煤矿主通风机变频调速及控制监控系统
变频温控通风控制系统在煤矿主提升中的应用
变频温控通风控制系统在煤矿主提升中的应用摘要：变频温控通风控制系统通过利用PLC、变频器、传感器等设备，结合自动控制原理和变频调速技术，实现了主井提升机主电机、变压器正常通风散热。
关键词：PLC 变频调速自动控制原理煤炭是我国能源的主体、随着煤炭企业向高产、高效的方向发展，矿井提升任务不断加重。
原煤提升主电机、变压器等设备通风散热问题直接影响电机的正常工作，进而导致原煤正常提升。
目前，我国大多数矿井提升机主电机、变压器通风散热仍采用传统的固定通风方式。
由于该套设备运行时提升主电机、变频器、变压器发热量巨大，加之北方冬夏温差大、冬天需要减少通风，夏天通风量不足。
采用传统固定通风散热方式由于其自动化程度很低，不能合理配置提升主电机、变频器、变压器的正常散热需求，而且浪费了许多电能，不但增加了成本，而且还带了不安全因素。
这就需要从生产实际出发，针对现有通风系统并结合现代控制原理，设计和改造现有的主井提升主电机、变压器通风系统。
通过利用现代计算机、PLC、变频器、传感器等设备对主井提升主电机、变压器的通风散热进行自动化改造，可实现主井提升主电机、变压器通风自动化，即根据主提升主电机、变压器的温度变化情况自动控制通风量大小，实现通风优化控制！1 变频温控通风自动控制原理通过利用温度传感器检测现场环境或设备温度值，并将该实际值实时反馈给PLC处理模块，PLC通过反馈回来的温度量和给定进行比较，经过PID调节，将控制方式送给变频器对通风电机速度进行调节，从而达到自动控制通风量，维持恒温的目的。
原理如图1。
变频调速通风电机由三相交流异步电动机拖动，对通风电机调速是对转速调节实现的。
而异步电动机转速n=60f（1-S）/P，在这个公式中，f 为电机电源频率，P为电机的磁极对数，S为转差率。
通过上式可知，要想改变电机转速可有三种方法实现。
（1）改变电机电源频率。
（2）改变电机磁极对数。
（3）改变转差率。
由于转差率S调节范围下，改变电机磁极对数不易实现，而对于改变频率确很好实现，在实际工作中，为了获得良好的变频特性，我们通常采用同时改变电压V和频率f的磁通矢量控制方法。
煤矿主通风机及在线监测操作规程
煤矿主通风机及在线监测操作规程前言煤矿通风系统是煤矿安全保障的重要措施，而煤矿主通风机是通风系统运行的核心装置。
良好的通风系统可以使煤矿内空气清新，减少有害气体和粉尘的浓度，保证煤矿工人能够在相对安全的环境下工作。
而在线监测操作规程的制定和实施，可以保证煤矿主通风机的正常运行和准确监测，使其在煤矿通风系统中起到最大的作用。
一、煤矿主通风机的结构与原理1.煤矿主通风机的结构煤矿主通风机包含电机、转子、定子、风道、减震器等部件。
其中电机是主通风机的核心组件，负责驱动主通风机的风轮旋转，从而使气流正常循环。
2.煤矿主通风机的原理主通风机通过电机驱动风轮旋转，将空气吸入风道，再经过过滤器、集尘器等组件过滤净化，然后送往煤矿井下。
主通风机的转速、风量、风压等参数的变化都会直接影响煤矿通风系统的运行效果和工人的安全。
因此，对主通风机进行在线监测就显得尤为重要。
二、煤矿主通风机在线监测操作规程1.测量参数和要求主通风机在线监测需要测量的重要参数包括风机转速、风量、风压、电机电流、电机温度等。
这些参数反映了主通风机的运行状况和性能表现。
2.测量设备的设置和校验测量设备应安装在主通风机的最佳测量位置，保证测量数据的准确性。
在测量之前，应对设备进行一系列校验，确保其能够准确、可靠地进行在线监测。
3.监测工作流程（1）开机前监测在主通风机启动之前，对测量设备进行检查，检查设备是否正常运行，是否处于标定状态等。
检查完毕后，记录测量数据，作为启动之前的参考。
（2）启动过程中监测在主通风机启动过程中，要时刻监测风机转速、风量、风压等参数的变化情况。
对于发现的异常情况，要及时做出调整。
（3）运行中监测主通风机在运行中需要进行全面的监测，包括对电机电流、转速、风量、风压等参数进行实时监测。
对于发现的异常情况要及时对设备进行调整和维护。
（4）停机后监测在主通风机停机后，对设备进行停机检查，记录测量数据，将数据上传并存档。
4.应急处理措施在进行主通风机在线监测中，难免会出现一些紧急情况，需要立即做出应急处理。
主通风机高压变频调速及监控系统的设计
保 留原有的机 械 系统 ， 去除原驱 动系统 及低压变 频设备 ； 增加上位机控制环节 ， 采用微机控制方式实现 变频调速 ， 实现高压开关柜 、 隔离变压器 、 旁路柜 、 变频 器、 电动机等设备的实时数据监控 ； 主通风机变频调速 系统完全依 据相关规 定进行 设计 ， 系统 具有完 全 ２套 相 同的能力 ， 为“ 用一 备 ” 且 一 的互 补关系 ； 风机具 有 工频、 变频 ２ 种运 行方式 ， 具备反 风功能 ； 有的实 时 所 数据 、 动态曲线等数据通 过物理接 口接人 Ｐ Ｃ， Ｌ 然后 由
电容及逆变侧进行保护 ， 采用“ 二级管钳位 电路 ” 成 构
的三 电平结构 ， 使用 Ｄ Ｃ直接转矩控制技术对 电动机 Ｔ 进行控制 ； 监控 柜选用西门子 ｓ —３ ０ Ｌ ７ ０ Ｐ Ｃ作为整个 系
统 的控制中心 ， 于监控该 系统 中所有设备 的运行状 用
统， 提高了主扇运转 的可靠性与安全性 ， 节约了电能 。
为主保护 ， 实现 了安全可靠 的快速保护 ， 其分 断时间小 于 ２ ， ５ ｓ 比传统 的快 速熔断器快 １０ ０ ０倍 。 （） ５ 实现了电动机 绕组超 温 、 整流桥 短路 、 电动机 堵转 、 电故 障、 充 电源缺 相、 电动机超 速 、 电流 、 电 过 欠 压、 逆变器短路 、 电动机 缺相 、 接地故 障 、 信故 障 、 通 半 导体器件的过热保护等保护功能 。 （） ６ 变频器输 出频率 在 １ ５ ｚ 围 内连 续可 ５～ ０ Ｈ 范 调， 自动启 动时间可 自由设置 ， 使得 电动机 的启 动特性 好， 对设备的冲击很小 。 （） ７ 实现 了风机 的本 地 控 制和 远程 控制 ， 可通 过 安装在柜门上 的操 作 盘控制 ， 也可通 过上位 机软 件控
矿井主通风机自动监控系统的设计及现场应用
ＤＯＩ：１０．１６５２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ１４－１１３４／ｔｈ．２０１９．０２．０９７总第１９０期２０１９年第２期机械管理开发ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＡＮＤＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＴｏｔａｌ１９０Ｎｏ．２，２０１９引言主通风机作为煤矿正常运转的四大必备设备之一，最主要的功能包括向井下作业环境持续不断的输入新鲜空气，并及时排除有毒有害气体，通过及时高效的完成井下风流的更换工作保障井下生产的安全进行以及工人的人身安全［１］。
根据我国现有的生产情况，我国煤矿发生事故的原因有６０％以上是由于井下空气环境中瓦斯浓度过高所导致的。
因此，当矿井的主风机发生故障时会对整个矿井的生产及安全造成巨大的影响。
基于此，为保证矿井生产活动能够高效且安全的运行，需要配置一套安全可靠、功能齐全及操作简便、系统稳定性高的自动监测监控系统，此监控系统需要具备及时监控主通风机运行状态的能力，同时对于设备的各项参数都需要进行准确的记录，通过连续准确的监测使工人能够及时掌握设备的运行状态，从而保证整个井下工作的安全及高效［２］。
某煤矿在对矿井下作业环境进行改造时，对该矿井东侧及南侧风井的主通风机配置了适合生产条件的监测监控系统，以期提高其生产工作效率。
1主通风机监测监控系统关于主通风机的系统组成如图１所示，整个设备系统主要包含监测监控系统、高压配电系统、低压配电系统、直流工作电源及工业电视监测系统。
同时设备中各对应位置还设置有不同类别的传感器。
１．１主通风机自动监控系统矿井主通风机的监控系统主要包含ＰＬＣ测控系统、监控计算机及通信系统三部分［３］。
控制器的具体型号为ＳＩＭＡＴＣＳ７－３００及ＣＰＵ３１４Ｃ－２ＤＰ两种，这两种控制器的组成模块主要包括通讯模块、电源模块、数字智能控制模块几部分，这几个部分的主要功能为整个运行过程数据的实时采集，采集的数据内容包括风门的运动状态及整个设备在运转过程中的温度变化。
其中，控制系统的主要功能为控制风门的开关、主通风机的开始结束及正反转，同时还会对设备报警器的状态进行及时的监测监控。
变频调速技术在煤矿主通风机中的应用
经济的． 电大户之一 ， ｝ ｝ ｛ 因此 ， 通过采取节能降耗 ， 不仅对提高煤 矿经济效
益有直接作 ． ， ｝ 更对国家整 个国 民经济 的可持续 发展 、 ｝ ｊ 环境保 护有积 极
的现实和长 远意义 。对煤 矿通风机进行技术改 造 ， 是煤矿节能 的重要途 径。现以大同常圈沟煤 矿对主通风机实施变频 技术改造为例 ， 来说 明变 频凋速技术 的功能和取得的经济效益 。
测 量 时 间 变 频 器 输 出频 －． ｚ ３／ ｇＨ 总 回 风 量／ｍ３ ｉ ） （ ／ ｎ ｍ 负ｆ Ｐ ￣／ａ ＇ ， 变 频 器 输 入 电 压 ， Ｖ 变 频 器 输 入 电 流 ， Ａ
表 １ 现场数据测试结果
第 一 次 ｌ ：０ 】０ ３ ７ ２ｌｏ ０ ９ ０２ ８．９ ４Ｏ Ｏ ｌ０ 】 第 二 次 ｌ ：０ ｌ ｌ ３ ５ ｌ ５ ０ ８ ８ ２２ ８ ．６ ４ｏ ０ １０ ０ 弟 ＝ 次 ｌ ：０ ｌ２ ３ ３ ｌ ０ ｏ ７ ８ ３８ ０ ．４ ４ｏ ０ ７ ５ 第 四 次 ｌ：０ ｌ３ ３ ０ ｌ ６ ０ ５ ６ ６２ ８． ０ ４Ｏ ０ ６ ０
表 ２ 输入功率相同时的风量比较结果
４ ０ ｍ／ｉ， ０ ３ ｎ风压 ９ ａ２ ３ Ｐ 。 ５ ｍ ８ ～ ２７ ａ 配套 电机为 ２７ Ｗ， 数据为 ： Ｐ ｘ５ ｋ 铭牌 输
出功 率 ２ ７ Ｗ， ｘ ５ｋ 输入 电压 ３ ０Ｖ， ８ 输入 电流 １０Ａ， ４ 转速 ９０ｒｍｎ ６极 。 ８ ｉ， ／ １１ 未加变频器前 的情况 ． 未加变频器前 ， 由于 ７ Ｗ 电机不能涮速 ， ５ｋ 电机全速运行 。 当总网风 巷的总风量 为 ２９ ０ｍ／ ｎ ７ ３ ，负压为 ｌ ７ ．８ ａ时 ，电机的输入 电压 为 ｍｉ ４３ ２ Ｐ ４ ＯＶ， ０ 输入 电流 １３６ ０／６Ａ。经换算 ， 此时 电机 的输入功 率为 ｌ３ ７ ／３） （０４ １
变频调速装置在煤矿主通风机中的应用
节风量 有 ３种情况 ： 矿井 网络特 性不 变 ， 风量 减 ① 需 少 ； 总风 阻减 小 ， 风量 不变 ； ② 需 ③矿井 总风 阻减 小 ，
需风 量减少 。现 分别 分析这 ３种 情况下 的风 机功 率
变化 （ １ 。 图 ） （ ） 井 网 络 特 性 不 变 ， 风 量 减 少 （ １ ） １矿 需 图 ａ 。 已知矿 井风 阻为 ， 风机 原来 特性 曲线 的转速 为 ｎ ，
ｒ ， …
３
１ 变 频 调 速 节 能 的 理 论依 据
电机转 速与 工作 电源输 入频 率成 正 比 ， ： 即
ｎ＝ ０ （ 一ｓ ／ ６ｆ １ ）ｐ （） １
Ａ ＝ 。１ ｆ ， Ｊ Ｐ Ｐｌ 一 ｌｌ 、 ｎＩ Ｌ
（） ３
（） ２ 总风 阻减 小 ， 风量 不 变 （ １ ） 需 图 ｂ 。矿井 原
互 ｎ 旦 一 厘 ／０ ｏ Ｑ Ｈ ：。 ０ ｏ Ｐ
一
（） ２
雷诺 系数 ｅ 变不 超 过 ２～ 改 ３倍 时 ， 效 率 基 其
本不变， 因此采 用风 机 变 频调 速 改 变 风 机 的转 速 调
留有 一定 的富 余量 ， 以矿井初 期节 能 的潜力很 大 ， 所
调节 风量 的主 要方法 是减 风调 节 。减风调 节 主要有
钻孔尽 量集 中在 采空 区 中部 区域 。 （） ３ 采用 高位 钻孔 瓦斯抽 放 技术 后 ，２ ０ ３ ０ ３工作
另外 在抬 升高 度为 ３ 的钻孔 中 ， 近 采空 区 中部 ０ｍ 靠 的钻 孔也 能在较 高 的抽放 浓度 上保持 较 长的抽 放 时
间 ， 以后 的生 产 中也 可 以考 虑施 工 相 同参 数 的 高 在
煤矿主通风机通风控制系统的改造
能 的严 重 浪 费 。 当 设 备 出 现 故 障 时 ，会 出现 风 流 短 路 ，严 重 影 响 矿 井 的 安 全 。 另 外 主 通 风 机 在启 动过 程 中采 取 直 接 启 动 的 方 式 ，启 动 时 间 长 、启 动 电 流 大 ， 对 电动 机 的 绝 缘 性 有很 大影 响 ，严 重 时 甚至 会烧 毁 电动机 。 煤 矿 主通 风机 系统 改 造 过 程 中 中用 Ｐ Ｌ Ｃ来 控 制 变 频 器 ，采 用 变 频 调 速 的 方 式实 现风 机 风 压 和 风 量 的调 节 ，这 样 不 仅 能够 达 到节 电 的效 果 ，还 能 够 提 高 整 个 通 风 系统 的 自动 化 程 度 。 为 了 保 证 煤 矿 生 产 的安 全 性 ，主 通 风 机控 制 系 统要 实 现 以下功 能 ： （ １ ）能够 实 现手 动 、上 位机 和 就地 三 种不 同的控制 模式 ； （ ２ ） 驱 动 主扇 的电机 要 能够 保 证通 风 机 的软启 动 ， 并 且使 其处 于变 频模 式 。 当变 频 器 出现 故 障 时 ，要 能够 通 过 手 动 或 者 自动切 换到 工频模 式 。 （ ３ ）当煤矿内发生火灾等突变情况 时 ，Ｐ Ｌ Ｃ能 够 迅 速 向 变 频 器 发 送 质 量 ， 驱 动 主 通 风 机 主 扇 电 机反 转 ，使 风 流 反 向流动 。 （ ４） 能 够 实现 对风 机运 行 参数 和拖 动 电 动 机 电气 参 数 的检 测 ，并 且 实 现 对 通风 机及 其辅 助设 备 的远程 控 制 。 ３ Ｐ Ｌ Ｃ控制 系统 的硬 件 和软件 设计 目前 市 场 上 Ｐ Ｌ Ｃ的种 类 非 常多 ，但 其 核 心结 构 基 本 相 同 ，都 是 由 中央 处理 单 元 、存 储 器 、输 入 和 输 单 元 、Ｉ ／ Ｏ、 外 部设 备 和 电源等 几部 分组 成 。 （ １ ）硬件 设计 这次设计中 Ｐ Ｌ Ｃ选 择 了经 济 适 用 的 Ｓ ７ — ３ ０ ０ 系 统 ，通 过 Ｐ Ｌ Ｃ的控 制 实 现 通风 机 系统 中的高低压供 电、风门位置 以及 通 风 机 运 行 状 态 的监 控 。ｓ ７ ～ ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ通 过 控 制 低 压 变 频 器来 实 现 风机 系统 的变 频 运行 ，Ｐ Ｌ Ｃ和变 频器 通过 Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５串行 总 线 以 ＭＯ Ｄ Ｂ Ｕ Ｓ — Ｒ Ｔ Ｕ协 议 方 式 进 行 通 信 ，实 现 对 通 风 机 电机 运 行 数 据 和 运 行 状 态的采 集 ， 实 现对 变频 器 的实 时控 制 。 在 进行 通风 系统 Ｐ Ｌ Ｃ改 造 时 ，首 先 要 根 据 其控 制 系 统 的要 求 ，配 置 相 应 的 硬 件 ，根 据 系 统 对 Ｉ ／ Ｏ点 数 和 信 号 性 质 的 需 求 ，最 终 确 定 其 硬 件 型 号 。在 Ｓ ７ — ３ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ系统中 ， 其模块总数超过 了８ 块， 所 以 除 了 中 央机 架 外 还 需 要 配 置 相 应 的
矿井主通风机控制系统变频节能技术应用探讨
移 至 Ｂ点 。 以 看 出 ， 机输 出风 量虽 然 降 可 风 低 了 ， 相 对 风 压 却 增加 了， 功率 Ｐ 与 面 但 轴 积ＢＨ ＯＱ 成 正 比 ， 与Ｐ． 比 ， 它 相 减少 不 多 。 如 果 采 用 调 节 转 速 来 调 节 风 量 的 方 法， 使风 机 转 速 由ｎ 降Ｎ ｎ 。 据 风 机 参数 ，根
现 阶 段 节 能 降 耗 已成 了保 障我 国 经济 个 方 面 ， 合 其 他 领 域 中 对 于 变 频 调 速 结 可 持 续 发 展 的 一项 重 要 政 策 ， 应 国家 号 方 式 的 描 述 及 在 煤 矿 风 机 中应 用 试 验 可 响 召积极 开展 煤 矿 企业 高耗 能 用 电 设 备 的节 知 ， 频 调 节 技 术 是 根 据 公 式 ， 过 变 频 变 通 能 技 改 工 作 迫 在 眉睫 。 井 主 通 风 机 具 有 器 改 变 电 源 频 率 来 调 节 风 机 中 电 机 的 转 矿 设 备功 率 大 、 运行 时 间 长 等耗 能 缺 陷 ， 煤 速 。 种 调 速 方 式 调 速 范 围 宽 ， 功 后 设 对 这 成 矿 矿 井 主 通 风 机 进 行 节 能 变 频 技 改 ， 用 备 使 用 寿 命 增 长 ， 备 自 身 能 耗 降 低 且 运 设 风 量无 级 自动 调 节技 术 可 在 满 足旷 井生 产 需要的同时实现最大程度的节能。
ｉ ｊ ｛ 圆
—ｉ并。 。 。 。 。 。
工 程 技 术
矿 井 主通风 机 控制 系统 变频 节能技 术 应 用 探 讨
孔 国 财 （ 石沟驿煤业公 司 宁夏灵武 ７ １ １ ５ ４ ０） 摘 要 ： 了实现 节能降耗 ， 矿针对主通 风机 进行 变频技 术改造 。 为 煤 根据 设备 的具体 工艺情 况， 确定 了采 用变频技 术的最 佳解 决方案 。 通 过 对 改 造 前 后 主 通 风 机 运 行 情 况 的 对 比 分 析 ， 出改 造 后 电 能 大 幅 度 降 低 、 高 了主 通 风 机 的控 制 水 平 的 结论 。 得 提 关键 词 ： 变频 节能 通 风机 控 制 系统 节能 技 术 中 图分 类号 ： Ｄ７ Ｔ ４ ２ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： ７ －３ １２ １ ） ｌｂ一０ ４ —０ １ ２ ９ （ ｌ （） ０ ０ ｌ ６ ７ ００
变频调速技术在矿井主扇风机上的应用
变频调速技术在矿井主扇风机上的应用孔全义(双矿集团新安煤矿，黑龙江双鸭山155100)强商要]采用变频器改变风机电动机转速的方法，可实现．风机井寺性曲线的变化，获得经济运行工况点，既能实现软起动、软停机，又降低了电机的发热程度和可能出现的故障。
涔撇]变频调速技术；矿井；主扇风机阶段和时间，都有一定的变化，为适应这个变化的需要，风量调节是矿井主扇通风机正常运行和经济运行所必需的。
通常煤矿风机风量调节采用改变风机工作叶轮片安装角度、采用前导叶及风门调节等方式。
其中改变叶片安装角度需在风机停机时才能进行，而前导叶调整范围小，不适应通风网络特性变化较大的情况，风门调节方式从节能来看，又是最不经济的，因此，变频调速技术引人注目。
从研究中发现，采用变频器改变风机电动机转速的方法，可实现风机特性曲线的变化，获得经济运行工况点，既能实现软起动、软停机，又刚氐了电机的发热程度和可能出现的故障。
1变频调速控制方式按风机的使用率和变频器的预期寿命，在保证转换装置操作可靠条件下，采用2台变频器拖动4台电动机的技术方案。
1．1基本原理根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f(1一S) 1P，通过改变电动机工作电源频率来达到改变电机的转速。
风机一般属于二次方转矩负载，其机械轴功率随转速的下降而急剧降低，因此，调速系统输人的电功率也急剧降低。
根据风机比例定律，风机的转速从n变到n2时，风机的风量与转速的一次方成正比，风压与转速的二次方成正比，轴功率与转速的三次方成正比，风机的效率基本不变。
当需要小风量时，用变频器降低风机转速，电动机的输入功率将按三次方的关系大幅度降低，达到节能的目的。
12变频器的选择由于二次方转矩负载的定子电流对于频率敏感，通过变频器将频率上限进行适当限制，电动机的实际电流就不会超过变频器的额定电流，故一般按风机电机的功率选择变频器的功率。
风机变频器属于通用变频器，风机电机采用普通笼形电动机是最佳选择，但电机在40％同步转速以下长期运行时，随着转子转速的降低，端部风扇叶片逐步失去散热能力，导致电机过热，这是在变频器选型和节能估算时应认真考虑。
煤矿风机变频调速与远程数据监控系统的研究与设计
1 变频调速系统的研究与设计
1 1 风机管网流量与压力的关系
煤矿通风系 统一 般由 吸气管 道、排气 管道、 轴流 式对
旋风机等组成, 如图 1所示。在 1- 2的吸气过程, 2- 3做 功过程, 3- 4的排 气过程中 分别应 用伯努 利方程, 并 抵消
过程参数得: P 3 + P1 - (P 2 + P 4 ) +
设计技术
煤炭工程
2009年第 12期
煤矿风机变频调速与远程数据监控系统的 研究与设计
孙传余, 肖林京, 梁慧斌, 丁鸿昌
(山东科技大学 机械电子工程学院, 山东 青岛 266510)
摘 要: 为提高矿井通风的自动化、信息化和数字化水平, 使用 PLC 控制系统对通风机进 行变频改造, 文章介绍了 PLC 的模块组成, 推导了压力求解流量的计算公式, 应用 FC301变频 器和软起动器双重保证系统安全运行。实际运行情况证明该系统节能效果显著, 提高了管理水平 和效率。
4) 采用先 进的 无 线通 信技 术, 在 风机 房 和调 度室 之 间, 建立以太网 接口 的无线 数据 传输网 络, 将风 机房 的信 息实时传输到调 度室 进行显 示, 各矿 领导 可以 在办公 室里 以 IP 地址方式, 凭口令登录到调 度室服务 器, 查询 风机房 的运行状态和数据参 数等信息。
服务器 监 控 软 件 采 用 全 中 文 可 视 化 组 态 软 件 M CGS ( M on itor and Contro l G ene rated Sy stem )开 发。使用 M CG S开 发的界面, 可以 直观 地看出 设备 的运行 状态, 风 门的 开关 状态, 压力传 感器的 示数, 电压, 电 流, 转 速和 流量 等参 数信息, 并能 进行数 据的 存储、回 放和表 格打 印, 还 能以 曲线的形式绘制 各参 数的变 化规 律, 对于 超限 或者发 生故 障的设备进行报警提 示等。
矿用通风机的变频改造
矿用通风机的变频改造矿用通风机是矿井生产中非常重要的设备之一，它用于提供矿井内新鲜的空气和排放有害气体和烟尘等，在保障矿工人身安全的同时，也保障了矿井的正常生产。
在通风机使用的过程中，由于矿井运行状态的变化，通风机的运行频率也会发生变化，因此，矿用通风机的变频改造就显得尤为重要。
矿用通风机的变频改造可以提高通风机的效率，降低能源消耗，减少噪音污染和设备磨损，同时还可以增加通风风量和稳定性，提高矿井的通风效果。
通常情况下，矿用通风机的电机是固定频率电机，电源电压和频率是不可调节的，使用范围局限。
而矿用变频器可以将电机的输入电流和频率控制在可变范围内，从而调节风量和应对不同的工况。
矿用通风机的变频改造可以带来以下优势：1.节约能源矿用通风机常常要在不同的负载下运行，而传统的电机只能使用主要的额定功率。
在负载较小的情况下，运转频率难以匹配空载功率，造成能源浪费。
而采用变频技术可以根据实际负载需求灵活调整通风机转速，从而在降低能源消耗方面具有显著效果。
2.提高效率经过变频改造的通风机在平衡负载的情况下，可以达到最优的效率，并且稳定性更高。
在各种工况下，都可以调整转速，以满足通风要求的变化，从而使得通风设备的使用更加智能化，有效提高生产效率。
3.双重保护矿用变频器在使用时除了调节转速，还可以监控鼓风机的运行状况，可以随时发现故障，及时保护设备的正常运行。
另外，变频技术还可以在开始和停止等短暂时间段加快或减慢变频提供输出电压，从而实现过载保护和电机保护，从而使通风机的寿命得到更好的保障。
4.改善环境传统的矿用通风机设备运转时噪音污染很大，对矿工的身体和心理都有很大的影响。
矿用变频器是一种无公害的设备，它减少了通风机运行时的噪声危害，使环境更加宜人，提高了矿工的工作舒适度。
综上所述，矿用通风机的变频改造能够有效提高矿井通风系统的效率和运行安全性，并且大幅降低了能源和机器成本。
变频技术在通风系统中的应用，已经成为企业创新转型的一种趋势，尤其是对于现代高效矿山来说，变频技术的应用将是必须的选择。
基于PLC的矿井通风机监控系统设计
摘要煤矿的安全生产中，矿井通风系统起着极其重要的作用，它是煤矿安全生产的关键环节。
而矿井通风机又是矿井通风系统的主要设备之一，因此对其进行PLC控制的变频调速系统的设计和研究，不仅可以大大提高煤矿生产的机械化、自动化水平，还能节省大量的电能，具有较高的经济效益。
煤矿主通风机监控系统主要包括风机性能检测和风机风量调节控制两部分。
本文以一台矿用对旋轴流风机为控制对象，结合PLC控制技术、变频调速技术和组态监控技术，对矿井通风机进行了PLC控制的状态监测和变频调速的设计和研究。
监控系统采用上位机加下位机的设计模式。
下位机采用可靠性高的可编程逻辑控制器，通过各种传感器和电量采集单元实时监测通风机的性能参数和状态参数、电机的电气参数并能实现远程通讯。
上位机应用北京亚控科技公司开发的KINGVIEW6.52组态软件编写人机界面，将风机工作流程以直观的画面显示出来，实现数据采集和显示、关键数据的记录和报警、生产数据的存储和报表输出、为操作员提供良好的操作界面，完成了风机房的无人值守自动化监控和管理的设计和改造。
在变风量系统中，主要比较了风门调节与变频调节，显示出了变频调节系统不仅能使风机工作在高效区，并且其节能效果要优于其它调节方法，具有很重要的应用前景。
风机调节控制由PLC+变频器控制电机转速实现风量控制。
同时本文还研究了风量调节的算法。
关键词：PLC控制；变频调速技术；矿井通风机；组态王软件。
目录1 绪论 (1)1.1选题的背景和意义 (1)1.2 风机监控系统国内外研究状况 (1)1.3矿井主通风机在线监测监控的展望 (2)1.4本论文的主要工作和安排 (3)2 系统构成及各部分功能 (4)2.1矿井主扇风机 (4)2.1.1矿井主扇风机概述 (4)2.1.2风机主要技术指标 (4)2.1.3风机的特性曲线 (6)2.1.4风量的调节方法 (7)2.2可编程控制器的应用 (7)2.2.1 PLC概述 (7)2.2.2 PLC的基本构成 (8)2.2.3 PLC的工作原理 (9)2.3风机参数的检测 (9)2.3.1风压、风量参数的检测 (10)2.3.2振动参数的检测 (10)2.3.3电气参数的检测 (12)2.3.4电机轴承和定子温度检测 (12)2.3.5开关量检测 (13)2.4 变频调速 (13)2.4.1变频调速技术在矿井通风机上的应用概述 (13)2.4.2变频调速的基本原理 (14)2.4.3风机变频调速节能分析 (15)2.4.4变频器的结构 (16)2.4.5 PLC控制变频器的方式 (17)3 通信网络的实现 (19)3.1 风机自动化监控系统的整体结构 (19)3.2基于现场总线和工业以太网的控制系统 (19)3.2.1现场总线控制系统和以太网技术 (19)3.2.2现场总线与以太网的互连 (20)3.2.3网络的具体实现方法 (21)4 系统的硬件设计 (22)4.1系统硬件连接 (22)4.2主电路 (22)4.3控制电路的设计 (22)4.4 器件的选型 (25)4.4.1PLC的选型 (25)4.4.2变频器的选型 (26)4.5 变频器与PLC的连接 (26)4.6风量的控制算法 (27)4.6.1变频器输入值计算 (27)4.6.2 U-P和Q-P曲线的拟合 (29)5主通风机监控系统的软件设计 (30)5.1 PLC软件设计 (30)5.1.2子程序0和1程序流程 (31)5.1.3子程序2和3程序流程 (32)5.1.4子程序4程序流程 (33)5.1.5中断子程序 (34)5.2 组态软件设计 (35)5.2.1 KINGVIEW 6.52操作界面 (35)5.2.2煤矿主通风机在线监测系统主界面 (35)5.2.3 PLC控制变频器调速系统主界面 (36)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)1 绪论1.1选题的背景和意义通风机是煤矿的四大固定设备之一，它担负着向井下输送新鲜空气、排出粉尘和污浊气流的重任，具有“矿井肺腑”之称。
矿井主通风机智能监控方案设计分析-方案设计论文-设计论文
矿井主通风机智能监控方案设计分析-方案设计论文-设计论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：矿井通风机能及时向井下输送新鲜空气，在矿井内飘浮着煤炭粉尘颗粒的环境下能够确保一线作业人员的职业健康安全。
煤矿通风设备是一个完整配套的系统，其中主通风机承担着开采工作面通风量的重要保障任务。
通过现场调研分析，目前的主通风机对于风速及风量的调节存在滞后，缺乏智能化调节机制，不能随着环境的变化对通风量进行调整，造成能源浪费，威胁作业人员生命安全，降低了开采工作效率。
通过对主通风机智能监控系统方案进行设计，为研发矿井通风机智能监控系统提供依据。
关键词：大型矿井；主通风机；风量调整；系统方案；智能监控引言随着现代化煤炭企业的快速发展，各种采煤设备越来越智能化，极大地提升了煤炭的开采效率和开采量。
随着煤炭开采量的增多，矿井内飘浮的煤炭粉尘颗粒的浓度也越来越高。
因此，对于矿井通风设备的工作性能要求也会相应提高。
通风设备是一个复杂的系统，其中起关键作用的是主通风机。
主通风机通过运转带动其他次要通风机联合对矿井进行输送新鲜空气［１］。
矿井内有毒有害气体也较多，需要通过主通风机驱散有毒有害气体和煤炭粉尘，使一线作业人员能够在安全的工作环境下进行煤炭开采作业，并且能够避免有毒有害气体和粉尘对开采机械设备造成的损坏。
根据矿井内空气流动方向的不同，通风机可分为离心式通风机、轴流式通风机、斜流式通风机以及横流式通风机四类。
其中轴流式通风机是矿井常用的通风设备［２］。
根据现场检查可知，目前大型矿井所采用的主通风机是定额送风，不能根据环境的变化调整送风量，容易造成能源浪费，降低主通风机的工作效率。
为了保证大矿井安全生产的正常化，有必要开发主通风机智能监控系统并对其进行智能控制，这对于煤矿智能设备的研发具有重要意义［３］。
１主通风机风量调节系统分析与建模１．１风量调节方式某煤矿安装了两台ＡＮＮ－４７００／２５００Ｎ型轴流式风机，将其作为主通风机设备进行井下的通风作业，具体结构示意图如图１所示。
关于变频技术在通风机控制系统中应用的研究
关于变频技术在通风机控制系统中应用的研究作者：崔志斌来源：《华东科技》2013年第11期【摘要】我国煤矿使用的通风机中，大多数的使用效率只有50%左右，从而造成电能的大量浪费。
通过在通风机中应用变频技术，可以提高风机的能量利用效率，节约电能。
文章就变频技术在通风机控制系统中的应用进行了探讨。
【关键词】变频技术；通风机；控制系统1 变频调速技术在通风机控制中的作用及其原理1.1 变频调速技术在通风机控制中的作用矿井主通风机是保证矿井安全生产的重要装备及主要用电设备，担负着向井下连续输送新鲜空气以供给人员呼吸、稀释并排出有害气体和浮尘的任务。
由于井工矿井在开采前、后期随地质条件变化较大，导致对通风量、静压等工作参数的不同要求，从而对通风机械、拖动电机、供电及控制要求也大不相同。
以往煤矿企业通常采取两种方法予以解决：一是不同时期选用不同的主通风机以匹配通风需求，给企业造成重复投资；二是选用大能力的通风机全速运转，通过调节风门、挡板开度的大小来调整所需风量，多余风量以风门、挡板的节流损失消耗，造成“大马拉小车”、能源利用效率低的问题。
如何使企业一次投资，同时又有效解决矿井不同时期通风要求和能源利用效率低的问题仍面临艰巨的探索。
变频调速技术一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，且风机采用变频调速控制，可以大大提高电机转速的控制精度，使电机在最节能的转速下运行，达到系统高效运行的目标。
因此主通风机变频调速技术的应用，不仅可有效解决不同时期及变化条件下的通风需求，也可有效杜绝传统调节风量手段所造成的能量损失，矿井通风电耗约占全矿井用电的20%～30%，矿井主通风机变频改造节能潜力较大。
1.2 通风机变频调速节能原理变频调速技术是电机调速和节能的主要手段，广泛地应用于各个领域。
采用变频调速技术使通风机在最为节能的转速下运行是可行的。
矿井主通风机变频调速控制及在线检测系统的应用
Ａｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｈ ｉ ｉ ｈ ｆ。 ｃ ｎ ｅ ｓｏ ｏ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ ｐ ｉ ｔ ｆｔ ｅ ｍａ ｎ ａｒ ｓ ａ Ｓ ｏ ｖ ｒ ｉｎ ｇ ｖ ｎ ｎ ｎ ｃ ｏ ｔ
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１ 问题 的提 出
矿井 主通 风设 备担 负着 向井下输 送新 鲜空 气 、 稀 释井下有 害气 体和 凋节井下 环境 温 度和湿度 的重
进 而取 得 良好 的经 济效益 和社会 效益 。
２ １ 选用变 频调速 的 目的 ． ２ １１ 调节 工况 实现节 能降耗 ．．
井的 发展 ，该 系统 已不能 满足矿 井生 产 及通 风安 全
最 高效率 工况 点相差 甚远 ，即使将 叶片角 度调 至最 小 ．风 机 产 生 的 风 量 和 风 压 也 与矿 井 需 求 不 相适
应 ，必须 寻求一种 经济 合理 的调速 方式 。 常用 的几种 调节 方法 ，如节 流调 节会造 成 能源 浪 费 ；改变 叶 轮 叶 片安 装 角 度 ，一方 面 需 停 机操
矿 井生 产过 程 中 ，井下 对风 量 的需 求 和通风 网 络特性 经常 发生变 化 ，随着 矿井 的发 展 ，需 要经常 调节 风机 的丁况 点 以适 应生 产对 风量 的需求 。黄土
湾 井 选 购 的是 Ｆ Ｃ Ｚ № ２ ／ ６ ｋ Ｄ Ｂ 一 ０２Ｘ １０ Ｗ型 矿 用 隔 爆 对 旋轴 流通 风机 ，矿井前 期 所需风 量 、风压与 风机
由于 选 用 矿井 通 风设 备 采 用 的是 轴 流 式 通 风 机 ，而轴 流式通 风机 只能在 风 门全开或半 开状 态下 启 动 ，即带负 载启动 ，而且 矿用通 风机 旋转部 件的 惯性 力 比较大 ，因此 ，风机 的启 动很 难 ，启动 电 流很大 ，风机 的启动成 为了通风机 设备 操作管理 中 的一个 重要环 节 。为使 通风 机能平 稳启 动 ，最好 的 方 法是 实现软 肩动 ．即让 风机 的转速从 零到额定 值 缓 慢增 加从而 减小 动负荷 。采用 变频技 术能实 现这 个 目的 ，囚为交流 电动 机 的转 速门 电源频率厂 的 与 问 关 系是 ｎ ６ ｐ，在 风 机 启 动时 控 制 电源 频 率 由零 ＝Ｏ ｆ／ 到 ： （０ ） 渐 变 化 ，使 电 动 机 的转 速 逐 渐 升 ［频 ５Ｈｚ 逐 高 ，控 制启 动加速度 ，实 现通风 机 的软启动 ，同 时 避免 了其它 串电阻启动 造成 的能源浪 费 。
变频调速技术在矿井主扇风机上的应用
［ ］ 申颖 ， ２ 王维． Ｉ ＰＤ调节器在电子皮带秤 自动配煤系统 中的应 用 ［］ 计量技术 ， ０ （ ） Ｊ． ２ １ ４ ０ ［ ］ 俞金寿． ３ 工业过程先进控制［ ． Ｍ］ 北京 ： 中国石化出版社 ， ０ ２ ２ ０ ［ ］ 张 良， 生， 基于模糊 一 Ｉ ４ 于海 等． ＰＤ控制的主从电机 同步传动系
・
１２・ ０
煤
矿
机 电
２０ 年第 ６期 ０８
５ 一 ＡＬ 联络柜
４ Ｌ－ Ｉ号风机 ｌ ＡＬ Ｉ Ａ ｌ ３ — Ｉ号风机
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１ 级电机起动柜 Ｉ 级 电机起动柜 ２
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设计 ［ ］工矿 自动化 ，０ ５ ４ Ｊ． ２０ （ ）
运行工 况点 ， 能实 现 软起 动、 停 机 ， 降低 了电 既 软 又
机的发 热程度 和可能 出现 的故 障 。重庆永荣 中心 桥 矿井 的通 风系统 于 ２ ０ ０ ６年进行 了技术 改造 ， 在保 证
为背景 ， 介绍 了 自动 配煤 系统 的设计 ， 并针 对现有 焦
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煤矿井下通风机变频调控方案
煤矿井下通风机变频调控方案摘要由于井下地质环境复杂，在综采作业过程中的风阻特性变化大，而传统通风控制系统的控制反应滞后，无法满足通风系统快速调整的需求，导致在实际运行过程中风机常常设定在最大功由于井下地质环境复杂，在综采作业过程中的风阻特性变化大，而传统通风控制系统的控制反应滞后，无法满足通风系统快速调整的需求，导致在实际运行过程中风机常常设定在最大功率运行，虽然在一定程度上确保了井下通风的安全性，但也给矿井通风系统的运行经济性造成了极为不利的影响。
因此本文研究一种将传统的以井下定转速通风控制为基础的通风控制方案，改为采用通风风量和井下瓦斯浓度为反馈信号的矿井通风变频调速方案。
1矿井通风变频调速方案根据煤矿井下通风控制需求，该矿井通风变频调速系统主要由PLC控制模块、BP 神经网络模块、变频调速模块、多传感器监测模块等构成，各个控制模块之间采用了现场数据总线模式[1]，构成了监测-反馈-计算-调节的闭环调控系统，设置在井下巷道内不同区域的风速、瓦斯浓度传感器等对井下的通风情况进行实时监测，将监测结果传输到控制中心内进行数据分析和计算，然后根据计算结果输出通风机的变频调速信号，进而实现对通风系统转速和风量的调整，该变频调速控制系统整体结构如图1所示。
由图1可知，该变频调速系统中，该PLC控制中心主要由PLC控制模块和BP神经网络控制模块两个部分构成，BP神经网络主要用于对多类别传感器的监测情况进行对比分析，构建通风机运行状态和井下风量、瓦斯浓度之间的非线性映射关系，降低煤矿井下复杂地质环境下风阻变化对通风稳定性和安全性的影响，满足矿井通风安全性和稳定性的需求。
多传感器监测模块是矿井通风控制系统的眼睛，主要用于对煤矿井下巷道内的风速和瓦斯浓度等进行实时监测，将监测结果经过初步筛选后传输到PLC控制中心进行进一步的分析，是通风调控系统的调控基础，直接影响调控系统的运行稳定性和经济性。
2通风系统的变频控制结构通风系统的变频控制是通风系统的执行机构，用于输出变频调节信号，满足通风机在不同工况下的变频控制需求，以某矿井通风系统为例，其采用了两组90kW的通风机，一备一用，采用了一拖一的控制模式，为了确保对该通风系统的控制效果，在系统中增加了MM430型变频控制器[2]，变频器和控制中心的通信采用了现场总线结构。
矿井主要通风机变频系统改造
Ｑ １ Ｆ。 （） ３ 电机 Ｍ１经 由变频 器 Ｔ ２变频 运行 时 ， Ｆ 断开 Ｋ 、 Ｍ１ Ｋ 、 Ｍ Ｋ ， 上 Ｋ ７、Ｋ Ｍ３ Ｋ 、 Ｍ２ Ｋ ４、 Ｍ５ 合 Ｍ Ｍ８及 Ｑ １ Ｆ。
电路 为基 本 的“ 直交 ” 相 逆 变 器 ， 构 如 图 ３所 交 单 结 示 ， 个 功率单 元 结构 上完 全一 致 ， 以互换 。功 率 每 可 单元 由相 应 的变 压器 二 次 绕 组 供 电 ， 间采 用 电容 中 器组 滤 波和储 能 ， 出侧 为 ４只 Ｉ Ｂ 输 Ｇ Ｔ组成 的 Ｈ桥 。
ｔ ｈｅ ａ ｔ ｌｒ ｑ ｒ ｄ ａ ｒｑ ｎｔ ｙ ｏ ｙ ｔｍ ． ｅ ａ ｌｃ ｔ ｎ ｏ ｈｉ ｔ ｏ ｍｐ ｏ ｅ ｈ ｅｉｂｉ ｔ ｎ ｔ ｏ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｏ ｔ ｃｕａ ｅ ｕｉｅ ｉ— ｕａ ｉ ｆｓ ｓｅ Ｔｈ ｐｐｉ ａｉ ｆｔ ｓ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｒ ｖ ｄ ｔ ｅ ｒｌａ ｌ ｙ ａ ｄ ｇｅｓｇ ｏ ｏ ｔｏ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ， ｔ ｏ ｉ
通 风机在 设计 选 型 时 ， 以最 大 开 采 量 时所 需 风 量 为
依 据 ， 留有 ５ ～１ ％ 的余 量 ， 大 多 数风 机 负 载 且 ％ ０ 但
率在 ５％ ～ ５ ， ５ ７ ％ 造成设 备 无法 经 济 、 理 运行 ； 合 ② 采用 主 电路 串 电抗 器 的 方法 启 动 ， 过 人 工 调 整 通 叶片 角度 实现 风量 调节 ， 风机 一经 启动 就全 速运 行 ， 浪 费 了大 量 的能源 ， 并造 成通 风机 机械 寿命 短 、 备 设 维 修 工作量 大 等 问题 。 变频 调 速 装 置作 为 一 种新 型 的 电力 变 换 装 置 ，
线 分段 制 ， 两路 电源 进 线 ， 由联 络 柜 实现 互 为 备 用 。
基于PLC的矿井通风机变频集控系统的设计与研究
基于PLC的矿井通风机变频集控系统的设计与研究
刘锡柱
【期刊名称】《自动化应用》
【年(卷),期】2024(65)10
【摘要】针对煤矿通风系统主通风机传统起动与运行方式存在的起动电流较大、运行效率与可靠性低、设备运行能耗大等问题,采用PLC控制及变频调速控制技术对主通风机控制系统进行改造设计。
系统以双冗余PLC为控制核心、变频器为调速装置,通过建立由工业以太网组成的通信网络完成井上井下互联互通,实现对主通风机远程集中监控、电机变频调速及输出风量自适调节等智能化功能。
在实际应用中,系统可有效改善井下瓦斯浓度及稳定风量,实现节能降耗。
【总页数】4页(P91-94)
【作者】刘锡柱
【作者单位】山西省节能中心有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD441
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煤矿主通风机变频调速及控制监控系统
一、概述
煤矿巷道通风系统，在煤矿的安全生产中起着至关重要的作用，由于煤矿开采及掘进的不断延伸，巷道延长，矿井所需的风量将不断增加，风机所用功率也将加大；四季的交替，冷热的变化，所需的风量也需不断调节。
变频调速以其优异的调速和起动性能，高效率、高功率因数、节电显著和应用范围广泛等诸多优点而被认为是主扇风机最适合的调速方式，可以实现以下几个功能：
●节能降耗，降低长达几十年的生产成本；
●软起动特性，大大延长机械使用寿命；
●无人值守，提高自动化运行程度，安全生产。
二、变频节能原理
变频调速控制系统利用变频调速来实现风量（风压）调节，代替挡风板等控制方式，不但可以节约大量的电能，而且可以显著改善系统的运行性能。
曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压—风量（H―Q）特性，曲线（2）为管网风阻特性（风门全开）。
假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。
如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。
从图中看出，
风压反而增加，轴功率与面积BH1OQ2成正比。
显然，轴功率下降不大。
如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到 n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q―H）特性，如曲线（4）所示。
可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3也随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。
节省的功率△N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。
显然，节能的经济效果是十分明显的。
由流体力学可知，风量与转速的一次方成正比，风压H与转速的平方成正比，轴功率N与转速的三次方成正比。
采用变频器进行调速，当风量下降到80%时，转速也下降到80%，而轴功率N将下降到额定功率的51.2%，如果风量下降到60%，轴功率N可下降到额定功率的21.6%，当然还需要考虑由于转速降低会引起的效率降低及附加控制装置的效率影响等。
即使这样，这个节能数字也是很可观的，因此风机采用转速控制方式来调节风量，在节能上是个有效的方法。
理论分析和实测都证明用人为增加通风阻力(关小闸门)的方法调节风量会造成电能的浪费，是不可取的。
而大型煤矿的服务年限大多在几十年以上，投产初期到井田稳定开采一般在十年以上，因此在主扇风机设计上余量会特别大，在相当长的时间内主扇风机一直处在较轻负载下运行。
如果煤矿主扇风机还采用档板调节，只会造成能源浪费、增加生产成本。
可是采用变频调速改变风机转速的方法调节风量，不但节能效益显著，而且还有减少机械磨损延长机械使用寿命的效果。
三、系统技术说明
按照系统设计中各部分功能来划分，将系统分为三大部分，即为：
➢供配电系统
●10KV高压配电系统
●380/220V低压配电系统
✧交流系统
✧直流系统
➢变频调速系统
完成对电动机的驱动、保护功能，根据风量与瓦斯浓度实现PID闭环控制，实现风机自动调速运行；并具有重载启动、过载能力强、保护功能完善等诸多优势。
驱动部分还另设置旁路柜，在变频器出现问题时，可自动将风机切换至工频运行，保证井下通风正常，安全生产。
➢无人值守控制及在线监控系统；
控制及在线监控系统中采用可编程控制器PLC作为主控器，上位机配备工控机及组态软件完成系统操作与监控，PLC采用双机热备方式，任意一套控制器出现问题，另一套可以快速响应投入运行；控制部分采集现场设备及传感器的返回信号，并根据运转工况要求，通过编程的方式实现风机运行的授权遥控、现场集中、就地手动等控制方式，使风机系统达到智能运行，能自动切换风机，自动反风，实现无人值守。
并实现系统中各设备的实时参数检测、历史数据查询，相关重要参数的定期报表输出，使操作人员对每台设备的状况充分了解，维护人员对设备的运行情况有据可查。
矿井主通风机监控系统完成以下自动控制和监测功能：
●主通风机正常状态下的开、停控制。
●主通风机定期轮换控制。
●矿井发生事故需返风时的倒转反风控制。
●风门绞车控制。
控制风门电动执行机构，实现风门的开闭，并监测到位信
号；
●自动调节控制程序具有倒换风机预警、定时反风预告、风量调节预报三类
程序。
●控制风机电机高压起动柜的分合闸，控制和保护变频器和整流变压器，并
监视其故障保护状况。
●监测风机电机的轴承温度、绕组温度信号。
●监测风机的主轴承温度、振动位移、喘振信号。
●显示、记录所检测的各个温度值，绘制曲线，并提供历史数据的查询。
●根据静压、压差检测信号，绘制静压、风量、风速和效率曲线，并提供历
史数据查询。
●采集并显示电机的电压、电流、有功、无功、频率、功率因数。
●显示系统的实时报警信息，实时报警打印，并提供历史报警信息的查询。
●主通风机监控系统与综合自动化控制网络连接，实现在矿调度中心在线监
控。