基于PLC的矿井通风控制系统设计任务书

合集下载

基于PLC的矿井通风控制系统设计

基于PLC的矿井通风控制系统设计矿井通风控制系统是矿井安全管理的重要组成部分。

矿井中存在着各种有害气体，如果不及时排除，将极大地影响矿工的健康和劳动生产力，甚至引发事故。

因此，对矿井中气体的监测、控制和处理显得尤为重要。

本文将介绍基于PLC的矿井通风控制系统的设计。

系统组成基于PLC的矿井通风控制系统主要由以下组成部分组成：现场信号采集模块现场信号采集模块负责采集矿井中各种有害气体的浓度、氧气浓度、风速、风量等实时数据，并将这些数据传输给PLC。

PLCPLC作为控制核心，负责接收现场信号采集模块传输的数据，并根据事先设定的控制策略进行计算，输出控制信号。

目前，在矿井通风控制系统中广泛采用西门子、施耐德等知名品牌的PLC。

数据显示与记录模块数据显示与记录模块负责将PLC输出的控制信号转化为实际控制效果，并在屏幕上显示，方便操作人员了解控制效果。

同时，该模块还可将历史数据进行记录，以便对矿井通风控制系统的运行情况进行分析和评估。

控制执行模块控制执行模块负责执行PLC输出的控制信号，并对矿井风机等设备进行控制，以满足矿井通风要求。

系统设计系统设计的关键在于确定控制策略。

控制策略应该能够满足对有害气体的监测和处理，同时具备一定的灵活性，以应对不同的矿井环境。

以下为常见的控制策略：阈值控制阈值控制是指根据一定的阈值范围，对实时采集到的气体浓度、氧气浓度、风速、风量等参数进行监测，并根据阈值调节风量和风速等措施，达到矿井通风要求。

时间控制时间控制是指根据矿井不同部位的气体情况和产煤量等因素，设定不同的通风时间和通风量，以保证矿井通风安全。

预测控制预测控制是指通过数据处理和分析，根据矿井不同部位的气体情况，预测可能发生的有害气体浓度，提前进行调整，避免事故发生。

矿井通风控制系统的重要性不言而喻。

基于PLC的控制方式，具有实时性、稳定性和精确性等优点，已经成为矿井通风控制的主流。

通过合理的控制策略设计和系统组成部分配置，可以实现对矿井通风的有效监测、控制和处理，确保矿工的安全。

基于PLC的矿井通风控制系统的设计

基于PLC的矿井通风控制系统的设计作者：程莉来源：《消防界》2020年第12期摘要：井下空气参数的控制是矿井开采、掘进行业不可获取的部分，尤其在对瓦斯的含量需要重点调控的工作场所，矿井内的空气流通条件以及瓦斯气体浓度是对在矿井内作业人员的生命安全起决定性作用的。

PLC是把微型处理器当作中枢使用的数字化调控的工业上专门使用的处理器，即便是处于条件非常差的作业环境中，依然能够工作。

关键词：通风控制;火灾隐患;调控系统一、课题的背景及意义矿井通风的作用是把新鲜的外界空气源源不断地传送到井下，由此提高矿井内空气中氧气的含量，同时把矿井产生的有害气体排出来。

因此，矿井通风是矿井生产过程中一个尤为重要的环节，在矿山的初步建设和运营中起着非常重要的作用。

矿井的通风系统还关系着矿井的消防能力。

火灾燃烧时形成火风压，容易引起局部风流状态紊乱，甚至造成整个通风系统风流状态混乱。

矿井火灾会使井下污染区域内的人员被烧伤、中毒或窒息，会对矿井的人员和设备造成极大的损害，也会造成巨大的经济和社会损失。

良好的通风系统能有效减少火灾隐患和避免火灾事故的发生，且能抑制火势蔓延。

所以，合理地选择评价矿井通风系统对矿井的生产与安全工作至关重要。

本调控系统采用调控变频调速器，把电网供应的常规频率的交流电改变为多个频率特性进行输出，可以做到对交流电机的无级调速。

为了对矿井风机进行智能控制，变频控制系统选用开环控制，该装置可设定任意频率控制电机转速;但若变频调控系统设计成闭环模式时，会根据控制命令和反馈的信息的动态变化，自主获得适合的电机调控频率。

二、国内外发展现状近年来，煤矿产能的扩大和生产的集约化已成为趋势。

矿山设备水平迅速提高，系统得到简化，但是依然存在许多已经挖掘很长时间的老矿，系统很复杂，和许多新矿井的生产能力相比，具有比较高的集中度，给矿井作业系统带来了新的安全隐患。

矿井通风按照作用区域可以划分为三种：用于整个矿井的称之为主要通风机;在矿井内某些分支中用于调控风量、弥补主通风机不足的称之为辅助通风机;用于矿井内某些局部区域通风的称之为局部通风机。

PLC矿井通风电机控制系统说明书

目录1.序言 (1)2.选用PLC的理由 (1)3.PLC工作原理 (2)4.题目分析 (4)5.程序编辑 (4)6.硬件连线图 (8)7.梯形图 (9)8.语句表 (13)9.操作说明 (14)10.设计小结 (15)11.参考文献 (15)序言煤矿矿井通风系统是煤矿矿井安全生产的重要组成部分、合理、稳定、可靠的矿井通风系统是保证矿井安全生产的基础，矿井随着深度的增加，开采强度的增大，组合机械化程度的提高，瓦斯压力，瓦斯含量和瓦斯涌出量越来越大，使得矿井通风线路长，通风阻力大，同时矿井和采区所需风量也大幅度增加，为此需及时调整矿井通风系统，对已不能满足矿井安全生产需要和矿井通风能力要求的通风系统进行技术改造。

针对这一系列问题，本系统将使用PLC对电动机工作过程和运转速度的有效控制，使矿井通风机通风高效、安全，达到了明显节能效果。

且PLC控制系统具有对驱动风机的电机有过热保护、故障报警等功能特点，为煤矿矿井通风系统的节能技术改造提供一条新途径。

1．选用PLC的理由1.1 矿井通风的意义矿井通风指借助于机械或自然风压，向井下各用风点连续输送适量的新鲜空气，供给人员呼吸，降低井下工作面的温度，稀释并排除各种粉尘及有毒有害气体，创造良好的气候条件，为井下工作人员提供安全舒适的工作环境。

目前，金属与非金属地下矿山点多面广，民营小企业多，多处于交通，通讯不便的欠发达地区。

监管人员严重不足和专业技术人员的匮乏，难以应对越来越专业和具体的监管工作需要，工作质量难以保障。

在一些大中型矿山，由于同时作业的作业面比较多，通风系统的通风效率不能满足生产需要，加之在掘进独头巷道与天井，溜井时，未加强局部通风，致使炮烟中毒事故时有发生。

绝大多数矿山企业未按规定对矿井通风质量进行检测，矿井风量，风速和作业场所空气质量长期不符合安全规程，严重威胁井下工作人员的安全与健康。

1.2 矿井通风的目的矿井通风的目的有两个：在正常生产时期，保证向矿井各用风地点输送足够数量的新鲜空气，用以稀释有毒有害气体，排除矿尘和保持良好的工作环境，确保矿井安全生产；在发生灾变时，能有效、及时地控制风向及风量，并与其他措施结合，防止灾害扩大。

基于PLC的矿井通风机监控系统设计毕业设计

学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明.本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文.涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日学位论文独创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文系本人在导师指导下独立完成的研究成果.尽我所知,除了文中特别加以标记和致谢的部分外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料.与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

本人如违反上述声明，愿意承担由此引发的一切责任和后果.研究生签名：日期：年月日学位论文使用授权声明本人在导师指导下所完成的学位论文，学校有权保存其电子和纸制文档,可以借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容，可以向有关部门或机构送交并授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容。

对于保密论文,按保密的有关规定和程序处理.本学位论文属于：1. 保密，在年解密后适用于本声明；2.不保密。

研究生签名：导师签名: 日期: 年月日毕业论文基本要求1．毕业论文的撰写应结合专业学习，选取具有创新价值和实践意义的论题.2．论文篇幅一般为8000字以上,最多不超过15000字。

3．论文应观点明确,中心突出，论据充分，数据可靠，层次分明,逻辑清楚，文字流畅，结构严谨。

基于PLC的煤矿井下风门自动控制系统设计

• 161•基于PLC的煤矿井下风门自动控制系统设计义海能源有限责任公司大煤沟煤矿刘合山刘青亮针对煤矿井下风门存在的问题，设计一种基于PLC的风门自动控制装置，介绍了无压风门的结构，给出了风门PLC自动控制系统的组成及工作原理，分配了PLC输入输出地址，设计了PLC控制流程图。

该系统结构简单，安全可靠，提高风门自动控制的可靠性。

煤矿井下风门系统对于矿井通风和安全生产来讲都是至关重要的组成部分，目前很多煤矿井下风门采用人工控制方式，自动化程度低，劳动强度大，影响运输效率。

行人在关闭风门时冲击较大，容易出现风门伤人事故。

随着矿井信息化自动化水平的提高，煤矿井下风门自动控制显得尤为重要（[1]杨英兵,徐帅.现代化大型矿井气动风门的研究与应用[J].煤矿安全,2018,49(S1):49-52;[2]张立辉,张运增.补连塔煤矿井下同向气动式自动风门[J].煤矿安全,2017,48(S1):48-51;[3]肖琳.矿井用风门的自动控制系统设计[J].自动化应用,2013(6):92-94;[4]张俊.基于PLC的井下矿用风门自动控制系统设计[J].煤矿机械,2012,33(4):161-163）。

本文针对大煤沟煤矿井下风门存在的问题，设计一种基于PLC 的风门自动控制装置，适用于煤矿井下风门的自动控制，当行人和矿车通过风门时，风门电控装置实现风门的自动开启、关闭，同时实现闭锁功能。

1.无压风门结构及工作原理大煤沟煤矿井下风门采用无压风门，无压风门也称为压力平衡式风门，它通过机械连杆机构把风压转化为内力，当该机械连杆机开启时，保障风门的开启力与风压大小及风向无关，达到了平衡内外风压的目的（[5]刘志忠,聂立新,刘建慧.矿井自动风门智能控制系统设计[J].矿山机械,2012,40(8):24-27;[6]韩素媛,吴波.基于PLC的平衡式自动风门研究[J].科学之友,2013(1):11-12）。

无压风门主要用于煤矿井下进回风巷和主要进加风巷之间每个联络巷中，是目前所用风门的更新换代产品。

新型矿井通风控制系统的设计任务书

2.技术指标
（1）PLC容量和性能要与任务相适应；
（2）PLC运行速度要满足实时控制的要求；
（3）传感器接线形式要与PLC的I/O接口相匹配；
（4）系统具有手动/自动转换、在线监控及在现场调试、驱动通风机的电机过热保护，故障报警等功能。
二、毕业论文（设计）的基本要求
1.毕业设计报告：有400字左右的中英文摘要，正文后有20篇左右的参考文献，正文
本科生毕业论文（设计）任务书
年2月18日
题目名称新型矿井通风控制系统的设计
学生姓名
所学专业
学号
指导教师姓名
所学专业
职称
完成期限
一、论文（设计）主要内容及主要技术指标
1.主要内容
采用PLC控制技术对原有系统进行改造,设计矿井通风自动控制系统。研究内容包括系统结构和控制方案、控制系统硬件设计、控制系统软件设计。
6. 2009年5月18-6月5日（第14-16周）上交毕业设计报告，指导教师、评阅教师审查评阅设计报告，毕业设计答辩资格审查。毕业设计答辩，学生修改整理设计报告。
2.2009年2月23日-3月8日（第2-3周），指导并审核开题报告、设计方案和英文资料翻译。
3.2009年3月9日-4月12日（第4-8周），毕业设计单元部分设计。
4.2009年4月13日-4月19日（第9周），毕业设计中期检查。
5.2009年4月20日-5月17日（第10-13周），设计仿真、程序调试、线路板制作调试，整理、撰பைடு நூலகம்毕业设计报告。
中要引用5篇以上文献，并注明文献出处。
2.有不少于2000汉字的与本课题有关的外文翻译资料。
3.毕业设计字数在20000字以上。
4.结构图和电路图。
5.I/O地址表、梯形图或程序清单。

基于PLC的煤矿矿井新型通风控制系统设计和应用

1 绪论煤矿矿井通风系统是煤矿矿井安全生产的重要组成部分，煤矿矿井通风系统能否正常工作与矿井内工作环境条件、生产效率、安全生产密切相关。

随着我国政府对各行各业安全生产监管力度的不断加强，尤其对煤矿安全生产的要求越来越高，对煤矿矿井通风系统进行技术改造，提高其运行稳定性、可靠性、节能降耗等势在必行。

目前在煤矿矿井通风系统中，大多仍采用继电接触器控制系统，但这种控制系统存在着体积大、机械触点多、接线复杂、可靠性低、排除故障困难等很多的缺陷；且因工作通风机一直高速运行，备用通风机停止，不能轮休工作，易使工作通风机产生故障，降低使用寿命。

针对这一系列问题，本系统将PLC与变频器有机地结合起来，采用以矿井气压压力为主控参数，实现对电动机工作过程和运转速度的有效控制，使矿井通风机通风高效、安全，达到了明显的节能效果。

PLC控制系统具有对驱动风机的电机过热保护、故障报警、机械故障报警和瓦斯浓度断电等功能特点，为煤矿矿井通风系统的节能技术改造提供一条新途径。

2 系统结构和控制方案2.1 系统的设计功能本控制系统具有通风机组的启动、互锁和过热保护等功能。

与常规继电器实施的通风系统相比，PLC系统具有故障率低、可靠性高、接线简单、维护方便等诸多优点，PLC的控制功能使通风系统的自动化程度大大提高，减轻了岗位人员的劳动强度。

PLC和变频器与空气压力变送器配合使用，使系统控制的安全性、可靠性大大提高，也使通风机运行的故障率大大降低，不仅节约了电能，而且还提高了设备的运转率。

为满足矿井通风系统自动控制的要求，系统的具体设计要求如下：（1）本系统提供手动／自动两种工作模式，具有状态显示以及故障报警等功能。

（2）模拟量压力输入经PID运算，输出模拟量控制变频器。

（3）在自动方式下，当井下压力低于设定压力下限时，两组风机将同时投入工作运行，同时并发出指示和报警信号。

（4）模拟量瓦斯输入，当矿井瓦斯浓度大于设定报警上限时，发出指示和报警。

0481基于三菱PLC的矿井通风控制系统设计

目录1 引言 (2)1.1 矿井通风系统简介 (2)1.2课程设计的研究意义 (3)1.3 国内外发展的状况 (4)2 本课程要完成的任务及手段 (5)2.1本课题设计任务 (5)2.2设计思路 (5)3 设计系统各部分说明及功能 (7)3.1矿井主扇风机概述 (7)3.2控制核心PLC概述 (8)3.3变频器 (13)3.4显示部分触摸屏概述 (15)4 系统软件部分的设置 (17)4.1系统的启动与停止 (17)4.2瓦斯浓度控制 (19)4.3 空气压力的控制 (20)4.4变频器切换控制 (21)4.5 触摸屏通信程序 (22)总结 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录A硬件原理图附录B程序清单1引言1.1 矿井通风系统简介矿井通风系统是矿井通风方式、通风方法和通风网络的总称。

其通风系统的基本主要任务是：供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气呼吸的需要，冲淡井下有毒有害粉灰及空气，保证人员安全生存，调节矿井下的空气环境创造保证安全的工作环境。

矿井的通风系统是影响矿井安全生产的重要因素。

矿井通风系统可以分为不同的类型，其划分标准是不同的因素。

如根据瓦斯浓度、煤层自燃和高温因素等把矿井通风系统分为通俗一般型、相对降温型、防火型、排放瓦斯型、防火及降温型、排放瓦斯及降温型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯与防火及降温型几种，矿井内部通风的方式根据得到的风力的动力来源的不同，可分为自然和谐通风及自然风和机械辅助通风两种。

（1）自然通风：利用大自然气压的不同产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法叫做自然通风。

自然风压一般都比较小，且不稳定，所以《煤矿安全规程》规定：每一矿井都必须采用机械通风。

（2）机械通风：利用风扇电机运转产生的鼓风动力，从而致使空气在井下各个巷道之间互相流动的通风方法叫做机械通风。

采用机械通风的矿井，大自然风压也是必须要始终存在的，而且也并在各个时期内影响着矿井的通风工作，在通风管理工作中应给予充分重视。

基于PLC的井下矿用风门自动控制系统设计

32 /矿业装备 MINING EQUIPMENT基于PLC 的井下矿用风门自动控制系统设计□ 史朝辉同煤集团四老沟矿我国是一个矿业大国，在保证煤矿开采环境安全的前提下，提高煤矿生产效率成为了当前首要解决问题。

据调查，在实际开采过程中，矿用风门都是通过人工控制，在换岗期间很容易出现问题，导致煤矿开采出现异常。

自动化控制技术的出现，为该问题解决方案的制定提供了新的研究思路。

本文将选取PLC 作为核心控制器，开发一套适用于矿用风门控制的自动控制系统。

风门控制相关要求在对风门控制进行设计时，要求位于巷道内部的A 门与B 门均能够通过手动控制、远距离遥控、光电控制等方式打开。

如果两个门中有一个门处于打开状态，要求另外一个门必须处于关闭状态，不仅如此，在此期间，操作人员不可以打开处于关闭状态这个风门。

本文研究的风门主要有2个控制开关，其中一个开关是关门行程开关，另外一个开关是开门行程开关。

为了给工作人员和设备提供一个安全工作与运行环境，本次研究在设计风门控制系统时，添加了红外检测功能，当风门出现异常时，系统将自动发出警报，待风门恢复到正常状态以后，系统需要恢复到正常状态，因此，本次研究设置了报警复位功能按钮。

对于报警功能的风门控制，如果两个门中的一个门打开，此时系统发出语音提示“风门已经打开，请尽快从此门通过”；如果两个门中的一个门已经处于打开状态，工作人员要打开另外一个门，此时系统发出语音提示“前门已开，请内心等待，勿开此门”；如果风门发生故障，要求系统自动发出警报，并发出语音提示“风门出现故障，请抓紧维修”。

基于PLC 的井下矿用风门自动控制系统硬件设计PLC 型号的选取为了满足上述风门控制，本次研究选取型号为CPU224PLC 作为核心控制器。

该设备有10个输入口，9个输出口，并且能耗较低，满足系统开发需求。

PLC 设备输入信号与输出信号I/O 地址分配根据风门控制要求，本文为PLC 设备输入信号与输出信号分配如下I/O 地址，具体见表1和表2。

基于PLC的矿井通风机设计正文

目录第1章绪论 (3)1.1 课题研究的目的意义 (3)1.2 国内外研究状况 (4)1.2.1 国内研究状况 (4)1.2.2 国外研究状况 (4)1.3 课题的主要研究内容 (5)第2章通风系统结构及控制方案 (6)2.1 通风系统要求 (6)2.2 通风机控制方案 (6)第3章相关技术介绍 (8)3.1 PLC可编程控制器 (8)3.1.1 PLC简介 (8)3.1.2 PLC组成 (8)3.2 模拟量输入、输出模块 (9)3.3 PID算法 (9)3.4 变频调速技术 (10)第4章通风系统硬件的设计 (12)4.1通风系统硬件电路 (12)4.2I/O接线图 (13)4.3 元件选型 (14)4.3.1 传感器的选择 (14)4.3.2 风机的选择 (14)4.3.3 电机的选择 (15)4.3.4变频器的选择 (16)4.3.5 PLC的选择 (17)4.3.6 其他器件选型 (17)4.4 元件清单 (19)第5章软件设计 (20)5.1 系统流程图 (20)5.2 I/O分配表 (21)5.3 程序分析 (22)5.3.1 模拟量输入 (22)5.3.2 系统启动及停止 (23)5.3.3 工频、变频模式 (23)I石家庄铁道大学四方学院毕业设计5.3.4 风压的监控 (25)5.3.5 瓦斯浓度的监控 (28)5.3.6 温度的监控 (29)5.4 模拟调试 (30)5.4.1 自动模式程序调试 (30)5.4.2 变频器故障及复位调试 (32)5.4.3 风压监控程序调试 (32)第6章结论与展望 (34)6.1 结论 (34)6.2 展望 (34)参考文献 (35)致谢 (36)附录····························································································错误!未定义书签。

矿井通风机PLC控制系统技术规格书

矿井通风机PLC控制系统技术规格书1.PLC控制系统概述1.1、通风机PLC控制系系统为煤矿通风机电气部分的重要组成，应与其他配电设备同时招标，确定控制系统工程施工单位，明确施工方案，及时与设计单位及其他相关系统生产厂家沟通，协商施工细则。

1.2、通风机PLC控制系统由可编程控制器（PLC）构成（包括后台工控机及打印机）。

通风机采用PLC控制，监控系统应具有轴承温度、风机运行振动、风机风量、静压、全压、风速、风门开度、电源等状态和参数的自动监控、动态显示功能；有与全矿安全生产监控系统联网进行数据通信的接口；操作方式应具有自动、手动、遥控三种方式。

1.3、通风机的控制系统应能沟满足远距离起动和停止通风机，需要反风时能远距离控制反风的要求。

1.4、通风机控制系统应具有报警功能，当各种参数超过允许值时应能够依据超过允许值的大小发出报警信号或实现故障停机，信号应为声光兼备。

1.5、PLC可编程控制器是整个系统的控制核心，必须稳定、可靠、高速，采用高性能PLC，PLC 的I/O接口应有不少于20%的备用量，必须使用AB公司pactLogix产品。

2.控制系统操作方式：2.1、自动方式:风机具备了自动运行的必要条件，例如变频器起动柜没有故障、风机的控制系统没有故障报警、润滑系统、蝶阀控制回路没有故障等情况下可以进行自动方式运行。

操作员在操作站的工控组态软件运行窗口，选择处于远控待命状态的风机，然后按“起动”按钮，起动此风机，按“停止”按钮，停止此风机。

整个起停过程由自动运行程序控制。

2.2、手动方式:当PLC系统产生故障或调试设备时，不能进行自动运行程序控制时的应急起动方式。

此时，操作员通过变频器柜和开关上手动操作按钮，控制风机起停、蝶阀开闭、润滑站起停。

同样也可作为紧急停止使用。

用户如果在对风机运行工况有充分了解的基础上，可以直接就地操控本台风机的设备。

手动控制主要用于设备检修及试车2.3、遥控方式:在矿井调度室进行操作，通过监控网络将操作命令下达至通风机监控系统中，由PLC控制完成各种操作并检测反馈信号。

基于PLC的矿井通风控制系统设计

基于PLC的矿井通风控制系统设计摘要本文提出了一种基于PLC的矿井通风控制系统设计。

首先，对矿井通风控制的基本原理进行了介绍和分析；其次，结合矿井通风控制的特点，设计了系统的硬件和软件；最后，通过实验验证了系统的可行性和稳定性。

结果表明，该系统具有较高的控制精度和反应速度，能够有效地保障矿工的生命安全和矿井的正常运行。

关键词：PLC；矿井；通风控制；可行性；稳定性AbstractThis paper proposes a design of mine ventilation control system based on PLC. Firstly, the basic principles of mine ventilation control are introduced and analyzed; secondly, the hardware and software of the system are designed with the characteristics of mine ventilation control; finally, the feasibility and stability of the system are verified through experiments. The results show that the system has highcontrol accuracy and response speed, which can effectively ensure the safety of miners' lives and the normal operationof the mine.Keywords: PLC; mine; ventilation control; feasibility; stability1. 前言矿井通风控制是保障矿工生命安全和矿井正常运行的关键环节。

基于PLC的矿井通风机监控系统方案设计书23

毕业设计（论文）题目：基于plc的矿井通风监控系统的设计院系：电子工程系专业班级：电气104班指导教师：黄俊梅学生姓名：李青洲学号：100433423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 01.1选题的背景和意义 01.2 风机监控系统国内外研究状况 01.3矿井主通风机在线监测监控的展望 01.4本论文的主要工作和安排 (1)2 系统构成及各部分功能 (2)2.1矿井主扇风机 (3)2.1.1矿井主扇风机概述 (3)2.1.2风机主要技术指标 (3)2.1.3风机的特性曲线 (4)2.1.4风量的调节方法 (5)2.2可编程控制器的应用 (6)2.2.1 PLC概述 (6)2.2.2 PLC的基本构成 (6)2.2.3 PLC的工作原理 (7)2.3风机参数的检测 (7)2.3.1风压、风量参数的检测 (8)2.3.2振动参数的检测 (9)2.3.3电气参数的检测 (10)2.3.4电机轴承和定子温度检测 (10)2.3.5开关量检测 (11)2.4 变频调速 (11)2.4.1变频调速技术在矿井通风机上的应用概述 (11)2.4.2变频调速的基本原理 (12)2.4.3风机变频调速节能分析 (13)2.4.4变频器的结构 (14)2.4.5 PLC控制变频器的方式 (15)3 通信网络的实现 (16)3.1 风机自动化监控系统的整体结构 (16)3.2基于现场总线和工业以太网的控制系统 (17)3.2.1现场总线控制系统和以太网技术 (17)3.2.2现场总线与以太网的互连 (18)3.2.3网络的具体实现方法 (19)4 系统的硬件设计 (19)4.1系统硬件连接 (19)4.2主电路 (19)4.3控制电路的设计 (20)4.4 器件的选型 (23)4.4.1PLC的选型 (23)4.4.2变频器的选型 (23)4.5 变频器与PLC的连接 (24)4.6风量的控制算法 (24)4.6.1变频器输入值计算 (24)4.6.2 U-P和Q-P曲线的拟合 (26)5主通风机监控系统的软件设计 (27)5.1 PLC软件设计 (27)5.1.2子程序0和1程序流程 (29)5.1.3子程序2和3程序流程 (29)5.1.4子程序4程序流程 (30)5.1.5中断子程序 (31)5.2 组态软件设计 (32)5.2.1 KINGVIEW 6.52操作界面 (32)5.2.2煤矿主通风机在线监测系统主界面 (32)5.2.3 PLC控制变频器调速系统主界面 (33)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录 (36)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。

基于PLC的矿井通风机监控系统设计

基于PLC的矿井通风机监控系统设计【摘要】在煤矿的生产中，矿井通风系统作用极为重要，它是煤矿安全生产的重要部分。

而矿井通风机更为矿井通风系统的主要设备之一，所以针对这里的PLC控制的变频调速系统的设计和研究既能大大提高煤矿生产的机械化、自动化水平，又可以节省大量的电能，可以大大提高经济效益。

本文基于PLC对矿井通风机对PLC监测系统进行了设计。

【关键词】PLC控制；变频调速技术；矿井通风机1 系统的硬件设计1.1 主电路主电路中MA1、MA2为对旋式轴流风机的两台电机，交流接触器QA4、QA6控制MA1、MA2工频运行；交流接触器QA3、QA5控制MA1、MA2变频运行；QA1为主电路电源隔离开关；FA为主电路熔断器；BB1、BB2为电机MA1、MA2热继电器。

1.2 控制电路的设计在控制电路部分利用PLC进行控制可提高系统可靠性、节省大量的继电器、实现复杂逻辑控制及模拟量控制等。

控制系统为SiemensS7-200系列CPU226，同时外部扩展EM235和EM231模块。

控制系统接线。

1.3 变频器与PLC的连接以变频器的故障信号输出接PLC的I0.4端口，PLC的输出端口Q0.4与Q0.5接变频器的数字输入端DIN1和DIN3，用于变频器启动和停止控制。

压力传感器采集的信号经PLC处理后，由EM235模块的3口和5口输出，连接MM430变频器的AIN+和AIN-端口，进而控制两台电机的运行。

1.4 风量的控制算法通风机稳定运行时，风机的风量、风压、功率与转速有以下关系：Q1/Q2=n1/n2 ；P1/P2=（n1/n2）2 ；N1/N2=（n1/n2）2n1、n2—通风机调节前后的转速，r/min；P1、P2—通风机转速调节前后的风压，Pa；N1、N2—通风机转速调节前后的功率，W。

风机工频运行时在稳定工作区出气静压为88.2一2296.0Pa，风机管道出气风量为1.50-2.66m3/s设某井下工作要19人，每人每分钟需出气风量5m3/s，可算出要求的出气风量为Q=1.6m3/s。

基于PLC的煤矿矿井通风控制系统设计【开题报告】

开题报告电气工程及其自动化基于PLC的煤矿矿井通风控制系统设计一、课题研究意义及现状据统计,我国煤矿事故因瓦斯爆炸死亡人数是世界上主要采煤国家，死亡总人数的4倍,百万吨煤死亡率是美国的近20倍、印度的12倍。

地面空气进入井下后,因发生物理和化学两种变化,使其混入了有毒性、窒息性和爆炸性的气体和粉尘,为创造井下良好的工作环境、防止各种伤害和爆炸事故,保障井下人员身体健康和生命安全,对通风设施进行系统化管理和监控的工作显得尤为重要。

矿井通风系统主要是为了解决矿井内空气的流通问题,使在井下作业的矿工能够正常工作并使有害气体能够及时地疏散到矿外大气中去。

矿井主通风机通风机是矿井通风系统的核心设备，因此自然成为风机监测系统的首要监测对象。

鉴于通风作业在煤矿安全生产中占据的至关重要的地位与作用，在通风系统的设计中都毫无例外地体现了系统冗余的思想，即重复配置两台相同的通风机组，互为备用，确保通风作业的不间断性。

本次研究的课题是利用PLC技术来实现煤矿矿井通风控制系统的设计。

PLC是以嵌入式CPU为核心，加上输入、输出等模块。

由于风机需要高可靠性，所以对使用的下位机系统的可靠性作为选取的主要参数。

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。

从PLC 的机外电路来说，使用PLC 构成的控制系统，与同等规模的继电器系统相比，电气接线已减少到数百甚至数千分之一，因此故障率也就大大降低了。

此外PLC 带有硬件故障自我检测功能，出现故障可以报警，在上位机软件中也编写了外围器件的故障自诊断程序，使外围电路也获得故障自我保护。

这样就使整体控制系统具有很高的稳定性。

二、课题研究的主要内容和预期目标1、主要内容主要研究内容是利用PLC技术设计一个矿井通风系统监测控制模块。

主要包括PLC检测系统和上位机组态软件系统两个部分，其中PLC 测控系统能够实现对主通风机温度，风洞，电气等参数进行实时采集，并将上位机软件传来的控制命令传至电机，风门等被控对象；而上位机组态软件系统要求将PLC 测控系统采集的实时数据按照生产实际在上位机上进行显示，使工作人员简化工作，并能达到远程监控的目的，同时将用户的控制命令传给PLC测控系统。

基于三菱PLC矿井通风监控系统的设计——文献综述

20 届本科毕业设计（论文）文献综述题目基于三菱PLC矿井通风机监控系统的设计学院年级专业班级学号姓名指导教师职称一、课题背景意义煤矿矿井通风系统能否正常工作与矿井内工作环境条件，生产效率，安全生产密切相关。

随着我国政府对各行各业安全生产监管力度的不断加大，尤其对煤矿生产的安全要求越来越高，对煤矿矿井通风系统进行技术改造，提高其运行稳定性，可靠性，节能性等势在必行。

我国煤矿的重、特大瓦斯事故所造成的井下人员大量伤亡均源于通风系统抗灾能力不足致使正常生产时的分区通风在瓦斯爆炸条件下受到破坏爆炸气体进入了爆源以外的广泛区域使其他通风分区乃至全矿井下的人员中毒死亡。

煤矿安全规程对煤矿通风有严格的要求和限制特别在高突矿井明确禁止使用串联通风。

因此以各采掘工作面为核心的分区通风成为了煤矿通风的基本规定和实践。

在矿井灾变条件下维持正常分区通风的能力是评价矿井通风系统抗灾能力的基本考虑因素。

除巷道布置这一重要但难以调整的因素之外分区通风及风量分配调节主要依靠于风门、风窗等通风设施的应用其类型、数量、分布上的合理性是影响通风系统合理性的基本因素扇风机及通风构筑物受矿井生产活动及灾变影响而失去原定功能时矿井通风维持在合理水平上的能力则是通风系统可靠性的重要标志。

二、课题的主要任务和目标本论文设计的主要任务是针对矿井通风系统中主扇风机的运行的控制。

通过对通风机电机定子温度的实时监控，良好的掌握风机电机的工作状态，保证风机能正常的工作，在风机出现工作疲软或者效率降低的情况下切换风机的运行，达到整个通风系统的稳定运行，从而为井下工作创造良好的环境，保证生产的安全。

同时还通过传感器对井内空气压力，瓦斯浓度等数据进行实时的监控，以保证安全的工作条件，减少事故的发生。

同时使用触摸屏对系统进行控制，监控，提高了系统的稳定性及可视性。

其中通过变频器对电机速度的调节达到调整风机转速的目的，最终实现风量的调节，根据风量和风压的调节能使在节能和提高风机效率方面性能大大提高。

(完整word版)基于PLC的矿井通风控制系统设计

目录1 引言 (1)2 设计方案的拟定 (1)3 系统的结构及工作原理 (1)3。

1 系统的结构 (1)3.2 系统的控制原理 (2)3.3 系统的运行方式 (3)3.4 变频调速原理 (3)3.5 PID调节原理介绍 (4)4 提高通风机装置综合效率 (6)4.1 风机调速 (6)4。

2 调整轴流风机叶片安装角度 (7)4.3 更换电机 (7)4.4 采用“子母”风机 (8)5 硬件的设计 (8)5.1 PLC类型的选用 (8)5。

2 变频器类型的选用及接线方式 (9)5.3 瓦斯传感器的选择 (9)5。

4 压力传感器的选择 (10)5。

5 变送器的选择 (10)5。

6 电机的选择 (11)5.6 电源的供电方式 (11)5.7 故障处理及保护功能 (12)6 软件的实现 (13)6.1 PLC的I/O分配 (14)6。

2 PLC接线图 (14)6。

3 程序控制流程图 (15)6.4 程序的调试、测试和监控 (16)6。

5 上位机联机调试 (17)6。

6 软件操作应注意事项 (17)7 结束语 (18)谢辞 (18)参考文献 (18)附录1 程序清单 (20)1 引言矿井通风控制是井下采、掘行业必不可少的环节，特别是在瓦斯浓度要求严格的作业面，井内的通风状态以及瓦斯气体含量对工作人员来说非常重要。

因此，矿井通风的控制具有重要的理论意义与实际意义，近年来受到格外关注。

所谓通风控制，主要是针对矿井风流的控制，通过对通风机进行调速来控制风流状态。

在通常状况下，井下环境恶劣且风流压力受各种扰动影响而变化无常、难以把握。

原先用人工进行通风控制，由于无法每时每刻对矿井的风量进行准确的定位监测，很难准确控制风机的启停；并且出现故障多，可靠性差，给维修带来很大的麻烦。

以往通风控制系统中有很大一部分通风电机是不变速拖动，不变速电机的电能大多消耗在适应风量的变化而频繁的开停风机中，这样不但使电机工作在低效区、减短电机的使用寿命,而且电机的频繁开停使设备故障率很高，系统的维护、维修工作量较大；另一方面,由于风量的随机性，所使用的风量是动态的，采用传统方法难以保证通风的实时性。

基于PLC的矿井通风控制系统设计

本科毕业设计（论文）通过答辩优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！摘要本文介绍了一种基于PLC的矿井通风控制系统，以瓦斯浓度为主控参数，通过PLC控制变频器实现变频调速，调节通风电机转速实现最优控制，达到安全监控与节能的目的，可以有效地解决以前矿井通风控制负荷波动大、系统故障率高、能源浪费严重等一系列问题。

同时，系统具有自动和手动两种控制方式，便于对系统进行维护，并能通过应用软件对矿井通风控制系统进行监控和远距离控制，提高效率，从而实现自动控制。

关键词：PLC，变频调速，自动控制PLC-based mine ventilation control system designAbstractThis paper introduces a PLC-based control system of the mine ventilation, gas concentration of the control parameters, by PLC control achieving VVVF inverter and motor speed regulation of ventilation to achieve optimal control, achieve security monitoring and energy efficiency. It can be effectively addressed mine ventilation control load fluctuations, the system failure rate is high and the serious waste of energy and other issues. Meanwhile, both manual and automatic control system to facilitate maintenance of the system repair, Application software and pass on mine can be controlled by application software. Improve efficiency, so as to achieve automatic control.Keywords: PLC, Speed Regulation by Frequency Variation, Automatic Control1目录1 引言 (3)2 设计方案的拟定 (3)3 系统的结构及工作原理 (4)3.1 系统的结构 (4)3.2 系统的控制原理 (4)3.3 系统的运行方式 (5)3.4 变频调速原理 (6)3.5 PID调节原理介绍 (7)4 提高通风机装置综合效率 (9)4.1 风机调速 (9)4.2 调整轴流风机叶片安装角度 (10)4.3 更换电机 (10)4.4 采用“子母”风机 (11)5 硬件的设计 (11)5.1 PLC类型的选用 (11)5.2 变频器类型的选用及接线方式 (12)5.3 瓦斯传感器的选择 (12)5.4 压力传感器的选择 (13)5.5 变送器的选择 (13)5.6 电机的选择 (14)5.6 电源的供电方式 (14)5.7 故障处理及保护功能 (16)6 软件的实现 (17)6.1 PLC的I/O分配 (17)6.2 PLC接线图 (18)6.3 程序控制流程图 (18)6.4 程序的调试、测试和监控 (19)6.5 上位机联机调试 (20)6.6 软件操作应注意事项 (21)7 结束语 (21)谢辞 (22)参考文献 (22)附录1 程序清单 (24)21 引言矿井通风控制是井下采、掘行业必不可少的环节，特别是在瓦斯浓度要求严格的作业面，井内的通风状态以及瓦斯气体含量对工作人员来说非常重要。

基于plc的矿用通风机监控系统的设计

学号10212410310毕业设计（论文）基于PLC的矿用通风机监控系统的设计教学系：信息工程系指导教师：专业班级：自动化1103学生姓名：二零一四年五月毕业设计(论文)任务书学生姓名专业班级自动化1103 指导教师工作单位设计(论文)题目基于PLC的矿用通风机监控系统的设计设计（论文）主要内容:1、设计矿用通风机监控系统的总体方案；2、设计系统的硬件电路；3、设计系统的程序；4、运行系统并调试。

要求完成的主要任务及其时间安排:毕业设计(论文)开题报告井田边缘，通风设备的管理由于风量参数不能实现在线监测而成为煤矿自动化管理的薄弱环节。

而且大部分厂家只对设备进行简单的点测，或是对风机进行简易的诊断，可想而知其风机的不可靠性。

近几年来，才陆续有几家大中型企业开始安装专用检测诊断设备对风机进行了长期检测，可以看出，我国自动化工艺与国外还是存在着一定的距离。

2．基本内容和技术方案：图1 控制结构图基本内容：1实现信号采集与实时监测，包括风机的运行状态、故障状态、负压、流量、轴承振动、轴承温度、定子温度、电压、电流、功率、效率等。

2控制系统能实现风机手动和自动变频运行的切换，使风机处于工频或变频运行状态。

在变频运行时，该系统能根据压力传感器的模拟量输入，经PLC内部运算，计算出系统满足安全生产所需的风量大小对应的变频器输入电压值，经扩展模块模拟量输出控制变频器自动调整风机的转速。

3本系统能实现多种报警功能，如风机定子，轴承温度超限，电动机振动异常报警，以及变频器出现故障及时报警，及时处理的功能。

4 用工程制图软件绘制系统主电路图和PLC及扩展模块接线图。

5 用STEP7-Micro/WIN编程软件编出PLC梯形图。

3．进度安排：第1-2周布置毕业设计任务书，查阅文献资料，了解设计选题的主要内容；郑重声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

基于PLC的矿井通风机监控系统设计

基于PLC的矿井通风机监控系统设计随着科技的不断发展，我们的生活方式和生产方式都发生了翻天覆地的变化。

其中，自动化技术作为一项重要的技术在现代化的生产管理中发挥着极为重要的作用。

在工业生产中，矿井是一种特殊的生产环境，由于其特殊性质其支撑起了许多工业企业的生产。

在矿山生产中，矿井通风是非常关键的环节，因为它可以起到保障矿工生命安全、维护矿井设备的良好运行等多种功能。

因此，设计一套基于PLC的矿井通风机监控系统，可以提高矿井通风机的工作效率、降低能源消耗和提高企业的生产效益，同时也可以保障矿工生命安全。

本文就对基于PLC的矿井通风机监控系统进行一番探究。

一、矿井通风机基础知识1. 通风机的类型通风机是指将空气通过机械设备强制送出或吸入所需要的机器设备。

按照其分类方法，通风机主要有离心式通风机、轴流式通风机和斜流式通风机。

其中，离心式通风机、轴流式通风机是矿山生产中常用的通风机型号。

2. 通风机的参数通风机的性能参数主要包括电压、功率、电流、频率、转速、张力等。

3. 通风机的运行原理在矿井生产过程中，通风机是通过转动叶轮将风压进行传送的，从而起到通风作用。

在发动机正常工作的时候，强制空气进入通风管道，并将废气泵出通风管道，从而起到保障矿工生命安全的作用。

二、基于PLC的矿井通风机监控系统设计方案为了保障矿工和矿企之间的生产关系，在矿井生产中，需要对矿井通风机进行监控。

基于PLC的矿井通风机监控系统可以大大提高矿山生产的生产效率、节约能源和保障矿工生命安全。

基于PLC的矿井通风机监控系统设计方案如下：1. 硬件设计硬件设计方案主要包括PLC控制器、传感器、培养管、执行器、显示器和人机界面。

其中，PLC控制器作为矿井通风机监控的核心，通过进行数据采集和控制实现矿井通风机自动监控和控制。

传感器主要用于检测矿井通风机的电流、温度、振动、功率等参数的变化，从而判断矿井通风机是否出现故障。

培养管是通风系统中的一个非常重要的组成部分，它可以帮助矿工监测空气质量、湿度和气量等指标，从而降低空气因突发事件而造成的危险。