用延 的转速ｎ－边三角接法 ， 相互间有 一 定的相位差 （６０ ／ｎ） 。此种多级 ②节能原理。根据流体力学及电机学公式 ，通风机移相叠加的整流方式消除了大部分由独立功率单元引起的谐 工况参数与电源频率关系 Ｑ／Ｑ２ ＝ｆ ／ｆ２ 、Ｈ／Ｈ ２ ＝（ｆ ／ｆ２） ２ 、波电流 ，极大改善网侧的电流波 形， 使变频器网侧电流近似 Ｐ／Ｐ２＝（ｆ／ｆ ２） ３ 。式中， Ｑ为通风机风量 ； Ｈ为通风机风压；正弦波 ，不需输入滤波器。其负载下的网侧功率因数达９５％ Ｐ为通风机功率 ； ｆ为电源频率。通风机流量与 电源频率成以上。 系统的整流电路采用全控型电力电子器件 ，为ＰＷＭ 正比，风压与 电源频率的平方成正比 ， 功率与电源频率的多电平控制方 式和电压源型储能方式 。其结构与逆变部 分基 立方成正比。 通过改变变频方式改变风量 ，风量下 降２０％本对称，可以做到输入电流基本为正弦波 ，谐波成分很低， 时功率下降４９％ ，风量下降５０％时功率下降８７ ．５％。功率因数可调， 而且能量可以双向流动 。这种变频器对电动 （２）方案选择机的选择性要求不高 ，从技术上有效降低逆变器件的损坏度， 星村煤矿设计选用 ２台ＢＤＫ －８－Ｎｓ２７ 型矿用对旋 轴保障系统运行的可靠性。这种系统控制的电动机谐波损耗大 流通风机（７４０ｒ／ｍｉｎ），１台工作 １台备用，配套１０ｋＶ、为减少，消除由此弓 丨起的机械振动 ，减小轴承和叶轮的机械 ４５０ｋＷ防爆电动机（７４０ｒ／ｍｉｎ） 。力 ，延长主通风机电动机的运行寿命；同时 ， 由于网侧谐波 ①方案 一为高 低 － 高方式变频系统。采用降压、升含量很低 ，有效降低系统对矿井供电系统的谐波污染。 ７９ＴＨＥＷＯＲＬＤＯＦ ＩＮＶＥＲＴＥＲＳ Ｔ ＨＥＷＯＲＬＤＯＦＩＮＶＥＲＴＥＲＳ 变频器世界Ａｐｉｉｌ．２Ｇ１７ ４基于ＰＬＣ的煤矿主通风机网络化在线监测实现网络化管理。主通风机在线监测系统安装在矿井通风 针对现行煤矿主通风机在 线监测的难题 ， 安徽建筑工设备中，可以对矿井的各种参数进行监控 。 电量变送器采 业学 院和兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿研宄出基于集的电动机电压和电流通过处理后送入ＰＬＣ，经过程序处 ＰＬＣ的矿井主通风机网络化在线监测系统，解决了传统单理后，在触摸屏上可以显示出当前电动机的工作电流、电 片机数据采集、处理信号不稳定和网络数据传输中的问题 ，压及有效功率。与此同时，负压和风量通过负压变送器采 实现主通风机在线监测系统与矿井监 测监控系统的顺利衔集后送入ＰＬＣ，在触摸屏上也可以显示出来。这些参数均 接 。 在该矿的实际应用表明 ，此项成果具有运行稳定、数可以接入矿井监控系统，实现主通风机运行参 数现场和网 据准确可靠等优点 ，对于提高矿井主通风机日常管理水平络化监测。 有着重要的指导价值 。（３ ）现场应用实践 对主通风机实施在线监测，进行性能分析并对可能发济宁二号 煤矿的通风方 式为中央 并列式 ，主、 副井 生的故障进行预报十分重要。目前，主通风机风量准确测进风 ， 中央风井回风 。 中央风井地面主通风机房安 装２台 定仍是主通风机在线监测的难点 。传统的风表或电子风表ＧＡＦ３１ ．６ － １５ ．８轴 流式通风机 （１台运转、１台备用），均 测 定法、皮托管动态测定法等都不能实现稳定的长时间在配备ＴＤ１６ ００ －８／ １１８０同步电动机（额定功率１６００ｋＷ、 额 线监测，寻求 １种适于矿用主通风机等大管径设备的流量定转速７５０ｒ／ｍｉｎ） 。 测定时运行 １台主通风机，矿井总进 在线监测方法具有重要的意 义。风量 １６５００ｍ ３ ／ｍｉｎ， 总回风量约１７ ５００ｍ ３ ／ｍｉｎ， 通风机房 （１ ）主通风机运行工况监测方法水柱计读数 ２６５０Ｐａ。 ①风量监测方法 。 他们采用差压变送器ＬＤ１８５采集地面主通风机房距离调度室２ｋｍ 。主通风机运行工况 需要的压力数据。传感器直接放置在取压地点 ， 消除传压参数通过电量变送器处理后送入ＰＬＣ， 经ＣＰＵ运算处理 ， 管路中的积水问题 。风量和负压的 电信 号通过变送器输入在监测仪触摸屏上循环显示主通风机风量、静压和电动机 监测核心ＰＬＣ， 解决取压和信 号输送的技术问题 。 所得的的工作电流 、 电压、有 效功率 。 同时，所有 参数输出均为 压力数据经过ＥＭ２３１模块量处理模块输入ＣＰＵ２２６，经过２ ００Ｈｚ １０００Ｈｚ 的ＰＷＭ频率信号， 直接接入矿井ＫＪ９５安 程序处理后得到所需的风量 ， 并通过ＨＭＩ显示终端 发触全监控系统设在主通风机房的监测 分站 ；实现主通风机在 控屏ＴＰ０７０显示。线监测 系统与ＫＪ９５安全监控系统的顺利连接 ，实现主通 ②主通风机静压监测方法 。他们根据主通风机静压与风机运行参数的网络化监测和管理。 主通风机入口负压的关系计算式， 在准确测量主通风机风 量的基础上 ，通过测定主通风机入口断 面的 负压 ，即可在５煤矿主通风机ＰＬＣ监控和保护控制系统 ＰＬＣ的ＣＰＵ处理器准确测 算出主通风机的静压。位于济宁市微山县的微山湖矿业 （集团）公司泗河煤 （２）主通风机在线监测 系统矿主通风机采用对旋轴流式通风机 ，这种通风机的 电动机 ①实现原理。根据对主通风机管理的 需要， 主要监测安装在通风机内部，运行维护人员无法直接观察通风机电 参数为主通风机静压 、风量、运行效率和电动机的电流、动机的运行情况。而原有的通风机温度巡检由于存在各种 电压 、 功率等运行参数。主通风机的负压和静压差 （流量 ）问题而 一 直无法正常可靠地使用， 因此对电动机的各项参 信号直接由ＰＬＣ数据采集模块采集， 并通过程序控制显数的监控就尤为重要 。 他们针对现有 设 备存在的问题，研 示在触摸屏上 ， 同时利用ＰＬＣ频率输出端口直接传输到宄出利用 Ｓ７ －３００ 型ＰＬＣ和上位计算机实现煤矿对旋轴流 监控分站 ，进入矿井监控中心的上位机。 电动机的电流和式主通风机运行状态监控和保护的控制系统 ， 并采用组态 电压信 号通过 一进二 出转换器 ， 一路被数据 采集模块采集，系统监控画面。 另 一 路通过频率转换器传输到监控分站进入上位机。系统（ｌ）ＰＬＣ控制系统设计 的核心部分全部封装在控制柜中，保证系统的完整性和抗采用西门子Ｓ７ －３００ 型ＰＬＣ和工控计 算机作为系统硬 干扰 能力 ， 对外只限于引入风量、负压、电压、电流等参件 ，并采用西门子ＷｉｎＣＣ６．０组态软件构建系统监控界面 。 数 ， 同时也送出相 关的频率到远程监控中心。ＰＬＣ与工控机之间采用ＭＰＩ通讯。 ②系统设计。主通风机的风量和负压数据由压差进口①系统硬件设计。系统采用ＣＰＵ３１２Ｃ作为ＣＰＵ模块， 和负压进口进入主通风机监控系统 ， 由压差信 号输出口和温度模拟量信号处理采用 ＳＭ３ ３１ －７ＫＦ０１ 和 ＳＭ３３１ －７ＰＦ０ １ 负压信号输出口传输到主通风机ＰＬＣ监控系统 ， 并由负模块，与电量模块的通讯采用了ＣＰ３４０通讯模块。电动机 压输出口和流量输出口输出 ，可以连接到矿井监控系统，的运行电压、 电流等电量参数由安装在高压柜仪表室的 电 ＷＷＷ ．ＣＡ１６８．ＣＯＭ８０ 系统应用 ＳＹＳＴＥＭＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮ 量模块采集。通风机各个部位的测温电阻在通风机制造时６ＰＬＣ控制的煤矿主通风机风叶自动调整系统 已安装 。上位计算机与ＰＬＣ的通讯采用ＣＰ５６１ １通讯处理兖州矿业 （集团 ）公司济宁二号煤矿的矿井主通风设 板。报警采用蜂鸣器 ， 它和复位和报警 解除按钮 一 同安装备是ＧＡＦ － １型轴流式通风机。矿井需要反风或调整矿井 在控制台面板上。系统安装调试完 毕以后 ，给控制台通电；通风量大小 时必须用人工调整轴流式通风机风叶角度才 能 启动ＰＬＣ和上位机； 上位机操 作系统启动完毕后，Ｗｉｎｃｅ实现 ，存在费时、费力、定位不准确、无风叶角度显示等 监控界面自动激活；在主界面显示运行主通风机编号和运缺点。为此，该矿研制出主通风机风叶自动调整系统 ， 采 行电流、电压、电网频率等电量数据 ， 同时显示电动机前用ＰＬＣ控制机械定位并显示定位状态，实现主通风机风 后轴承及定子温度等参数。若这些参数值超过正常范围 ，叶角度的自动调整 。 系统发出声光报警 ，监控画面显示报警故障点。（ １）系统组成 ②系统软件设计。 ＰＬＣ内部的用 户程序 通过Ｓｔｅｐ７编这是 利用 ＰＬＣ和单片机控制、 由液压驱动 的机械运 程软件进行控制程序的编写 ， 其中的温度数据由 ＳＭ３３１行机构。此系统主要是由液压泵站、 盘车定位控制 、 调整 模块采集，每 一 点的温度数据与该点 的温度上限值进行比杆、电磁阀、ＰＬＣ控 制单元、单片机控制单元等组成的。 较，若 任意 一 点的温度超过上限值， 经过３ｓ延时后进行液压 泵站、盘车定位控制单元ＣＱＭＩＨ可编程控制器为 核 声光报 警。ＰＬＣ与电量模块的通讯采用ＨＥＸ格式的通讯心的ＰＬＣ控制；风叶角度调整、风叶角度测量、数值计算、 方式，通讯程序的编写主要依据电量模块产品说明书中的进制转换、数字显示等功能采用以ＭＣＳ －５ １单片机控制器 通讯协议部分 。每 个电量参数也通过编程与其上限值进行为核心的控制柜 ； 控制器以８０Ｃ３１单 片机为控制核心，由 比较，若超出则报 警。故障解 除后，按下故障复位按钮将外 扩展程序存储器２７Ｃ６４、扩展接口芯片８１Ｃ５５和 ８２Ｃ５５ 故障解除， 同时报警声光 停止 。等组成。扩展接口用于外接操作键盘、编码器输入、电磁 （２）Ｗｉｎｃｅ监控系统实现阀驱动、数码管显示等。 ①ＰＬＣ与上位机Ｗｉｎｃｅ监控软件的通讯。如果采用（２）系统特点 高级语言编程来实现，用户必须 熟悉互联的ＰＬＣ及ＰＬＣ调整杆与通风机内风轮上的调整方孔自动控制 并显示 网络采用的通讯协议， 严格按照通讯协议的规定进行通讯状态 ， 自动完成风叶角度调整并且显示当前角度值； 风叶 控制程 序的编写 ，比较复杂繁琐 ；采用西门子的过程通角度调整到位之后 ， 调整杆自动退回通风机外部并且显示 讯和 过程可视化软件 Ｗ ｉｎｃｃ６ ．０ 软件可轻松完成这个到位状态；反风时，除了盘车定位外的整个反风过程 均采 过程。 ＣＰＵ３１２Ｃ采用集成ＭＰＩ通讯接口进行通讯，上位用自动控制。 机ＰＣＩ插槽安装 １块ＣＰ５６１１通讯板， 两 者通过总 线连接（３ ）工作过程 器进行连接。由于Ｗｉｎｃｅ己经集成ＭＰＩ通讯协议，所以主通风机在停机状态下， 由单片机控制柜上的键盘输 ＰＬＣ不需要编写任何通讯程序。入 “ 提风 ” 、 “反风” 指令及风叶角度调整值，并按下 “ 确 ②Ｗｉｎｃｅ组态监控系统 。打 开Ｗｉｎｃｅ资源管理器窗口，定 ” 键；然后盘车定位 ，按 下盘车控制柜上的 “ 油缸推进 ” 新 建 １个项目，然 后连接到过程并创建和连接变量， 创建按钮，定位块进入定位孔， “ 盘车定位 ” 指 示灯亮 ， 并向 画面后连接变量到对象。把需要建立趋势曲线的变量进行ＰＬＣ控制柜发送信号，ＰＬＣ控制柜收到 “ 盘车定位 ” 准确 数据归档 。所有以上过程完成后，激活运行系统，整个监信号后延时２ｓ向单片机控制 柜发送 “ 风叶角度调整 ” 信 号； 控系 统便被 激活运行。实验结果表明 ，整个系统运行稳定单片机控制柜收到 “ 风叶角度调整 ” 信号后 ， 调整杆自 可靠，动画运行生动直观 ， 方便运 行维护 人员观察通风机动执行动作。开始调整时，调整杆快速推进；当调整杆与 的运行状况。风机叶轮上的调整孔对接时， 调整 杆由快变慢 。对接成功 （３）体会后， “ 对接成功 ” 指示灯亮。此后，测量离合器动作，角 ＰＬＣ及ＰＬＣ的多机联用与计算机的联网通信应 用越度编码器与调整杆对接成功 后 ， “ 测量离合 ” 指示灯亮 来越多，它综合了计算机和ＰＬＣ的长处 ，计算机作为上角度编码器开始读取风叶当前位置角度值 ，并与输入的风 位机提供良好的人机界面 ，进行全系统的监控和管理，叶角度调整值进行比较 ，然后确定调整杆的运行方向。单 ＰＬＣ作为下位机执行可靠有效的分散控制 ， 利用工控组态片机控制柜控制输出控制信 号，驱动相应的电磁阀动作 ， 软件实现ＰＬＣ与上位计算机通信的方法简 单易行 ， 它降执 行风叶调整动 作。开始２ｓ内风叶慢调， ２ｓ后风叶快速 低了对用 户的要求，大大缩短了设计周期 ， 系统可靠。调整，调整到角度剩余１ 后 再次慢调 。 ８１ＴＨＥＷＯＲＬＤＯＦＩＮＶＥＲＴＥＲＳ ＴＨ ＥＷＯＲＬＤＯＦ ＩＮＶＥＲＴＥＲＳ 变频器世界Ａｐｒｉ ｌ．２０１７ 在风叶调整的过程中，单片机控制柜不断读取角度编理是将其变成数据信号（Ａ／Ｄ转换） 。Ａ／Ｄ变换精度取决 码器测量计算出的风叶当前位置角度值 ，并与输入的角度于Ａ／Ｄ变 换器的位数。例 如，５Ｖ电压要求以 ５ｍＶ精度 调整值动态比较，经过逻辑运算以后确定调整杆的旋转方变换时，精度５ｍＶ／５Ｖ＝０．１％。此系统所采用的Ａ／Ｄ转换 向 ， 并通过输出的控制信号开启和关闭相应的 电磁阀 ， 完模块精度在０．５％以上 ，足以满足要求。 成风叶角度调整动作。当测量值与输入值相等时，表明风②自动控制。选用为控制主机。此机由 叶已经到达预调位置，测量离合器断开， 调整杆退回，风主模块、４ＡＤ转换模块、２ＤＡ转换模块及电源、通讯等 叶角度调整完成。模块构成。 ＰＬＣ自动调整主通风机运转频率 与调节风压、 （４）实 践效果风量。 当单台主通风机运转不能够满足要求时 ，自动开启 通风机风叶自动调整系统的运行表明，这个系统具有二级主通风机，并且自动调整二级主通风机的频率；在传 风叶角度调整迅速、定位准确、运行可靠等优点 ； 虽然在感器传给主机的参数被判断为故障时自动停机， 同时倒换 运行中也曾出现过测量离合器拒动的现象，经过排查发现风门，开启备用主通风机。 是测量离合器机构润滑不良所致，采取定期清洗和补充润③故障状态监视。故障状态有２种显示方式。 一种 是 滑油以后 ， 消除了此种现象的出现 。安装在主通风机控制柜上的光电显示牌 ， 同时通过通讯模 块与工控机连接，对主通风机转速、轴承温度、定子温度、 ７利用ＰＬＣ实现煤矿主通风机的自动控制风门位置 、变频器频率等 实现在线监视；在故障状态时自 随着ＰＬＣ控制技术的不 断发展 ， 现已普遍应用于各动记录故障类型、发生时间、风机切换时 间 等 。 行业的自动化控制领域，煤炭行业也不例外。但是 ，目前④通讯接口 。 ＰＬＣ通过通讯接口和协议 与工控机进 煤矿主通风机控制系统仍然多采用继电器控制 ，风门切换行通讯，同时将主通风机的运行状态和参数传送到生产调 和风机的开停依旧需要人工完成， 还做不到根据故障状况度监控系统网。各生产科室和矿领导通过终端可以随时监 自动开停风机， 延长故障切换风机时间、影响矿 井的安视通风机状态 。 全生产。位于济宁市嘉祥县的山东里能新河矿业有限公司（２）系统功能特点 利用ＰＬＣ采集风机运行参数，故障状态下自动切换风门、①系 统功能 。ＰＬＣ控制系统传统梯形图编程， 程序 倒换并起动备用风机， 同时根据设定风压参数自动调整风结构清晰简单 、便于调试；系统根据主通风机状态和负压， 机运行频率。自动调整主通风机频率和切换风机； 通过工控机在线监视 新河煤矿的主通风机房 安装２台ＢＫＤ６２ －２３ 型对旋式风压 、 轴承温度 、定子温度等参数， 超限报警 ，故障画面 通风机（１台工作、１台备用），配套４台９０ｋＷ电动机，自动弹出 ， 具有故障记录 、 历史数据查询功能。 风机采用变频调速 。系统通过检测安装在主通风机上的轴②系统特点。系统控制具有自动和手动２种工作方式。 承测温传感器和定子测温传感器对主通风机故障进行监自动 时由ＰＬＣ检测轴承温度 、 风压等信号，自动完成主 测，风门采用螺杆传动，实现风门的自动切换，缩短了风通风机运行 ，不需人工参与 ；手动工作时 ，手动操作控制 门切 换时间。该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程风门 ，调换主通风机，由于此时可不通过ＰＬＣ进行控制， 度高等特点，并可缩短故障处理时间。所以可以在ＰＬＣ发生故障 时操作主通风机。 （ １）系统组成 ｖ＿ ，ｖ一，，一．．－，丨，丄，，一，， ．〇〇〇〇〇〇〇〇〇＜ＸＸ＞〇〇〇〇〇〇Ｃ〇〇〇〇〇〇＾〇〇＜＞〇〇＜＞〇〇〇〇〇＜＞〇〇〇〇＜ＸＸ＞〇〇〇〇〇〇＜＞〇〇〇〇〇 〇〇＜Ｘ＞〇〇〇＾＾〇〇〇〇〇〇＜ＸＸＸ＞〇〇〇〇 该矿主通风机自动控制系统由螺杆传动风门、ＰＬＣ 控制主机 （包括４如模数转换模块和 ２ＤＡ数模转换模块 ）、 ［１］赵／ 党，肖耀猛，王酬 ．进口变频器在煤矿机电设备上的应用 ＵＩ ． 变频器、报警和通讯接口４部分组成。煤矿安全 ，２００７，３８（３） ４２ －４４ ． ①数据采集与状态检测。主通风机的数据采集由ＰＬＣ ［２］郭锋 ，何栋，韩卫钦 ．变频技术在轴流式主通风机上的应用分析 ［Ｊ］ ． 实现。ＰＬＣ模拟量输入模块通过安装在主通风机上的温度煤矿现代化 ，２〇１〇，１９（６） ９８ ＿９９ ． 传感器对轴承和定子温度进行连续监测，在ＰＬＣ中通过Ｐ ］ 卢平 ，余陶，部春亮，姜希印 ．基于ＰＬＣ的矿井主要通风机网 设定不同数字量范围来确定风机的动作及雛。对于负压 ，２００９，３ ７ ２２ －２ ５ － 参数的采集主要用于与设定的 负压值进行比较，调整主通 风机的运行频率，使主通风机运行在指定的工况点，实现 ［５］ 于程文 ，于小伍 ，孙厚忠．通风机风叶自动调整系统 ［Ｊ］ ．煤矿 主通风机的 闭环控制 。在数据采集过程中，模拟信 号的处机电，２００７，２８（４） １０９ － １０９． ＷＷＷ．ＣＡ１６８．ＣＯＭ８２
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