多排风机PLC控制策略的研究

（） １当软启排风机故障字和变频排风机故障字
为 ００ ００和 ０ ０时 ， 作组 控制 字 和排风 机 控制 字 的 工
轮值仅 由时间决定。
（） ２ 当故障字仅有 １ 位时 ， 如果是软启排风机 故障 ，则通过对工作组控制字和排风机控制字 的
多排风机 Ｐ Ｃ控制策 略的研 究 Ｌ
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周启昆 ，卜 祥泉 曹广海 ，
（． １ 山东 临沂矿业集 团 会 宝岭铁矿筹建处 ，山东 临沂 ２ ７ ０ ； ７ ７０ ２ 兖州亿金 物资有限责任公司 ，山东 兖 州 ２ ２ ） ． ７ １０ １ 摘要 ：针对某铁矿 多排风机 自动控制 系统的设 计 ， 通过分析其控制要 求 ， 系统控制的 可靠性 和控制 实现 的 在
排 风 机运 行 ；当风 压 ｐ 风压 ４时投 入 ５台排 风机 ＞ 运行 。
排风机控制字 ，初值设为 １０ ，轮值 变化如 图 ３ ００
（） ｂ所示 。变频排风机初始值 设为 ０ ， ０ 轮值变化如
图 ４ａ所 示 。 （）
（） ４６台排风机中 ， ４台软启排风机为一个工作 组， ３台工作 ， 台备用 ， ２ １ 每 天切换一次工作组 ， 运 行时间最长的排风机 自 动转为备用 ； ２台变频排 另 风机为一个工作组 ， 用 １ ，每 ２天进行一次切 １ 备
１ ， ｌ
Ｚ ＨＯＵＱ — ｌ 。 ＵＸａ ｇ ｑ ａ ． ＡＯ Ｇｕ ｎ － ａ ｉ露ｆ Ｂ ｉｎ － ｕ ｎ Ｃ ａ ｇ ｈ ｉ （． ｉａｌ ｇＩ ｎＭｉ ｒ ａａｏ ｆ ｃ ｈｎ ｏ ｇＬｎ ｉ ｎｎ ｒｕ ， ｉ ｉ ７ ７ ０ Ｃ ｉａ １ Ｈｕｂｏ ｎ ｏ ｎ Ｐｅ ｒｔ ｎＯ ｅｏ ａ ｄｎ ｉ ｉ Ｇ ｏｐ Ｌｎ ７ ０ ， ｈｎ ； ｉ ｒ ｅ ｐ ｉ ｆ ｆＳ ｉ ｙ Ｍｉ ｇ ｙ２
图 １ 排 风 系缔 结 构
２ 排风 系统的组成
排风 自动控制系统主要 由 ４ 个人风 口及空气 净化装置 、 ６台排风机和一个总 出风 口等组成 ， 如
图 １ 示。 所
３ 排风机 的控 制策略
根据设计要求 ， 巷道的排风量一般在 ６ －８ｍ ／ ５ ２０ 小时 ， 特殊情况下（ 如夏季） 风量可达 ３０ 左 排 ３ｍ ／ ｓ
ｏ ｅ ａｉ ｎ ａ ｄ ａ ｔ ｍａ ｉ ｐ ｌ ｉ ｏ ｔ ｌｏ ｌ ｘ ａ ｓ ｆ ｎ ｒ ｌｏ ａ ｈ ｅ ｅ ． ｐ ｒ ｔ ｎ ｕ ｏ ｔ ｓ ｅｌ ｎ ｃ ｎ ｒ ｆ ｏ ｃ ｏ ｍｕ ｔ ｅ ｈ ｕ ｔ ａ ｓ ａｅ ａ ｓ ｃ ｉｖ ｄ ｉ
２ Ｙ ｎ ｈｕＹｉ ｔｅｉ ｏ Ｌｄ， ａｚｏ ７ １０ Ｃ ｉ ） ． ａｚｏ ￣ｎＭａ ｒ ｌ ． ｔ． Ｙ ｎｈ ｕ２ ２ ， ｈｎ ｉ ａＣ ， １ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｉ ｎ ｔｔ ｅ ｄ ｓｇ ｆｍｕ ｔ ｅ ｈ ｕ ｔｆ ｎ ｕ ｏ ｔ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｏ ｒ ｎ ｍｉｅ ｔ ｅ ｏ ｔ ｚ ｔ ｎ ｏ ｍｉ ｇ ａ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｌ ｘ ａ ｓ ａ ｓ ａ ｔ ｍａ ｉ ｃ ｎ ｒ ｙ ｔ ｍ ｆａ ｉ ｎ ， ｈ ｐｉ ａ ｉ ｆ ｉ ｃ ｏ ｏ ｍｉ ｏ ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ｓｍｐ ｉ ｉ ｎ ｃ ｎ ｍｉ ｓｏ ｏ ｔｏ ｓ ｃ ｒ ｅ ｕ ｂ ｎ ｌ ｚｎ ｈ ｏ ｔｏ ｅ ｕ ｒ ｍｅ ｔ ． ｈ ａ ａ ｃ ｄ ｅ ｉ ｉ ｔ ， ｉ ｌ ｔ ａ ｄ ｅ ｏ ｏ ｃ ｆｃ ｎ ｒ ｌｉ ａｒ ｄ ｏ ｔ ｙ ａ ａ ｙ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｑ ｉｅ ｎ ｓ Ｔ ｅ ｂ ｌ ｎ ｅ ａ ｉ ｃｙ ｉ ｒ
简洁性 、 经济性之 间寻优 ， 实现 了多台排风机 的均衡运行和 自动轮值控 制。
关键词 ： 风机 ； Ｌ 排 Ｐ Ｃ；自动 控 制 ； 究 研 中图 分 类 号 ： Ｕ ９ Ｔ ９１ 文 献 标 识 码 ：Ｂ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｎ ＰＬＣ ｏｎ ｒ ｌｓ ｒ ｅ ｙ ｆ ｒ ｍ ｕ ｔ ｘ ｕｓ ａ ｓ ｓａ ｃ ｏ ｃ ｔ ｏ ｔ ａｔ ｇ ｏ ｌｉｅ ｈａ ｔｆ ｎ
将通过风压传感器得到的当前实时风压 Ｐ和
设 定 的风 压进 行 比较 ，根据 比较 的结 果 计 人 数 据 存储 器 中 。
４２ 工 作组 控 制字 ．
软 启 ＿作组 控 制 字初 始 值 设 为 １１ ，轮 值 变 Ｔ １０ 化 如 图 ３ ｂ所 示 ， 常情 况下 每 ２天切 换 一次 。 （） 正 变
所 示 。变频 排 风机 初 始值 设为 ０ ， 值变 化 如 图 ４ Ｏ轮
（） 示 。 ａ所
机运行 ； 当风 压 ２ 风压 Ｐ ＜ ≤风 压 ３时 ， 入 ３台排 投
风机运行 ； 当风压 ３ 风压 Ｐ ＜ ≤风 压 ４时 ， 入 ４台 投
（） ２ 当风 压 Ｏ 风 压 Ｐ ＜ ≤风压 １时 ， 用 软启 单 采
右 。从 上 述要 求 可知 ， 最小 排 风量 小于 １台风机 的
６台离心式排风机担负着排风任务 ， 每台最大
正常排风量 ， 最大排风量小于 ４台风机的正常排
电气 传 动 自动 化
２１ ０ １年 第 ３ 期
风量 ， 就要 求 排风 机 的风 量可 调 。另外 由于排 风 这 电机 的容 量 相 对较 大 ，排 风机 起 动 时 的 电流 必须 受 到 限制 ， 以减 少启 动 时 的电流 冲击 。
衡， 这样不仅保证 了系统的冗余性 ， 而且减少 了单
２ １ 年 第 ３期 ０１
周启 昆 ，卜 祥泉 。曹广海
多排风机 Ｐ Ｃ控制 策略的研 究 Ｌ
风机 和 变频 单 排 风机 控 制 字 ，软启 双 排 风 机 初值 设 为 １０ ， 值 变化 如 图 ３ ｃ所示 。 １０轮 （） 变频 单排 风机 初 始值 设 为 １ ， Ｏ 轮值变 化 如 图 ４ ｂ所 示 。 （） （ ） 风压 ３ 风压 Ｐ ５当 ＜ ≤风压 ４时 ， 用 软 启 ３ 采
统通过通道 内压力传感器检测实际风压 ，通过实
际 风压 与设 定 风压 之 间 的 比较 ，控 制 排 风 机 的运 行 台数 。 （ ） 据 通 道 内风压 的高 低 ， 风机 开 启 的顺 ２根 排 序 为 ： 频一 ｌ 启一 ２软 启一 ３软 启 一４软启一 １变 软
２变频 。
（） ３ 当风 压 ≤风 压 ０时 ， 止 所 有 排 风 机 运 停 行； 当风 压 Ｏ 风 压 Ｐ ＜ ≤风压 １ ， 入 １台排 风机 时 投
运 行 ； 风压 ， 风 压 Ｐ 当 ｌ ＜ ≤风 压 ２时 ， 入 ２台排 风 投
软启排风机初始值设为 ００ ，轮值变化如图 ３ ａ ００ （）
障 。当某 台排 风机 出现 机 械故 障 、 电机 故 障或 控制
图 ２ 系统控制 结构图
器故障等异常情况时则不能投入运行 。
４１ 风压 条 件字 ．
以下 为具 体 的控 制策 略 。 （ ） 据 通 道 内 的 压 力 控 制 排 风 机 的运 行 台 １根 数， 将通 道 内 的压力 分 成 以下 ５个 等 级 ： 低 风压 最 （ 压 ０ 、 风 压 （ 压 １ 、 风 压 （ 压 ２ 、 风 风 ）低 风 ）中 风 ）高 压（ 风压 ３ 和最 高 风压 （ 压 ４ 。排 风 自动控 制 系 ） 风 ）
机 在 工作 组 中 。 （） ２ 当时风 压 所 处 的状 态 ， 即风 压 条件 。此 条 件 用 以确 定排 风机 的开启 台数 。 （） ３ 该排 风 机 当时 的状 态 ， 即排 风机 是 否 有 故
ｌ ＃排风 机 排 风机 ３ ＃排 风机 排 风机 ５ ＃排 风机 甜 排风 机
台排风机的故障几率 ， 提高了系统的可靠性。
４ 控 制策略的实现
从控制要求和控制策略可知 ， 决定某 １ 台排风 机工 作 与否 的条 件 为 ： （） １该排风机是否处于工作组中， 如果“ ， 是”用
“” １表示 ， 则用 “” 否 ０ 表示 。对 软启 工 作组 中的 ４台
基于上述情况 ， 为使排风机的控制 高效 、 可靠 和 经 济运 行 ，系统 采 用 ４台 软启 排 风 机 和 ２台 变 频排风机 ，其控制策略为 ： 台软启动器控制 的排 ４
换 。尽 量 保证 每 台排 风机 运行 时 间 的均 等 ， 出功 均
（） ３ 当风压 ｌ 风压 Ｐ ＜ ≤风压 ２时 ， 采用软启单 排风机和变频单排风机控制字 ，软启单排风机初 值设 为 １０ ， ００ 轮值 变化如 图 ３ｂ 所示 。变频单排 （） 风机初始值设为 ｌ ， Ｏ轮值变化如图 ４ ｂ 所示 。 （） （） ４ 当风压 ２ 风压Ｐ ＜ ≤风压 ３ ， 时 采用软启双排
２１年 第３ ０１ ３卷 第 ３期 第 ３ ５页
电 气 传 动 自 动 化
ＥＬＥＣＴＲＩ ＤＲｌ Ｃ ＶＥ ＡＵＴｏＭ ＡＴ１ ０Ｎ
ＶＯ ．３。 ． １ ３ Ｎｏ３
２ １ 。３ ３） ５ ３ ０１３（ ： ～ ７ ３
文 章 编 号 ：０ ５ ７ ７ （０ ）３ ０ ５ ｏ １０ － ２ ７ ２ １ Ｏ —Ｏ ３ — ３ １
风 机 和 ２台变 频 器控 制 的排 风 机分 别 采 取 按 时 间
位二 进制表示工作组 的状 态 ， 如 的 自动轮值和运行时数基本均等的 自动轮值均衡 排风机 ，采用 ４ １１ 表 示 第 １３ ４台水 排 风 机处 于工 作 组 中 ， ０１ 、、 而 控制 ， 系统 控 制结构 图如 图 ２ 示 。 所 另一变频工作组中的 ２台排风机 ，则用 ２ 位二进 制表示工作组的状态 ， ０ｌ 如 表示第 ２ 台变频排风
堂
了排风机 的磨损 ，而且还会造成 了对 电网的频繁
冲击 ， 加 了电能 的消耗 。 Hale Waihona Puke Baidu
６ ｛ ｌ ＃机 排 ｛ 风 ｌ ｆ
＃ 机
—
针对上述 问题 ，结合斜巷道排风机 自动控制
系统 的设 计 ， 出 了一 种 经 济 可靠 的 、 给 多排 风 机 的 自动 控制 方案 。
Ｋｅ ｒ ｓ ｘ ａ ｓ ｎ Ｐ Ｃ ｕ ｏ ｔ ｏ ｔ ｌ ｒ ｓ ａ ｃ ｙ ｗｏ ｄ ：ｅ ｈ ｕ ｔ ａ ： Ｌ ；ａ ｔｍａｉ ｃ ｎｒ ； ｅ ｅ ｒ ｈ ｆ ｃ ｏ
１ 前 言
排风 系 统 作 为铁 矿 斜 巷 道 重要 电气 设 备 的 组 成 部 分 ， 担 着巷 道 内空气 的流 通 和 调节 功 能 ， 承 特 别 是 长距 离 的巷 道 ， 要 的排 风 机 不仅 数 量 多 ， 需 分 布 较 为分 散 ， 而且驱 动 电机 的容 量也 相对 较 大 。另
频工作组控制字初始值设为 １ ，轮值变化如图 ４ Ｏ
（） ｂ 所示 ， 常情 况 下每 ２天 切换 一 次 。 正
４３ 排风 机工 作控 制 字 ．
根 据实 际 的风 压变 化 ， 采用 不 同 的排风 机 工作 控 制字 。 （） １ 当风压 ≤风压 ０时 ， 用零 排 风机 控制 字 ， 采
１ ＃排 风 机
—
外 由于排风量受气候和季节影 响很大 ，因而排风
机 运 行 台数 也 会 因此 有 较 大 的变 化 ，如 果控 制 系 统设 计 不 当 ，就会 造 成 排 风机 的频 繁 起停 或 某 些 排 风 机运 行 时 间长 短 过 分悬 殊 ，这 样 不仅 会 加 快
进
排 风 量 为 ８ｍ ／左 右 ， ０ ｓ 由一 台 １０ Ｗ 的交 流 电机 ｋ １
驱动 ， 台排风机 出口接一个 出风阀 ， 每 再连到一个 总的出风管道。出风通道 内装有风压传感器 ， 检测
通 道 内 的风 压 ，以便 通 过 排风 自动 控 制 系统 使 巷 道 内 的风压 保持 恒定 。