矿井通风除尘试验装置及PLC监控系统设计(1).pdf

自动化控制 A u t o ma t i c C o n t r o l 矿井通风除尘试验装置及 P L C监控系统设计 为确保 矿 井 的通风 安全 ，本 文对矿 井通 风 除尘 实验装 置进 行 设 计 ，并 建 立 P L C监 控 系统 。该 通风 除 尘的 实验 装 置 能够 实现通 风与 除 尘相 结合 的功 能， 实现 自 动检 测矿 井 内部 通 风机 以及发 尘 器的运 行状况 。同时，P L C监控 系 统能够有效对通风除尘试验装置 进行 控 制，促使 远 程 集 中监 控 内 容在井 下通 风除 尘方面得以 实现 。 通过 具体 系统设 计， 实验 结 果表 明，系统运行稳定 ，可拓展性 强。 【 关键词 】矿 井 通风 除尘 P L C监 控 系统 远 程操控 风机 是通 风除 尘 的重要装 置 ，同时 也是 构成煤矿安全生产的重要设备之一 。矿井的通 风除尘承担着矿井 内部输送新鲜空气、排除瓦 斯、煤尘 以及污浊气流的重要任务 ，对整个矿 井的生产安全至关重要 。P L C监控系统作为现 代科技水平提升 的重要产物 ，在工业生产安全 方面具有重要 的贡献作用 ，能够实现远程操作 并完成控制 目标 ，是一种智能化的控制系统 。 对矿井通风除尘装置实现P L C监控系统设计 ， 对矿井安全生产具有重要的促进作用。 1通风除尘实验装置的组成与原理 1 ． 1装置组成 矿井通风除尘装置承担着矿井内部的通 风与除尘工作，对矿 井安全 具有重要作用 。并 且该装置由发尘器、空压机 、粉尘扩散筒、风 筒、除尘器、通风机 、变频器 以及传 感器 等各 个零部件组成。 在通风除尘试验装置方面对进、 出风筒进行具体参数设定，并规定实际参数能 够得到除尘通风损耗，将风量与风压参数进行 有效控制，这是提升除尘与通 风效率的主 要技 术性参 数。 该矿 井在通 风 系统方 面 的通 风机 为两 台 B DK ． 8 ． N o 2 5型对旋式轴流 风机，并且每 一台 具备独立的通风风道，一个 立式风 门以及 一个 斜风门经绞车间通往 主风井 ，由四扇 风门的开 合控制 通风机间的气 密性。在正常 的矿井工作 状况 下， 只有一 台风机 进 行工 作，为矿 井 提 供通风保障。保证额定风量为 1 6 1 5 6 ． 3 0 9 9 3 m ／ h ，通风机 全压为 1 4 0 0 2 1 0 4 P a ， 电动机功率为 2 2 KW。 其 中发 尘 机 型 号 为 6 S E 6 4 4 0 2 UD2 2 2 BA。保 证 稳 定流 段为 5 0 0 8 0 0 m m 之 间，并 文／ 罗小妮 李翠 高立 能够满足手动控制要求 。 1 ． 2工作原理 在 进行 试验 过程 中，将 离 心式通 风机 、 发尘器开启 ，保证发尘器能够通过胶 带传动模 式带动 圆盘转动 ，使得在风机漏 口方面 的粉尘 能够均匀 的散落在 圆盘之 内。在此阶段开启空 压机 ，将 圆盘 内的粉尘 内容压入到粉 尘扩散简 当中，保证在离 心通风机 的作用下进入到 除尘 试验阶段 ，粉尘在除尘器 中实现 了大部分沉 降 与吸收 ，最终达到通风 除尘 的效果 。同时 ，通 过手动风扇控制 阀控制风量 ，也可 以实现通过 远程控制 的方式控制通风机变频器 ，以此来 改 善风量 ，应对在不 同环境下的除尘试验。 2 P L C 监控系统设计 2 ． 1硬件设计 对 P L C控制系 统 的硬 件结 构进行 分析 ， 需要采集 的模拟信号主要包括风压 、温度 、电 流 以及 电压等 内容 ；对于采集 的开关信号方面 主要包括 启停开关 、风 门开关 、电柜接 口信 号 以及 电机 热保 护开 关等 内容；P L C控 制 系 统信号输 出方面包括 控制柜开关 、风 门电机 开 关 以及 状态 指示等 。其 中涉 及到 P L C控制 系统进行控制 的开关多达几十个 ，通过不 同的 模拟通道量进行控制 ，实现控 制需求 方面 的扩 展 。所 有 的开关量 参数 直接送 入 P L C的数 字 量模块 中，而传感器检测到各种模拟信号送人 E M2 3 1 模块 ，而温度信 号送入 E M2 3 1热 电阻 模块 。 2 ． 2软件设计 想 要完成 P L C监 控系统 方面 的设计 ，需 要 整个监控 系统的程序 内容进行编写，保证软 件方面满足对 通风除尘系统设计要求，能够在 远程方面有效的控制通风除尘系统的运行 以及 风 量的大小。在 软件 方面的编写过程中，需要 控 制主程 序系统的完整性，保证软件设计能够 涉 及到整个监控 系统的各项监控内容，为通风 除尘系统的安全 运行提供保 障。 在 整个 P L C监控 系统 的主程 序 当中，其 中包括 通信处理子程序、数据处理子程序 、风 机控制子程序 以及报警处理子程序的 内容 ，通 过子系统之间的相互作用 ，最终达到控制通风 除尘系统的 目的。并且对于监控系统方面 的开 关量输入主要是通过通风机、发尘器的启动与 停 止信 号以及 加减速故障等 内容进行读取，保 证 相应 数字 量 的输入 能够 出发报 警 处理子 系 1 7 6 电子技术与软件工程E l e c t r o n i c T e c h n o lo g y S o f t w a r e E n g i n e e r i n g 统 。模拟 量输入包括 空气温湿度 、风量、风压 、 频率 、电流 、通风机 以及 除尘器进 行频 率给定。 同时，对 P L C控制 箱进 行设定 ，在该 控制 箱 的面板方 面可 设置智 能数字 显示仪表 ，直观显 示风量、风压等参数，并且为了监控井下的通 风器 以及 除尘器 的状况 ，该监控系 统设置 了一 台摄像机 ，可对整个通风除尘过程进行监控 。 只有将 监控 系统 的硬 件 以及软件 部分 进 行有效设计，才能够 保证整个监控 系统的完善 性，为矿井 的安全运行提供根本性保障 。 3 P L C 监控系统应用效果分析 该系 统在 设计 完成 后，运 行过 程 中能够 满足设计之前所设定的所有需求 。并且监控系 统的软件界面显示效果较为美观，能够通过动 画、图形以及文字的方式传递动态工作信息， 在查看与操作方面较为便捷。同时，P L C监控 系统可实现对通风机进行远程 的控制 ，能够 实 现对变频调速方面的控制 ，及时检测风机运行 的故障 以及运行状态 ，对井下 的通风环境能够 进行实时检测 ，在满足生产安全 的同时 ，实现 了对矿井通风除尘设备技术水平的提升。 4结论 综 上所述 ， 以 P L C为核心 的监控 系统 设 计能够 保证矿 井通风除尘装置的安全运行，并 能够 实现对 设备运行安全提供 全方位多方面的 保 障。随着通风 除尘 系统在矿 井应 用的逐渐普 及 ，井 下通风 除尘的远 程控 制必将 得到重视， 该系统设计能够在 一定程度 上对井 下监控系统 的设计提供参 考作用 。 参考文献 [ 1 ] 陈冬梅 ， 孔祥振 ， 陈庆光等 ． 基于 P L C 与 上 位机 的矿 并 通风机 监控 系统研 制 【 J ] ． 煤矿机 电，2 0 1 4 ， 4 0 1 1 6 5 - 1 6 7 ． [ 2 】 赵伟，汤家升，赵飞． 基于 P L C 的煤矿主 通风 机监 控 系统设 计 [ J ] ．可编 程控 制 器 与工厂 自动化 ， 2 0 1 3 ， 1 0 1 0 1 7 5 - 1 7 7 ． [ 3 】张平 ， 蒋 曙光 ， 刘涛 ． 基 于 P L C 与 M C G S 的矿井 通风机 监 测 系统设 计 ⋯ ．矿 山机 械 ， 2 0 1 2 ， 1 0 0 9 1 3 2 - 1 3 4 ． 作者单位 1 ．济南职业学院电子工程系 山东省济南市 2 5 0 1 O 0 2 ．山 东 电 影 机 械 厂 山 东省 济 南 市 2 5 0 1 O 0