plc的礦井通風控制系統設計畢業設計-全文預覽

　　

【正文】 器的容量應大于負載所需的 輸出；變頻器的容量不低于電機的容量；變頻器的電流大于電機的電流。因此，在 平滑回路 和電動機之間總臺有無功功率的交換。最常見的結構形式是利用六個半導體主開關器件組成的三相橋式逆變電路。它采用高性能的矢量控制技術，提供低速高轉矩輸出和良好的動態特性，同時具備超強的過 載能力，以滿足廣泛的應用場合。 性能指標 如表 6所示 ： 表 6 HM23Y型壓力變送器性能指標 測量范圍 0～ ～ 220Mpa 供電 12～ 36V DC（一般為 24V） 輸出 4～ 20 mA 1～ 5 V Pt100鉑電阻溫度傳感器是利用金屬鉑在溫度變化時自身電阻值也隨之改變的特性來測量溫度的，能夠準確的測出軸承或定子的溫度并將它們傳給 PLC模數轉換電路。性能指標 如表 5所示 ： 表 5 KGJ16B型瓦斯濃度傳感器性能指標 防爆型式 礦用隔爆兼本質安全型 工作電壓 DC 9～ 24 V 測量范圍 0～ 4%CH 工作電流 DC18V 不大于 65 mA 報警方式 紅色燈光閃爍蜂鳴器斷續鳴叫，響度大于 80dB HM23Y型壓力變送器采用歐洲先進的濺射薄膜壓力傳感器作為敏感元件，和電子線路做成一體化結構該型號壓力變送器為全不銹鋼圓柱型結構，使用方便。 本系統模擬量傳感器選用有 KGJ16B型瓦斯傳感器用于檢測煤礦井下空氣中的瓦斯含量， HM23Y礦井專用型壓力變送器用于檢測礦井的井巷氣壓， Pt100鉑 熱電阻作為測量溫度用的傳感器用于檢測風機組軸承和定子溫度。 (2) 輸出為模擬電流時： I0/M0（ I1/M1）用于連接電流模擬量輸出的“ +”“ ”端，輸出電流為 020MA的直流電流 V0（ V1） 不連接。注意：為了防止干擾輸入，對于為使用的 輸入端，需要將 N+， N短接，模塊需要外部 DC24直流電源，直流電源從 L+， M端輸入。 圖 5 PLC輸入 /輸出接線圖 本設計選用一塊 EM231熱電偶模擬量輸入模塊，來完成 4路溫度傳感器的模數字量轉換功能；一塊 EM235模擬量輸入輸出模塊，該模塊完成瓦斯傳感器和壓力傳感器的模數轉換和 1路變頻器的數模轉換功能。 PLC模擬量處理功能主要通過模擬量輸入輸出模塊及用戶程序來完成。 表 3 I/O接口分配表 輸入 輸出 風機啟動 SB1 風機組 1 輸出 KM1 風機停止 SB2 風機組 2 輸出 KM2 手動自動轉換 SB3 工頻輸出 KM3 風機組選擇 SB4 壓力下限指示燈 L1 變頻工頻轉換 SB5 風機組 1 運行指示燈 L2 報警解除按鈕 SB6 風機組 2 運行指示燈 L3 風機組 1轉子測速器輸入 SB7 風機組 1 溫度上限指示燈 L4 風機組 2轉子測速器輸入 SB8 風機組 2 溫度上限指示燈 L5 急停 SB9 蜂鳴器 1 壓力傳感器輸入 AIW0 急停指示燈 L6 瓦斯濃度傳感器輸入 AIW2 風機組 1 機械故障指示燈 L7 風機組 1 軸溫度傳感器輸入 AIW4 風機組 2 機械故障指示燈 L8 風機組 1 定 溫度傳感器輸入 AIW6 手動自動指示燈 L9 風機組 2 軸溫度傳感器輸入 AIW8 瓦斯上限指示燈 L10 風機組 2 定溫度傳感器輸入 AIW10 壓力模擬量輸出 L11 AQW0 CPU模塊的 外部 連接 CPU226接線規則： （ 1） 輸入端接線： DC24V電源的正極接輸入開關，連接到 CPU226各個輸入端；負極接公共端 1M， 2M；一般規定 DC輸入端中 1M、 ～ 1組， 2M、～ 2組組成（ 1M、 2M分別為各級公共端）。 圖 4 PLC 工作過程 PLC選型 及特點 根據系統的應用領域、采集數據的類型和大小、 I/O 點數、以及設置數據需要得內存大小，本系統選用 西門子 公司 S7200 系列 CPU 為 226 型號 的 PLC[3]。 PLC 采用了一種不同于一般微型計算機的運行方式 — 循環掃描技術。 PLC 通常使用 220V 的交流電源，內部的開關電源為 PLC 的中央處理器、存儲器等電路提供 +5V、 +12V、 +24V 的直流電源，使 PLC 能正常工作。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 結構如圖 3所 示 。 1：隔爆箱體 2：進出線接線腔 3： PCD1 控制系統 4：變頻控制系統 5：瓦斯信號采集，轉換，處理單元 7：散熱器 圖 2 KXJT型礦用通風機結構 KXJT型礦用通風機技術參數 表 1 KXJT型礦用通風機技術參數 電源輸入電壓 660 V AC 輸出電壓 18V/360mA DC 輸入頻率 48～ 52Hz 輸出頻率范圍 ～ 適配通風機功率 2 30(kW) 額定容量 70(kVA) 4 4 系統硬件構成及各部分功能 本控制系統有可編程控制器（ PLC）、 A/D轉換模塊、 D/A轉換模塊、變頻器、傳感器部分、通風機和電控回路組成。 KXJT型礦用通風機結構 結構特征：本型產品具有結構緊湊、噪聲小、風壓高、風量大、效率高等特點，其結構緊湊方便運輸和安裝。由變頻調速器、自動控制系統組成。本設計以風機組 2 30kW 為例，選用 1 臺西門子S7— 200 可編程控制器 (PLC)，空氣壓力變送器等組成一個完整的閉環控制系統[1]。由于定子溫度或軸承溫度過高，若當前風機組停止運行后，當其溫度下降到設定下限 時該風機組不能連續二次啟動，只有接入另一臺風機組進行工作，即防止溫度在臨界線狀態而頻繁啟動。當瓦斯濃度大于設定斷電上限時， PLC將切斷工作面和風機組電源，防止瓦斯爆炸。為滿足礦井通風系統自動控制的要求，系統的具體設計要求如下： （ 1）本系統采用手動／自動兩種工作模式，具有狀態顯示以及故障報警等功能。且 PLC控制系統具有對驅動風機的電機 有 過熱保護、故障報警、機械故障報警和瓦斯濃度斷電等功能特點，為煤礦礦井通風系統的節能技術改造提供一條新途徑。 河南科技學院 2020 屆本科畢業論文（設計） 論文題目： 基于 PLC 在礦井通風控制系統中的應用 學生姓名： 馬太虎 所在院系： 機電學院 所學專業： 電氣工程及其自動化 導師姓名： 劉法治 完成時間： 2020 年 5 月 22 日 摘 要 本系統將 PLC與變頻器有機 地結合起來，采用以礦井氣壓壓力和瓦斯濃度為主控參數，實現對電動機工作過程和 運轉速度的有效控制，使礦井通風機通風高效、安全，達到了明顯的節能效果。 針對這一系列問題，本系統將 PLC與變頻器有機地結合起來，采用 以礦井氣壓壓力 和瓦斯濃度 為主控參數，實現對電動機工作過程和運轉速度的有效控制，使礦井通風機通風高效、安全，達到了明顯的節能效果。 PLC和變頻器與空氣壓力變送器配合使用，使系統控制的安全性、可靠性大大提高，也使通風機運行的故障率大大降低，不僅節約了電能，而且還提高了設備的運轉率。 （ 4）模擬量瓦斯輸入，當礦井瓦斯濃度大于設定報 警上限時，發出指示和報警。 （ 6）手動方式下，有防止風機組頻繁啟動功能。根據井下用風量的不同，采用不同型號的風機。 圖 1 硬件功能框架圖 控制回路 氣壓給定 瓦斯濃度 給定定 顯示部分 報警部分 P L C 控 制 器 開關信號 EM231 擴展模塊 1 定子溫度傳感器 1 軸承溫度傳感器 EM235 擴展模塊 變頻器 1 變頻器 2 2定子溫度傳感器 2 軸承溫度傳感器 空氣壓力傳感器 空氣壓力傳感器 礦井 2 1 通風機組 3 3 通風機組部分 本系統 選用 KXJT 型 礦用通風機 ， 主要適用于煤礦井下局部通風機正常通風及排放瓦斯兩種生產過程全自動化控制。為煤礦的安全生產需要提供一種一機多用、高效節能的自動化控制裝備。 結構 如圖 2所示。 PLC的一般構成和基本工作原理