礦山機(jī)電畢業(yè)論文（含外文翻譯）井下風(fēng)機(jī)安全分布式監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　井下風(fēng)機(jī)安全分布式監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 礦山機(jī)

2、電 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b>&l

3、t;/p><p>　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，煤礦安全生產(chǎn)日益被重視，保障安全生產(chǎn)成為煤礦的首要任務(wù)。煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是保障煤礦安全生產(chǎn)的核心部分，煤礦通風(fēng)機(jī)作為通風(fēng)系統(tǒng)的核心設(shè)備，其工作狀態(tài)直接煤礦的安全生產(chǎn)。因此，監(jiān)控通風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，可以有效的保障煤礦安全生產(chǎn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用PLC可編程控制器作為監(jiān)控系統(tǒng)的控制設(shè)備，介紹了PLC在煤礦通風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)不同的傳感器進(jìn)行信號(hào)采

4、集，編制了能夠?qū)崿F(xiàn)不同控制功能的梯形圖，并簡(jiǎn)單的介紹了PLC和其他設(shè)備組成的監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p>　　本監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)的安全監(jiān)控，有效的保障了通風(fēng)機(jī)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保障了煤礦的安全生產(chǎn)，有效的提高了煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　關(guān)鍵詞：煤礦通風(fēng)機(jī)；安全監(jiān)控；PLC</p><p><b>　　Abstract</b><

5、/p><p>　　With the development of our country economy, the safety production of coal mine is attached more and more seriously, and the safe production becomes the primary task of coal mine.Coal mine ventilation

6、system is the core part of coal mine safety production, coal mine ventilator as the core equipment of the ventilation system, its working state directly coal mine safety production. Therefore, monitoring the working stat

7、us of the ventilator can effectively protect the coal mine safety production.</p><p>　　This design adopts the PLC programmable controller as the control equipment monitoring system, introduces the applicatio

8、n of PLC in the mine ventilation system, by different sensors for signal acquisition and program is made to realize different control function of ladder diagram, and simply introduces the PLC and the other located by the

9、 monitoring system.</p><p>　　The monitoring system realized the safety monitoring of the fans, effectively ensured the safety and economic operation of the ventilator, and ensured the safe production of the

10、coal mine, and effectively improved the economic benefit of the coal mine.</p><p>　　Keywords: coal mine fan；safety monitoring；PLC</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1

11、緒論1</b></p><p>　　1.1煤礦安全生產(chǎn)的概述1</p><p>　　1.2目前國(guó)內(nèi)外煤礦通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的狀況1</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)的目的和意義2</p><p>　　1.4本設(shè)計(jì)所做的工作3</p><p><b>　　2礦井通風(fēng)系統(tǒng)4</b>&

12、lt;/p><p>　　2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)概述4</p><p>　　2.2礦井通風(fēng)機(jī)概述4</p><p>　　2.2.1礦井通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方法5</p><p>　　2.2.2風(fēng)機(jī)的簡(jiǎn)單調(diào)速方法5</p><p><b>　　2.3風(fēng)門5</b></p><p>　　

13、2.4礦井的反風(fēng)方法6</p><p>　　2.5通風(fēng)系統(tǒng)故障分析6</p><p>　　2.6風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能需求分析6</p><p>　　3礦井風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　　3.1監(jiān)控系統(tǒng)組成及特點(diǎn)7</p><p>　　3.2井下風(fēng)機(jī)監(jiān)控運(yùn)行方式的設(shè)計(jì)8</p>

14、<p>　　3.3風(fēng)機(jī)參數(shù)的檢測(cè)8</p><p>　　3.4系統(tǒng)的輸入/輸出統(tǒng)計(jì)配置10</p><p>　　3.4.1數(shù)字量/模擬量輸入點(diǎn)和數(shù)字量/模擬量輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)及PLC和模塊選擇10</p><p>　　3.5.2標(biāo)志位和定時(shí)器統(tǒng)計(jì)15</p><p>　　3.5系統(tǒng)硬件接線圖17</p><p

15、>　　3.5.1 CPU模塊接線圖17</p><p>　　3.5.2數(shù)字量輸入/輸出模塊接線圖18</p><p>　　3.5.3模擬量輸入模塊接線圖20</p><p>　　3.5.4CPU模塊與數(shù)字量模塊和模擬量模塊連接圖22</p><p>　　4 井下風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)23</p><p>

16、;　　4.1 S7-300型PLC編程器STEP7概述23</p><p>　　4.2監(jiān)控系統(tǒng)的軟件流程圖23</p><p>　　4.2.1風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)流程圖23</p><p>　　4.2.2自動(dòng)控制方式流程圖24</p><p>　　4.2.3反風(fēng)控制流程圖25</p><p>　　4.3井下風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

17、的程序設(shè)計(jì)26</p><p><b>　　5結(jié)論45</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)46</b></p><p><b>　　附錄A48</b></p><p><b>　　附錄B60</b></p><p&g

18、t;<b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1煤礦安全生產(chǎn)的概述</p><p>　　我國(guó)是個(gè)礦產(chǎn)資源豐富的國(guó)家，采礦行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)占有很大的比重。隨著我國(guó)改革開放，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系也發(fā)生了質(zhì)的飛躍。作為工業(yè)糧食的煤炭行業(yè)，煤炭產(chǎn)量更是經(jīng)過(guò)不到十年的時(shí)間，在二十一世紀(jì)發(fā)生了質(zhì)的飛躍，我國(guó)也一躍成為世界第一產(chǎn)煤大國(guó)。</p>

19、<p>　　然而隨著生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，安全與生產(chǎn)的矛盾越來(lái)越突出。煤礦作為高危行業(yè)之一，安全生產(chǎn)一直是生產(chǎn)領(lǐng)域中的頭等大事。在1990~2000年的11年間，全國(guó)煤礦死亡人數(shù)66196人，平均百萬(wàn)噸死亡率為5.22。近年來(lái)隨著黨中央、國(guó)務(wù)院對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)工作的重視，煤礦安全形勢(shì)總體趨于好轉(zhuǎn)。2007年全國(guó)煤礦死亡人數(shù)3786人，平均百萬(wàn)噸死亡率1.485，分別比2006年下降20.2％和27.2％。2008年全國(guó)事故總量比

20、2007年實(shí)際下降1.4％，較大事故、重特大事故起數(shù)下降3％，其中煤礦死亡人數(shù)下降2％，2009年我國(guó)煤礦百萬(wàn)噸死亡率降至0.892。</p><p>　　但是，由于煤礦井下生產(chǎn)條件比較特殊， 除了生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜、環(huán)境繁多、條件惡劣和場(chǎng)所移動(dòng)以外，還受到水災(zāi)、井下起火、瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出、煤塵、頂板和沖擊地壓等自然災(zāi)害的嚴(yán)重威脅。水災(zāi)、井下起火、瓦斯爆炸是影響礦井安全生產(chǎn)的主要3個(gè)因素，其中瓦斯爆炸是一種瓦斯、

21、煤塵、大火混合型的爆炸災(zāi)害，最為常見且造成的危害也最為嚴(yán)重。瓦斯在掘進(jìn)面、工作面涌出的多少隨地理情況、煤的生成情況的不同而不同,情況非常復(fù)雜,規(guī)律也很難把握,因此難以加以利用。</p><p>　　1.2目前國(guó)內(nèi)外煤礦通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的狀況</p><p>　　最近20年以來(lái)，各國(guó)煤礦通風(fēng)機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)迅猛發(fā)展，對(duì)事故的預(yù)防起了至關(guān)重要的作用?，F(xiàn)在讓我們先來(lái)看一下各國(guó)煤礦通風(fēng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r&

22、lt;/p><p>　　1)英國(guó)的MINOS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是英國(guó)最有代表性的先進(jìn)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它能夠?qū)γ旱V井下環(huán)境進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)，包括:低濃度瓦斯、高濃度瓦斯、瓦斯抽放系統(tǒng)的負(fù)壓、風(fēng)速、風(fēng)壓、煙霧及粉塵。</p><p>　　2)德國(guó)的TF-200瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)TF-200系統(tǒng)，是YF-24系統(tǒng)的更新產(chǎn)品，功能是擴(kuò)大傳輸通道，由開始的24個(gè)增加到52個(gè)。主要傳感器有高濃度瓦斯傳感器、低濃度瓦斯傳感器、

23、CO傳感器、風(fēng)速傳感器等。主要設(shè)備有計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、記錄儀、模擬盤。傳輸系統(tǒng)的傳輸方式是調(diào)頻。</p><p>　　3)波蘭的CMM-20m瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，適合于小型煤礦，可配接20個(gè)測(cè)點(diǎn)，可以用循環(huán)方式監(jiān)測(cè)各測(cè)點(diǎn)的參數(shù)，包括瓦斯?jié)舛群惋L(fēng)速等。</p><p>　　4 )美國(guó)的CADA監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是一種集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為標(biāo)準(zhǔn)型和擴(kuò)展性兩種</p><p>　　國(guó)

24、外在不斷完善煤礦安全跟蹤預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展了研究瓦斯突出的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)和突出危險(xiǎn)區(qū)域的預(yù)測(cè)技術(shù)。俄羅斯建立了區(qū)域的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)專家系統(tǒng)，德國(guó)研發(fā)了超越現(xiàn)實(shí)的一種高安全性的通訊技術(shù)，可以完全改變煤礦井下工作人員的工作方式，煤礦工作人員通過(guò)數(shù)字眼鏡來(lái)檢測(cè)機(jī)器故障，查看出現(xiàn)故障了的機(jī)器，電腦會(huì)給出很詳細(xì)的有動(dòng)畫演示的維修步驟，煤礦工作員不需要親自去檢查機(jī)器，是完全由電腦來(lái)檢查并處理數(shù)據(jù)。在新近研發(fā)的煤礦井下新技術(shù)中特別吸引人注目的是一種井下

25、WLAN無(wú)線局域網(wǎng)系統(tǒng)，這種技術(shù)是利用安裝在煤礦工作人員頭盔上的攝像頭，傳送地下煤礦實(shí)時(shí)圖像同時(shí)通過(guò)手機(jī)耳麥等移動(dòng)通訊設(shè)備借助微型電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋缓髮＜铱梢越柚旱V工作人員頭盔上的攝像頭傳送的實(shí)時(shí)圖片進(jìn)行觀察與診斷，并通過(guò)耳麥進(jìn)行指導(dǎo)操作，提高了煤礦工作人員的工作效率，也大大降低了危險(xiǎn)概率。波蘭和法國(guó)對(duì)煤層突出的危險(xiǎn)進(jìn)行了分級(jí)，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)管理。</p><p>　　我國(guó)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用的比較晚，起初從波蘭

26、法國(guó)德國(guó)英國(guó)和美國(guó)等國(guó)家引進(jìn)了一批如DAN6400TF200MINOS和Senturion-200通風(fēng)安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，裝備了一部分煤礦，并且在引進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行消化吸收并結(jié)合我國(guó)煤礦的實(shí)際情況，先后研制出了KJ2KJ4KJ8KJ10KJ13KJ19KJ38KJ66KJ75KJ80KJ92等監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)在我國(guó)煤礦的大量使用實(shí)踐表明，安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)為煤礦的安全生產(chǎn)和管理起到了至關(guān)重要的作用，各煤礦已把它作為一項(xiàng)重大安全裝備。隨著電子技術(shù)、

27、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的迅速發(fā)展和企業(yè)自身發(fā)展的需要，國(guó)內(nèi)很多單位相繼研制出KJ90KJ95KJ101KJF2000KJ4KJ2000和KJG2000等監(jiān)控系統(tǒng)以及MSNMWEBGIS等煤礦安全綜合化和數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理系統(tǒng)。</p><p>　　1.3設(shè)計(jì)的目的和意義</p><p>　　近年來(lái)，我國(guó)各行各業(yè)有了很大的發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷的提升。但是，我國(guó)的煤炭行業(yè)依然存在著安全與生產(chǎn)問題。

28、除了少數(shù)大型煤炭企業(yè)有完善的安全生產(chǎn)保障設(shè)備，很多小型企業(yè)因?yàn)槟芰τ邢?，依然無(wú)法保障安全生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生瓦斯爆炸等事故，造成不必要的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。所以，保障安全生產(chǎn)刻不容緩。</p><p>　　煤礦通風(fēng)系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的重要部分，通風(fēng)機(jī)是通風(fēng)系統(tǒng)當(dāng)中的核心設(shè)備，其工作狀態(tài)直接影響通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況，一旦風(fēng)機(jī)因?yàn)槟撤N故障停止工作，通風(fēng)系統(tǒng)就會(huì)癱瘓，瓦斯就會(huì)在井下積聚，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到一定濃度時(shí)，

29、就會(huì)造成瓦斯的爆炸等事故，從而導(dǎo)致工作人員的傷亡和煤礦設(shè)備的損壞，給公司造成諸多經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)煤礦風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)的監(jiān)控是非常必要的。這樣煤礦的工作人員就能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的掌握風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，從而有效預(yù)防瓦斯爆炸等事故的發(fā)生，保障安全生產(chǎn)，提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　除此之外，國(guó)內(nèi)外高科技監(jiān)控系統(tǒng)的昂貴價(jià)格也是導(dǎo)致小型煤礦望而卻步的根本原因，如果能夠設(shè)計(jì)出價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單、維修方便的風(fēng)機(jī)監(jiān)控軟件，小型煤

30、礦就可以對(duì)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而有效解決安全與生產(chǎn)的矛盾，大大減少瓦斯爆炸等事故的發(fā)生，保障了井下工作人員的生命安全。</p><p>　　1.4本設(shè)計(jì)所做的工作</p><p>　　實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)風(fēng)速、風(fēng)壓、大氣溫度和濕度。</p><p>　　風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，包括正常通風(fēng)狀態(tài)、反風(fēng)時(shí)候的通風(fēng)狀態(tài)、風(fēng)機(jī)的啟停等。</p><p>

31、;　　控制風(fēng)門的開和關(guān)、風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和停止。</p><p>　　風(fēng)機(jī)之間有電氣和機(jī)械閉鎖，保證風(fēng)機(jī)的安全。</p><p>　　控制方式有手動(dòng)控制方式和自動(dòng)控制方式。</p><p>　　風(fēng)機(jī)發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)，能馬上啟動(dòng)另一臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)兩個(gè)風(fēng)機(jī)都異常時(shí)，可以切斷設(shè)備的供電電源。</p><p>　　瓦斯的濃度超過(guò)報(bào)警濃度時(shí)候就會(huì)報(bào)警，超過(guò)

32、復(fù)電濃度就會(huì)切斷設(shè)備電源。</p><p><b>　　2礦井通風(fēng)系統(tǒng)</b></p><p>　　2.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)概述</p><p>　　通風(fēng)系統(tǒng)是通過(guò)各種通風(fēng)設(shè)備，連續(xù)不斷地把地表的新鮮空氣沿著進(jìn)風(fēng)井巷送到井下，供給井下人員呼吸所需要的氧氣，不斷地去稀釋和沖淡有害物質(zhì)，使之達(dá)到無(wú)害程度，同時(shí)把井下的污濁空氣排至地面，以保證井下空氣質(zhì)量并

33、將礦塵濃度限制在規(guī)定的安全濃度之下，調(diào)節(jié)井下工作地點(diǎn)的氣候條件，保證井下具有滿足規(guī)定的風(fēng)速、溫度和濕度，創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境。</p><p>　　從系統(tǒng)組成來(lái)看，礦井通風(fēng)系統(tǒng)是由通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)、通風(fēng)動(dòng)力和通風(fēng)控制設(shè)施三大部分構(gòu)成。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來(lái)看，礦井通風(fēng)系統(tǒng)可以分為進(jìn)風(fēng)部分、回風(fēng)部分和用風(fēng)部分。按進(jìn)風(fēng)井出風(fēng)井的布置方式分為中央式通風(fēng)、對(duì)角式通風(fēng)、混合式通風(fēng)。</p><p>　　圖2.1礦井通風(fēng)

34、系統(tǒng)立體示意圖</p><p>　　Fig. 2.1 stereoscopic sketch of mine ventilation system</p><p>　　2.2礦井通風(fēng)機(jī)概述</p><p>　　礦井通風(fēng)系統(tǒng)主要由通風(fēng)機(jī)、風(fēng)門、風(fēng)井等三大部分組成，其中通風(fēng)機(jī)是通風(fēng)系統(tǒng)的核心部件，是風(fēng)機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的首要監(jiān)測(cè)對(duì)象。目前，通風(fēng)機(jī)主要根據(jù)風(fēng)流在葉輪內(nèi)部的流動(dòng)

35、方向，分為離心式風(fēng)機(jī)和軸流式風(fēng)機(jī)，風(fēng)流沿徑向流動(dòng)的是離心式風(fēng)機(jī)，沿軸向流動(dòng)的是軸流式風(fēng)機(jī)。通風(fēng)在煤礦安全生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，煤礦的安全生產(chǎn)必須保證24小時(shí)不間斷通風(fēng)，所以在通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通風(fēng)機(jī)作為礦井通風(fēng)系統(tǒng)的核心部件一般都重復(fù)配置兩臺(tái)一樣的通風(fēng)機(jī)組，一臺(tái)為主通風(fēng)機(jī)組，一臺(tái)為備用機(jī)組，以確保通風(fēng)的不間斷性。本設(shè)計(jì)中的風(fēng)機(jī)選擇由南陽(yáng)防暴集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的2臺(tái)BDK隔爆對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)作為監(jiān)測(cè)對(duì)象。對(duì)旋軸流式風(fēng)機(jī)相比于普通軸流式風(fēng)機(jī)

36、，有2個(gè)電動(dòng)機(jī)，電機(jī)與葉輪直接相連，輸出風(fēng)壓更大，效率更高，反風(fēng)能力強(qiáng)。</p><p>　　2.2.1礦井通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方法</p><p>　　按風(fēng)機(jī)工作方式來(lái)看，礦井通風(fēng)機(jī)通風(fēng)方法可以分為壓入式、抽出式、壓抽混合式三種類型。目前，我國(guó)生產(chǎn)的通風(fēng)機(jī)防爆、防靜電和防摩擦火花性能都相對(duì)較差,采用抽出式和混合式通風(fēng)工作方式，流過(guò)風(fēng)機(jī)的是來(lái)自工作面含有瓦斯的污濁風(fēng)流,非常容易引發(fā)爆炸事故,所以我國(guó)

37、大部分煤巷的通風(fēng)方式是采用壓入式。</p><p>　　2.2.2風(fēng)機(jī)的簡(jiǎn)單調(diào)速方法</p><p>　　對(duì)旋軸流式風(fēng)機(jī)是由兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪與電機(jī)直接相連，一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)葉輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，一個(gè)電機(jī)帶動(dòng)葉輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從第一個(gè)葉輪出來(lái)的風(fēng)經(jīng)過(guò)第二個(gè)葉輪會(huì)加速。通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)個(gè)數(shù)可以簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的控制。</p><p><b>　　2.3風(fēng)門<

38、/b></p><p>　　當(dāng)人員和車輛可以通行，風(fēng)流不能通過(guò)巷道時(shí)，巷道中最少要建立兩座風(fēng)門，且間距要大于一列車的長(zhǎng)度，行人風(fēng)門間距不小于5m。風(fēng)道的通斷完全通過(guò)來(lái)風(fēng)門的開合來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)方案中兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)各有一個(gè)通道，每個(gè)通道有三個(gè)風(fēng)門，一個(gè)立式風(fēng)門，一個(gè)地面風(fēng)門，一個(gè)斜風(fēng)門，其中立風(fēng)門和斜風(fēng)門是通常系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的冗余考慮，地面風(fēng)門是倒換風(fēng)機(jī)和調(diào)節(jié)風(fēng)量時(shí)所用。它

39、們都是電動(dòng)風(fēng)門，其中立式風(fēng)門各由一臺(tái)低壓三相交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，采用左右水平推拉式，無(wú)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，通過(guò)左右限位開關(guān)來(lái)檢測(cè)風(fēng)門的位置，斜風(fēng)門由交流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，通過(guò)上下限位開關(guān)檢測(cè)風(fēng)門的位置，限位開關(guān)的常開、常閉觸點(diǎn)向PLC發(fā)出信號(hào)并且切斷電機(jī)供電回路。其布局如圖所示：</p><p>　　圖2.2礦井通風(fēng)系統(tǒng)示意圖</p><p>　　Fig. 2.2 schematic diagram of m

40、ine ventilation system</p><p>　　2.4礦井的反風(fēng)方法</p><p>　　反風(fēng)是指與正常通風(fēng)時(shí)候各大通風(fēng)巷道、風(fēng)井的風(fēng)流流向相反的風(fēng)流。當(dāng)井下發(fā)生瓦斯爆炸等火災(zāi)事故的時(shí)候，可以通過(guò)采取反風(fēng)的方式，迅速的改變井下各大通風(fēng)巷道的風(fēng)流方向，從而避免火勢(shì)的擴(kuò)大，為搶救工作人員爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。并且，反風(fēng)必須要求迅速，只有最快的時(shí)間改變風(fēng)流的方向，才能最快的撤出危險(xiǎn)地

41、帶，最坑的搶救井下遇難人員。</p><p>　　通風(fēng)系統(tǒng)的反風(fēng)方法通常有兩大方式:一種是通過(guò)在井下建立專門的反風(fēng)通道反風(fēng)，另一種是通過(guò)控制風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的反向旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)風(fēng)流的反向。反風(fēng)通道反風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是風(fēng)機(jī)不需要停不需要反轉(zhuǎn)，風(fēng)量大，缺點(diǎn)是需要建立專門的反風(fēng)通道，并且配置風(fēng)門和風(fēng)門絞車。后者的優(yōu)點(diǎn)是直接通過(guò)風(fēng)機(jī)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)反風(fēng)，只不過(guò)這種方法僅適用于對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)。本設(shè)計(jì)由風(fēng)機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)反風(fēng)。</p>&

42、lt;p>　　2.5通風(fēng)系統(tǒng)故障分析</p><p>　　通風(fēng)系統(tǒng)主要由高壓供電系統(tǒng)、低壓供電系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)三大部分組成。其中，高壓供電系統(tǒng)有高壓開關(guān)、變壓器、高壓電纜等設(shè)備。低壓供電系統(tǒng)有低壓開關(guān)、低壓電纜及檢漏裝置等設(shè)備。機(jī)械系統(tǒng)有通風(fēng)機(jī)等設(shè)備。因此通風(fēng)系統(tǒng)的故障基本就是由組成這三部分當(dāng)中的單元產(chǎn)生。比如:風(fēng)機(jī)電機(jī)一相斷電、風(fēng)機(jī)的電纜短路、變壓器接觸不良等電氣故障,風(fēng)機(jī)的軸承溫度過(guò)高、葉輪振動(dòng)過(guò)大等機(jī)械

43、故障。</p><p>　　2.6風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能需求分析</p><p>　　風(fēng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)故障時(shí)候主備風(fēng)機(jī)切換及風(fēng)電閉鎖</p><p>　　檢測(cè)風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)主風(fēng)機(jī)發(fā)生故障的時(shí)候，備用風(fēng)機(jī)能夠自動(dòng)啟動(dòng)，當(dāng)備用風(fēng)機(jī)也發(fā)生故障的時(shí)候能夠切斷設(shè)備電源。</p><p><b>　　瓦斯?jié)舛葯z測(cè)</b></p

44、><p>　　當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)能夠報(bào)警當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到復(fù)電濃度能夠切斷設(shè)備電源。</p><p>　　瓦斯電閉鎖，即當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸弈軌驁?bào)警，當(dāng)濃度達(dá)到復(fù)電濃度能夠切斷設(shè)備電源。</p><p>　　風(fēng)機(jī)電氣系統(tǒng)故障檢測(cè)</p><p>　　能夠通過(guò)電氣采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)候電機(jī)等設(shè)備的電流、電壓等信息。</p><p>

45、;　　3礦井風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1監(jiān)控系統(tǒng)組成及特點(diǎn)</p><p>　　本監(jiān)控系統(tǒng)由PLC作為核心，主要是以信號(hào)測(cè)取裝置和傳感器、通訊裝置等設(shè)備組成。其監(jiān)控系統(tǒng)示意圖如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1風(fēng)機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)示意圖</p><p>　　Fig. 3.1 schematic diagram of

46、the safety monitoring and controlling system of the fan</p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)的通風(fēng)機(jī)由兩套設(shè)備組成，其中一套為備用設(shè)備，當(dāng)主設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，備用設(shè)備可以頂替主設(shè)備馬上進(jìn)行通風(fēng)工作。</p><p>　　本監(jiān)控系統(tǒng)由控制、通訊、傳動(dòng)和檢測(cè)四大部分構(gòu)成。</p><p>　　控制部分：工控PLC是控制部分的

47、最為重要的部分，通過(guò)它可以完成系統(tǒng)設(shè)備的邏輯控制、輸入或者輸出的邏輯閉鎖保護(hù)，數(shù)據(jù)的格式化處理以及通風(fēng)機(jī)運(yùn)行主要參數(shù)的實(shí)時(shí)采集等方面。</p><p>　　通信部分：通過(guò)PROFIBUS電纜將PLC多點(diǎn)接口和上位機(jī)的9針D型接口的連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)的通信。</p><p>　　傳動(dòng)部分：通過(guò)四個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　檢測(cè)部分：通過(guò)傳感器

48、、變送器、模擬量?jī)x表、數(shù)字量等設(shè)備，將信息輸送到PLC的輸入/輸出模塊進(jìn)行處理。</p><p>　　風(fēng)機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的主要特點(diǎn):</p><p>　　1）應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，高智能化，功能強(qiáng)大。</p><p>　　2）應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)，各部分之間獨(dú)立化程度高，備用通道多，易于擴(kuò)展。</p><p>　　3）擁有多種抗干擾措施，抗干

49、擾能力強(qiáng)。</p><p><b>　　4）監(jiān)測(cè)精度高。</b></p><p>　　5）操作簡(jiǎn)單易上手，維修方便。</p><p>　　3.2井下風(fēng)機(jī)監(jiān)控運(yùn)行方式的設(shè)計(jì)</p><p>　　1）手動(dòng)控制：煤礦工作人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏進(jìn)行操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的監(jiān)測(cè)與控制。</p><p>　　2）自動(dòng)控

50、制：當(dāng)無(wú)人操作時(shí)，主風(fēng)機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)故障，備用風(fēng)機(jī)能夠自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)煤礦的連續(xù)安全生產(chǎn)。</p><p>　　3.3風(fēng)機(jī)參數(shù)的檢測(cè)</p><p><b>　　1）溫度信號(hào)的檢測(cè)</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)電機(jī)的定子繞組溫度和軸承溫度是通過(guò)PT100溫度傳感器安裝在風(fēng)機(jī)內(nèi)部測(cè)量電阻與溫度采集模塊連接得到的,環(huán)境溫度是通過(guò)由北京中高偉業(yè)科技

51、有限公司生產(chǎn)的WZP防爆一體化溫度變送器得到的。</p><p>　　工作環(huán)境：-50~200℃；濕度<90RH%；</p><p>　　儀表精度：0.2-0.5級(jí)</p><p>　　供電電源：AC100-250V</p><p><b>　　整機(jī)功耗：4VA</b></p><p>　　

52、輸入信號(hào)：pt100鉑電阻</p><p>　　輸出信號(hào)：4~20mA</p><p>　　通信輸出:RS485，通過(guò)此串口與S7-300的通訊模塊連接。</p><p>　　2）風(fēng)機(jī)啟/停信號(hào)檢測(cè)：</p><p>　　SG4KGT9型開停傳感器是通過(guò)測(cè)定電機(jī)的磁場(chǎng)來(lái)間接測(cè)定設(shè)備的啟停狀態(tài)，并把啟停信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸送至PLC，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)

53、測(cè)煤礦井下各種交流驅(qū)動(dòng)機(jī)電設(shè)備的啟/停工作狀態(tài)。</p><p>　　防爆型式： 礦用本質(zhì)安全型，標(biāo)志為“ExibI"</p><p>　　輸入電源：工作電壓：本安DC8～24V</p><p>　　工作電流：≤10mA</p><p>　　輸出信號(hào)：4～20mA</p><p><b>　　3）風(fēng)

54、量的檢測(cè)</b></p><p>　　用的是由北京中高偉業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的LUGB防暴渦街流量計(jì)。</p><p><b>　　4）振動(dòng)參數(shù)的檢測(cè)</b></p><p>　　振動(dòng)參數(shù)的檢測(cè)是通過(guò)由湯姆斯自動(dòng)化科技有限公司生產(chǎn)的TMS-HZD-B一體化振動(dòng)變送器來(lái)實(shí)現(xiàn)。 TMS-HZD-B一體化振動(dòng)變送器是傳統(tǒng)的振動(dòng)傳感器、精密測(cè)

55、量電路的相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)高精度振動(dòng)檢測(cè)，并且可以同PLC系統(tǒng)直接連接使用。一體化振動(dòng)變送器主要安裝在機(jī)械設(shè)備的軸承蓋上，可以測(cè)量振動(dòng)幅度或者振動(dòng)速度。它是通過(guò)運(yùn)動(dòng)線圈切割磁力線而產(chǎn)生電信號(hào)的變送器，且安裝簡(jiǎn)單，維修方便。</p><p>　　信號(hào)輸出：標(biāo)準(zhǔn)電流4～20mA</p><p>　　輸出阻抗：≤600Ω</p><p><b>　　電源：DC24

56、V</b></p><p>　　安裝方式：垂直或水平安裝于被測(cè)振動(dòng)源上，</p><p>　　使用環(huán)境：溫度-40℃～100℃、</p><p><b>　　相對(duì)濕度≤90% </b></p><p><b>　　5）壓力檢測(cè)</b></p><p>　　壓力檢測(cè)

57、不需要檢測(cè)動(dòng)壓，主要是通過(guò)電容式差壓變送器檢測(cè)風(fēng)道中的靜壓和全壓。壓力檢測(cè)方法采用鉆孔取壓。測(cè)量點(diǎn)通常選擇在風(fēng)機(jī)的入口處，通過(guò)南京宏沐科技有限公司生產(chǎn)的HM69防爆壓力變送器將測(cè)量得到的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。</p><p>　　信號(hào)輸出：標(biāo)準(zhǔn)電流 4～20mA</p><p>　　工作環(huán)境：-20~85℃</p><p><b>　　工作壓力：4MPa&

58、lt;/b></p><p>　　測(cè)量范圍：-100KPa~0~200Pa...5KPa...200MPa。</p><p><b>　　6）電氣參數(shù)的采集</b></p><p>　　電氣參數(shù)主要包括電機(jī)和電網(wǎng)的電壓、電流、功率、功率因數(shù)。其中電機(jī)的電流、電壓包括空載和負(fù)載的電流、電壓，以及勵(lì)磁電流和電壓。電機(jī)參數(shù)主要通過(guò)EDA9033

59、A三相電參數(shù)采集模塊得到的。</p><p><b>　　7）系統(tǒng)通訊</b></p><p>　　利用光纖與中央控制室的計(jì)算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。</p><p>　　3.4系統(tǒng)的輸入/輸出統(tǒng)計(jì)配置</p><p>　　輸入/輸出模塊是實(shí)現(xiàn)CPU模塊與現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸出設(shè)備連接的橋梁，用戶可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)輸入/輸

60、出設(shè)備來(lái)控制不同用途的I/O模塊。</p><p>　　3.4.1數(shù)字量/模擬量輸入點(diǎn)和數(shù)字量/模擬量輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)及PLC和模塊選擇</p><p>　　S7-300的數(shù)字量輸入模塊是SM321。數(shù)字量輸入模塊是用來(lái)連接電子數(shù)字傳感器和外部的機(jī)械觸點(diǎn)，是將來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的外部數(shù)字量信號(hào)的電平轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部的信號(hào)電平，且含有的數(shù)字濾波功能，可以有效防因外部干擾脈沖或輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)導(dǎo)致的錯(cuò)誤信號(hào)。&l

61、t;/p><p>　　S7-300的模擬量輸入模塊SM331，主要由A/D轉(zhuǎn)換器組成，是用來(lái)將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成CPU內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)。</p><p>　　S7-300的數(shù)字量輸出模塊是SM322。數(shù)字量輸出模塊是將內(nèi)部的信號(hào)電平轉(zhuǎn)化為控制過(guò)程所需的外部的信號(hào)電平，用來(lái)驅(qū)動(dòng)接觸器、燈、電磁閥和電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等負(fù)載，同時(shí)有功率放大和隔離的作用。</p><p>　　S7

62、-300的模擬量輸出模塊是SM332。模擬量輸出模塊是將CPU傳送給它的數(shù)字信號(hào)成比例的轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)和電壓信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)解與控制。</p><p>　　表3.1數(shù)字量/模擬量輸入統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　Table 3.1 the number of figures and analog input statistics</p><p>　　表3.2

63、數(shù)字量輸出點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表</p><p>　　Table 3.2 statistical table of digital output</p><p>　　由表3.1可以查出，一共有48個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和50個(gè)模擬量輸入點(diǎn)。由表3.2可以查出，一共有39個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)的統(tǒng)計(jì)，我選擇西門子300系列PLC作為控制核心，314CN的CPU模塊一個(gè)。數(shù)字量模塊我選擇兩塊SM323

64、 6ES7 323-1BL00-OAAO型號(hào)數(shù)字量輸入輸出模塊，溫度模擬量輸入點(diǎn)是通過(guò)通信處理器模塊直接與PLC相連，所以我選擇4塊6ES7 331-7KF02-OABO型號(hào)的8通道的模擬量輸入模塊作為其余模擬量的輸入模塊。根據(jù)所有模塊的電流和功耗，電源的額定電流要大于CPU模塊、I/O模塊、及其它模塊的總消耗電流原則，電源模塊選擇PS307 10A。</p><p>　　3.5.2標(biāo)志位和定時(shí)器統(tǒng)計(jì)</p

65、><p>　　在控制系統(tǒng)的軟件編程過(guò)程中，會(huì)用到一些標(biāo)志位，我把用到的標(biāo)志位和定時(shí)器整理成表3-3。</p><p>　　表3.3中間標(biāo)志位和定時(shí)器統(tǒng)計(jì)</p><p>　　Table 3.3 intermediate symbol and timer statistics</p><p>　　3.5系統(tǒng)硬件接線圖</p><

66、p>　　3.5.1 CPU模塊接線圖</p><p>　　3.2CPU模塊接線圖</p><p>　　3.2CPU module wiring diagram</p><p>　　CPU模塊是用來(lái)存儲(chǔ)和處理用戶程序的模塊，有輸入輸出端子。我選的是314CPU模塊，擁有24個(gè)數(shù)字量輸入端子，16個(gè)數(shù)字量輸出端子，左邊是數(shù)字量輸入端子，右邊是數(shù)字量輸出端子。且該C

67、PU擁有多點(diǎn)MPI接口，傳輸速度快，反映迅速等特點(diǎn)。</p><p>　　3.5.2數(shù)字量輸入/輸出模塊接線圖</p><p>　　圖3.3數(shù)字量輸入輸出模塊SM323-1外部接線圖</p><p>　　Figure 3.3 digital output module SM323-1 external wiring diagram</p><p&

68、gt;　　圖3.4數(shù)字量輸入輸出模塊SM323-2外部接線圖</p><p>　　Figure 3.4 digital output module SM323-2 external wiring diagram</p><p>　　SM323是開關(guān)量輸入輸出拓展模塊即數(shù)字量輸入輸出模塊，我選擇2塊SM323模塊，每個(gè)模塊擁有16個(gè)輸入端子，16個(gè)輸出端子。每個(gè)端子都可以通過(guò)用戶定義來(lái)賦予每

69、個(gè)端子含義，如圖中所示，所用到的每個(gè)端子我都賦予了定義，且定義都不相同。</p><p>　　3.5.3模擬量輸入模塊接線圖</p><p>　　圖3.5模擬量輸入模塊SM331-1接線圖</p><p>　　Figure 3.5 analog input module SM331-1 wiring diagram</p><p>　　圖3.

70、6模擬量輸入模塊SM331-2接線圖</p><p>　　Figure 3.6 analog input module SM331-2 wiring diagram</p><p>　　圖3.7模擬量輸入模塊SM331-3接線圖</p><p>　　Figure 3.7 analog input module SM331-3 wiring diagram</p

71、><p>　　圖3.8模擬量輸入模塊SM331-4接線圖</p><p>　　Figure 3.8 analog input module SM331-4 wiring diagram</p><p>　　SM331是PLC300系列的模擬量輸入模塊，我選擇了4塊8通道的SM331模擬量輸出模塊，每個(gè)通道輸入一個(gè)模擬量信號(hào)，每個(gè)通道由2個(gè)接線端子組成，通過(guò)用戶定義賦予每

72、個(gè)通道含義，從而實(shí)現(xiàn)用戶所需的功能。</p><p>　　3.5.4CPU模塊與數(shù)字量模塊和模擬量模塊連接圖</p><p><b>　　圖3.9模塊連接圖</b></p><p>　　Figure 3.9 module connection diagram</p><p>　　PLC的各個(gè)模塊是通過(guò)機(jī)架相連，通過(guò)將每個(gè)

73、模塊插到機(jī)架的槽位上，實(shí)現(xiàn)模塊的連接。我選擇的各個(gè)模塊的連接方式按照?qǐng)D中的連接方式，從而實(shí)現(xiàn)模塊之間的連接。</p><p>　　4 井下風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)</p><p>　　4.1 S7-300型PLC編程器STEP7概述</p><p>　　STEP7編程軟件是西門子S7-300型PLC的配套編程軟件，是一種可以在通用微機(jī)中運(yùn)行，在Windows環(huán)境下進(jìn)行

74、編寫程序的語(yǔ)言。用一根電纜連接PC的串行口和PLC的多點(diǎn)接口，即可實(shí)現(xiàn)PC與PLC之間的通信。通過(guò)STEP7編程軟件 ，可以方便的在微機(jī)上使用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等語(yǔ)言將所要編寫的程序經(jīng)過(guò)編譯后通過(guò)電纜直接輸送到PLC內(nèi)部存儲(chǔ)中心執(zhí)行，且在調(diào)試運(yùn)行時(shí)，可以直接診斷各個(gè)程序的運(yùn)行狀況，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，可以直接進(jìn)行修改，非常的方便。</p><p>　　4.2監(jiān)控系統(tǒng)的軟件流程圖</p><p&g

75、t;　　因?yàn)?#風(fēng)機(jī)與2#風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一樣，所以這里我以1#風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為例做介紹。</p><p>　　4.2.1風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)流程圖</p><p>　　本監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象是隔爆對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)，隔爆對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)是開風(fēng)門啟動(dòng)，即應(yīng)該先關(guān)閉通往井下的風(fēng)門，同時(shí)打開地面風(fēng)門，然后風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，應(yīng)該關(guān)閉地面風(fēng)門，同時(shí)打開通往井下的風(fēng)門。將地面風(fēng)門處于開啟狀態(tài)以及通往井下風(fēng)門處于關(guān)

76、閉狀態(tài)設(shè)定為初始化程序。因?yàn)楦舯瑢?duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)與普通軸流式風(fēng)機(jī)不同，是由2個(gè)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)葉輪，當(dāng)2個(gè)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)會(huì)給電網(wǎng)造成很大的壓力，為了減緩電網(wǎng)壓力，我控制在完成啟動(dòng)1#風(fēng)機(jī)電機(jī)30s之后啟動(dòng)2#風(fēng)機(jī)電機(jī)。</p><p>　　圖4.1風(fēng)機(jī)啟動(dòng)流程圖</p><p>　　Figure 4.1 blower starting flow chart</p><p&

77、gt;　　4.2.2自動(dòng)控制方式流程圖</p><p>　　將手動(dòng)控制方式作為初始化程序，通過(guò)按動(dòng)1#風(fēng)機(jī)電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間后，1#風(fēng)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正常通風(fēng)，沒有故障發(fā)生。若在設(shè)定時(shí)間內(nèi)沒有實(shí)現(xiàn)正常通風(fēng)，發(fā)生了故障并報(bào)警，在無(wú)人操作的情況下能夠關(guān)閉1#風(fēng)機(jī)配備的風(fēng)門，同時(shí)啟動(dòng)2#風(fēng)機(jī)進(jìn)行正常通風(fēng)，當(dāng)2#風(fēng)機(jī)啟動(dòng)完成后，能夠關(guān)閉2#風(fēng)機(jī)配備的風(fēng)門，如果2#風(fēng)機(jī)也發(fā)生故障，就切斷設(shè)備電源，從而實(shí)現(xiàn)煤礦的正常

78、安全生產(chǎn)。</p><p>　　圖4.2自動(dòng)控制流程圖</p><p>　　Figure 4.2 automatic control flow chart</p><p>　　4.2.3反風(fēng)控制流程圖</p><p>　　隔爆對(duì)旋軸流式風(fēng)機(jī)可以直接通過(guò)風(fēng)機(jī)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)達(dá)到反風(fēng)的效果，且風(fēng)量為正向通風(fēng)的60％,可以滿足反風(fēng)風(fēng)量。反風(fēng)的時(shí)候，一定

79、要在風(fēng)機(jī)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，并各個(gè)風(fēng)門位置保持不變，再啟動(dòng)風(fēng)機(jī)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　首先，按下1#、2#風(fēng)機(jī)電機(jī)停止按鈕。當(dāng)1#、2#風(fēng)機(jī)電機(jī)完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，按下1#風(fēng)機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)按鈕，經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間后，按下2#風(fēng)機(jī)電機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕，從而實(shí)現(xiàn)反風(fēng)控制。</p><p>　　圖4.3反風(fēng)控制流程圖</p><p>　　Figure 4.3 anti wind

80、control flow chart</p><p>　　4.3井下風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)</p><p>　　PLC的程序由操作系統(tǒng)和用戶程序兩大部分組成，其中操作系統(tǒng)是用來(lái)處理PLC的啟動(dòng)、調(diào)用用戶程序、刷新過(guò)程映像輸入/輸出表、管理存儲(chǔ)區(qū)和處理通信、處理中斷和錯(cuò)誤等功能。用戶程序是用來(lái)處理用戶任務(wù)所需要的全部功能。</p><p>　　CPU循環(huán)往復(fù)執(zhí)行操作系

81、統(tǒng)程序過(guò)程中，操作系統(tǒng)程序在每一次循環(huán)時(shí)都要調(diào)用一次主程序OB1。</p><p>　　STEP7通過(guò)將用戶編寫的程序和程序中所需要的數(shù)據(jù)放置在塊中，使每個(gè)程序部件標(biāo)準(zhǔn)化，然后再通過(guò)調(diào)用塊與塊，使用戶程序結(jié)構(gòu)化。這樣可以使程序簡(jiǎn)單化且修改方便。</p><p>　　程序編程主要有三種方法，分別是分部編、程線性編程和分塊編程。其中線性編程適用于簡(jiǎn)單的控制功能。我選擇采用分塊編程，因?yàn)榉謮K編程

82、是把一個(gè)大的任務(wù)分成許多個(gè)小的任務(wù)模塊，然后每個(gè)小的任務(wù)模塊根據(jù)任務(wù)的實(shí)際情況編寫相應(yīng)的子程序進(jìn)行處理，這種程序雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是可以把一個(gè)復(fù)雜的任務(wù)簡(jiǎn)單化，子程序也較容易編寫，程序調(diào)試也更為簡(jiǎn)單。在程序執(zhí)行過(guò)程中，CPU不斷掃描主程序OB1，如果碰到子程序調(diào)用指令就轉(zhuǎn)移到對(duì)應(yīng)的子程序中執(zhí)行。本風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的主要控制程序如下。</p><p>　　（1）主程序OB1,是用來(lái)調(diào)用各種功能或功能塊，從而實(shí)現(xiàn)

83、各種功能。</p><p>　?。?）OB100：初始化程序，系統(tǒng)程序執(zhí)行之前，必須處于初始狀態(tài)，將規(guī)定的初始狀態(tài)輸入到初始步存儲(chǔ)器位M0.0 ，將初始步M0.0置位于1狀態(tài)變?yōu)榛顒?dòng)步，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行后M0.0被復(fù)位。</p><p>　?。?）風(fēng)機(jī)的地面風(fēng)門的控制程序：</p><p>　　因?yàn)閮蓚€(gè)風(fēng)機(jī)的地面風(fēng)門控制功能一樣，所這里以1#地面風(fēng)門控制為例。按下啟動(dòng)1#

84、風(fēng)門電機(jī)的正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，1#風(fēng)門電機(jī)電機(jī)正轉(zhuǎn)關(guān)風(fēng)門，當(dāng)檢測(cè)到風(fēng)門位置關(guān)到位時(shí)，風(fēng)門電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　按下啟動(dòng)1#風(fēng)門電機(jī)的反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，1#風(fēng)門電機(jī)反轉(zhuǎn)開風(fēng)門，當(dāng)檢測(cè)到風(fēng)門位置開到位時(shí)，風(fēng)門電機(jī)停止工作，且正反轉(zhuǎn)之間有電氣閉鎖。</p><p>　　風(fēng)機(jī)的第一個(gè)風(fēng)門的控制程序：1#風(fēng)門定義為1#風(fēng)機(jī)的第一個(gè)風(fēng)門，3#風(fēng)門定義為2#風(fēng)機(jī)的第一個(gè)風(fēng)門。且在電機(jī)反轉(zhuǎn)開風(fēng)門時(shí)，1

85、#風(fēng)機(jī)的兩個(gè)風(fēng)門與2#風(fēng)機(jī)的兩個(gè)風(fēng)門之間設(shè)立閉鎖，以防止通風(fēng)時(shí)形成風(fēng)流短路。</p><p>　　風(fēng)機(jī)的第二個(gè)風(fēng)門的控制程序：2#風(fēng)門定義為1#風(fēng)機(jī)的第二個(gè)風(fēng)門，4#風(fēng)門定義為2#風(fēng)機(jī)的第二個(gè)風(fēng)門。且在電機(jī)反轉(zhuǎn)開風(fēng)門時(shí)，1#風(fēng)機(jī)的兩個(gè)風(fēng)門與2#風(fēng)機(jī)的兩個(gè)風(fēng)門之間設(shè)立閉鎖，以防止通風(fēng)時(shí)形成風(fēng)流短路。</p><p>　　風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中正常通風(fēng)時(shí)風(fēng)機(jī)電機(jī)的控制程序：兩個(gè)風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相同，這里以

86、1#風(fēng)機(jī)正常通風(fēng)控制程序?yàn)槔?。本監(jiān)控系統(tǒng)的對(duì)象是隔爆對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)，隔爆對(duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)是開風(fēng)門啟動(dòng)，即應(yīng)該先關(guān)閉通往井下的風(fēng)門，同時(shí)打開地面風(fēng)門，然后風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)后，應(yīng)該關(guān)閉地面風(fēng)門，同時(shí)打開通往井下的風(fēng)門。因?yàn)楦舯瑢?duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)與普通軸流式風(fēng)機(jī)不同，是由2個(gè)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)葉輪，當(dāng)2個(gè)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)會(huì)給電網(wǎng)造成很大的壓力，為了減緩電網(wǎng)壓力，我控制在1#風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)完成的30s之后再啟動(dòng)2#風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。為避免風(fēng)機(jī)當(dāng)中的

87、兩個(gè)電機(jī)同向旋轉(zhuǎn)，在兩個(gè)電機(jī)之間分別設(shè)有電氣閉鎖（即2#風(fēng)機(jī)電機(jī)的正轉(zhuǎn)輸出的常閉觸點(diǎn)串到1#風(fēng)機(jī)電機(jī)的正轉(zhuǎn)電路中）和機(jī)械閉鎖（2#風(fēng)機(jī)電機(jī)的正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕常閉觸點(diǎn)串到1#風(fēng)機(jī)電機(jī)的正轉(zhuǎn)電路中）。</p><p>　　7）風(fēng)機(jī)反風(fēng)時(shí)風(fēng)機(jī)電機(jī)的控制系統(tǒng)：隔爆對(duì)旋軸流式風(fēng)機(jī)可以直接通過(guò)風(fēng)機(jī)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)達(dá)到反風(fēng)的效果，且風(fēng)量為正向通風(fēng)的60％,可以滿足反風(fēng)風(fēng)量需求。反風(fēng)控制的時(shí)候，一定要注意風(fēng)機(jī)電機(jī)完全停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，且保持各

88、個(gè)風(fēng)門的位置不變，再啟動(dòng)風(fēng)機(jī)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。因?yàn)楦舯瑢?duì)旋軸流式通風(fēng)機(jī)與普通軸流式風(fēng)機(jī)不同，是由2個(gè)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)葉輪，當(dāng)2個(gè)電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)會(huì)給電網(wǎng)造成很大的壓力，為了減緩電網(wǎng)壓力，我控制在1#風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)啟動(dòng)完成的30s之后再啟動(dòng)2#風(fēng)機(jī)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。為避免風(fēng)機(jī)當(dāng)中的兩個(gè)電機(jī)同向旋轉(zhuǎn)，在兩個(gè)電機(jī)之間分別設(shè)有電氣閉鎖（2#風(fēng)機(jī)電機(jī)的反轉(zhuǎn)輸出的常閉觸點(diǎn)串到1#風(fēng)機(jī)電機(jī)的反轉(zhuǎn)電路中）和機(jī)械閉鎖（2#風(fēng)機(jī)電機(jī)的反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕常閉觸點(diǎn)串到1#風(fēng)機(jī)電機(jī)的反

89、轉(zhuǎn)電路中）。</p><p>　　風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的手動(dòng)控制程序：首先，切換系統(tǒng)控制方式為手動(dòng)控制方式，然后在控制面板上進(jìn)行功能選擇，選擇所需功能的按鈕即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。1、2#風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制系統(tǒng)相同，這里以1#風(fēng)機(jī)的手動(dòng)控制程序?yàn)槔?lt;/p><p>　　通風(fēng)機(jī)手動(dòng)控制的操作順序：</p><p>　　啟動(dòng)風(fēng)機(jī)：收到運(yùn)行通風(fēng)機(jī)的指命→檢測(cè)各風(fēng)門的位置是否處于正確的位置→

90、準(zhǔn)備啟動(dòng)設(shè)備→風(fēng)機(jī)電機(jī)開始啟動(dòng)→電機(jī)啟動(dòng)完成→打開風(fēng)門檢測(cè)各風(fēng)門是否處于正確的位置→風(fēng)機(jī)啟動(dòng)完成→報(bào)告礦調(diào)度室。</p><p>　　停止風(fēng)機(jī)：收到停機(jī)指令→停止風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)→風(fēng)機(jī)電機(jī)完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)后→關(guān)閉風(fēng)門檢測(cè)各風(fēng)門是否處于正確的位置→停止風(fēng)機(jī)完成→報(bào)告礦調(diào)度室。</p><p>　　反風(fēng)控制：收到反風(fēng)指令→停止風(fēng)機(jī)運(yùn)行→保持各風(fēng)門位置不變→風(fēng)機(jī)完全停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)→反

91、風(fēng)控制完成→報(bào)告礦調(diào)度室。</p><p>　　風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)控制程序：兩個(gè)風(fēng)機(jī)的自動(dòng)控制程序相同，這里以1#風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制程序?yàn)槔?。在無(wú)人操作的情況下，風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行，在運(yùn)行過(guò)程中如果風(fēng)機(jī)出現(xiàn)了異常狀態(tài)，能夠馬上啟動(dòng)另一個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，如果兩個(gè)都發(fā)生了異常狀態(tài)，馬上切斷設(shè)備電源，從而實(shí)現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)。</p><p>　　報(bào)警程序：當(dāng)檢測(cè)得到的實(shí)際值超過(guò)或低于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，就會(huì)報(bào)警，

92、引起煤礦井下工作人員的注意。因甲烷濃度、溫度、風(fēng)機(jī)靜壓和全壓報(bào)警程序基本相同，這里我以風(fēng)機(jī)靜壓、全壓和甲烷濃度的報(bào)警程序?yàn)槔?lt;/p><p><b>　　5結(jié)論</b></p><p>　　隨著我國(guó)改革開放，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，生活水平不斷的提高，人們逐漸意識(shí)到生命的寶貴性，安全生產(chǎn)被人們?nèi)找嬷匾暺饋?lái)。高危行業(yè)之一的煤礦行業(yè)，安全生產(chǎn)成為煤礦行業(yè)首要解決的問題，保證

93、煤礦井下工作人員的生命安全刻不容緩。煤礦安全生產(chǎn)的核心部分是保證通風(fēng)系統(tǒng)的正常工作，通風(fēng)機(jī)是通風(fēng)系統(tǒng)中最為重要的設(shè)備，如果通風(fēng)機(jī)發(fā)生異常將直接影響煤礦的安全生產(chǎn)。因此，監(jiān)控通風(fēng)機(jī)的工作狀態(tài)是非常必要的。本次風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我的監(jiān)控對(duì)象是隔爆對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)，西門子S-300PLC作為監(jiān)控系統(tǒng)的核心，通過(guò)各種傳感器檢測(cè)信號(hào)，用STEP7進(jìn)行軟件程序編寫。系統(tǒng)的控制方式包含手動(dòng)控制和自動(dòng)控制等多種控制方式，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了正常通風(fēng)與反向通風(fēng)的控制

94、，當(dāng)一個(gè)風(fēng)機(jī)發(fā)生異常狀態(tài)的時(shí)候，可以自動(dòng)啟動(dòng)另一個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)行通風(fēng)，保證通風(fēng)系統(tǒng)正常工作，當(dāng)兩個(gè)風(fēng)機(jī)都發(fā)生異常狀態(tài)能夠馬上切斷設(shè)備電源，實(shí)現(xiàn)煤礦的安全生產(chǎn)。</p><p>　　由于第一次接觸煤礦通風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)這方面的知識(shí)了解的比較少，對(duì)煤礦通風(fēng)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)具體情況了解的也比較少，所以在做風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中有很多不足之處，軟件程序編寫上也存在很多不足，我會(huì)在以后的工作學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，不斷完善。經(jīng)過(guò)本次設(shè)計(jì)，我對(duì)煤礦

95、通風(fēng)系統(tǒng)有了很深的了解，也從中學(xué)習(xí)到了很多寶貴的知識(shí)，為我今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 胡學(xué)林.可編程控制器教程（提高版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[2] 廖常初．S7-300/400 PLC 應(yīng)用技術(shù)（第2版）[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出

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97、t;　　[6] 范天吉. 煤礦通風(fēng)綜合技術(shù)手冊(cè)[M].吉林:吉林電子出版社,2003.9</p><p>　　[7] 游華聰.煤礦通風(fēng)技術(shù)與安全管理[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2003.11</p><p>　　[8] 全國(guó)職業(yè)培訓(xùn)教學(xué)工作指導(dǎo)委員會(huì)煤炭專業(yè)委員會(huì)[M].礦井通風(fēng).北京：煤炭工業(yè)出版社，2005.8</p><p>　　[9] 張惠忱.計(jì)算機(jī)在

98、礦井通風(fēng)中的應(yīng)用[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1992.4</p><p>　　[10] 李建興.可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7 </p><p>　　[11] 陳榮邦,謝文強(qiáng).礦井通風(fēng)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2011.</p><p>　　[12] 郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)[M].南京:東南大學(xué)出版社，

99、2003.6</p><p>　　[13] 孫海維. SIMATIC可編程序控制器及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005. </p><p>　　[14] 胡漢華.礦井通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)——原理、方法與實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.5</p><p>　　[15] 廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.</p>

100、<p>　　[16]Priba Paul,Pameticky Terry. PLC application for large motor monitoring[M]. 2000, 8 </p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　時(shí)間過(guò)的飛快，轉(zhuǎn)眼間大學(xué)生活就要結(jié)束了。這四年的大學(xué)生活，有過(guò)喜悅，也有過(guò)悲傷，回想起這一路走過(guò)的四年，從一

101、個(gè)最初的懵懂少年，成長(zhǎng)為現(xiàn)在的知識(shí)青年，真的是收獲良多。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)最終完成?；叵脒@幾個(gè)月收集資料、查閱相關(guān)圖書、整理資料、進(jìn)行設(shè)計(jì)、修改設(shè)計(jì)直至最終完成設(shè)計(jì)，我得到了很多的幫助。在這里我要向他們表示衷心的感謝。</p><p>　　首先，我要衷心的感謝張?zhí)m芬老師。張老師是一個(gè)有責(zé)任心并且平易隨和的人。從最初的設(shè)計(jì)命題確定，資料收集，老師都給予了很多有建設(shè)性的意見。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，張老師一有時(shí)間就會(huì)召

102、集大家開會(huì)，查看大家的設(shè)計(jì)進(jìn)度，并對(duì)設(shè)計(jì)中錯(cuò)誤的地方提出寶貴的修改意見。可以說(shuō)，是張老師的辛勤指導(dǎo)讓我順利完成了本次設(shè)計(jì)。在這里我要衷心的感謝張老師對(duì)我的關(guān)心與教誨。</p><p>　　其次，我要感謝我的同學(xué)，在我設(shè)計(jì)迷茫時(shí)，給予我的鼓勵(lì)與支持。</p><p>　　最后，再一次向在設(shè)計(jì)過(guò)程中所有幫助、鼓勵(lì)、支持過(guò)我的人，致以由衷的感謝。</p><p><

103、b>　　附錄A</b></p><p>　　Design and Implementation of </p><p>　　PLC-Based Monitoring Control System for Induction Motor</p><p>　　Maria G. Ioannides, Senior Member, IEEE</p&g

104、t;<p>　　Abstract—The implementation of a monitoring and control system for the induction motor based on programmable logic controller(PLC) technology is described. Also, the implementation of the hardware and soft

105、ware for speed control and protection with the results obtained from tests on induction motor performance is provided. The PLC correlates the operational parameters to the speed requested by the user and monitors the sys

106、tem during normal operation and under trip conditions. Tests of the inducti</p><p>　　Key Words—Computer-controlled systems, computerized monitoring, electric drives, induction motors, motion control, program

107、mable logic controllers (PLCs), variable-frequency drives, voltage control.</p><p>　　I. INTRODUCTION</p><p>　　Since technology for motion control of electric drives became available, the use of

108、programmable logic controllers (PLCs) with power electronics in electric machines applications has been introduced in the manufacturing automation [1], [2].This use offers advantages such as lower voltage drop when turne

109、d on and the ability to control motors and other equipment with a virtually unity power factor [3]. Many factories use PLCs in automation processes to diminish production cost and to increase qual</p><p>　　F

110、ew papers were published concerning dc machines controlled by PLCs. They report both the implementation of the fuzzy method for speed control of a dc motor/generator set using a PLC to change the armature voltage [16], a

111、nd the incorporation of an adaptive controller based on the self-tuning regulator technology into an existing industrial PLC [17]. Also, other types of machines were interfaced with PLCs. Thereby, an industrial PLC was u