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1、PLC在煤矿通风机自动控制系统中的应用1 煤矿通风机自动控制系统原理 通风机是井工开采的瓦斯矿井的首要设备,其安全生产地位十分重要,担负着源源不断地从井下抽出污浊空气,满足新鲜空气的供应,如果设备一旦停止运转,可能造成井下瓦斯等有害气体浓度超标或施工空间温度升高以及氧气含量下降,严重影响作业人员的安全和正常生产,因此,开采瓦斯矿井都配备两台或更多的通风机,保障井下生产的安全性和供风的连续性。随着科技的发展,通风机的操作及监控向自动化、智能化方向发展,大大减少人力、物力资源的浪费,可采用可编程控制器PLC对煤矿通风机各设备及高压电机进行自动监控。我们设计通过在电机高压开关柜上装综合保护装置,采用
2、RS-485串行通讯,将各台电机的电压、电流、功率等数据传送至以太网交换机,并通过各种传感器将电机温度、振动、风机风压等参数传送到PLC,从PLC中将数据传送以太网交换机,上位机与以太网交换机相连,将各被监测状态数据显示出来,同时将上位机的控制信号传送至PLC,操控各执行装置,实现通风机的实时检测与控制。 2 系统的总体设计 2.1 系统软、硬件选型 2.1.1上位机选用研华高档工控机 2.1.2 采用工业以太网、RS485、MPI通讯实现数据交换 2.1.3 组态软件用西门子WINCC,使风机的运行状态直观的显示在监控电脑画面上。 2.2 PLC的功能及选型 PLC在系统中完成下列任务:采集
3、外界各设备的状态信号及模拟量信号PLC内部根据逻辑程序控制启动各台通风机,并实现两台通风机风门闭锁、预定时间自动切换等功能通过检测外界各设备参数,通过程序逻辑运算,发出报警及故障信号,实现通风机报警及自动跳闸等功能。 根据上述功能,安徽淮南矿业集团丁集煤矿使用的通风机,其系统选用西门子S7-300系列的PLC,它属于模块组合式PLC,由电源模块、CPU模块、数据模块、通信模块等组成,可根据需要构成不同的系统,本着经济实用、可靠等原则,我们选用315系列的CPU、SM321型数字量输入模块、SM322型数字量输出模块、SM331型模拟量输入模块。 3 软件实现 PLC接收上位机发送过来的起停信号
4、,实现对通风机风门及电机的起、停控制,从而控制通风机系统协调、可靠地运行。其中数据传输主要是通过以太网来完成的。采用SIEMENS的OPC-Server来实现PLC与上位机的逻辑对应,且PLC通信采用以太网通信。 PLC与综保装置采用问答式RS-485通讯,协议设定如下:ASC码、8位数据位、1位停止位、偶校验、波特率为9600b/s. 总体设计流程图如下: 本系统用SETP7软件进行在线和离线操作,PLC编程用梯形图和STL语言进行编程。 4 本控制系统实际应用效果 4.1 采用PLC控制系统对通风机实行优化控制,节约了电能,提高了工作效率,大大降低了事故率。 4.2 西门子S7-300中较简单的程序编辑语言,电气工程人员通过学习可以很快地学会编制各种控制程序。 4.3 安全性能高。通过对PLC的编程,可实现两台通风机自动切换、故障切换及定时切换。采用两台通风机风门的逻辑闭锁,在两台通风机共用同一风道的情况下不能同时打开两通台风机的风门。 4.4 自动性能高。本系统采集设备数据,当通风机具备启动条件时,通过程序编辑,只需简单的操作,即可启动通风机,减去了其他繁琐的操作步骤。 4.5 使用实时报警装置,及时发现和解决出现的问题,防止造成诸多不必要的损失。