基于三菱PLC矿井通风监控系统的设计文献综述.doc

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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

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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。

本控制系统具有通风机组的启动、互锁和过热自动切换等功能。

因设计系统中使用了PLC所以与使用常规继电器实施的通风系统相比，具有故障率低、可靠性高、接线简单、维护方便等诸多优点，PLC的自动控制功能和程序话工作方式使通风系统的自动化程度大大提高，降低了岗位人员的劳动强度。

PLC和变频器与空气压力变送器，以及瓦斯浓度检测器的配合使用，使系统控制的可靠性和安全性一级稳定性大大提高，降低了通风机运行的成本，不仅节约了电能，而且还提高了设备的运转率。

三、矿井通风机的特点及分类

地面主扇风机其整体性好，并且采用内置防爆电机拖动,不受外界干扰。

风机的主要特点是：

浴炉。

盐浴炉是以熔融盐为加热介质将工件浸入盐浴内加热的一种工业浴炉。

工作范围较广。

可以完成各项热处理工艺，如局部加热、淬火、回火、正火和化学热处理等。

在浴炉中，工件与液体介质相接触，进行对流换热，换热系数大。

工件不与外界空气相接触，始终处于盐浴内，而在出芦是会有一层盐膜附着在工件上，因而不易被

1、本设计采用电机与叶轮直联的方法，简化了传动结构，改变了当前煤矿抽出式轴流风机全部采用皮带轮传动或长轴传动的复杂结构，使维修和操作方便。

2、本设计配套电机为YB系列的YBFe派生系列，隔爆型三相异步电机。

电机置于全封闭型，并具有一定耐压强度的密闭散热罩中并于外界非瓦斯气相通。

使电机始终处于无瓦斯空气之中运行，起到了双重隔爆效果。

3、风机与扩散器之间设置后导叶，以提高静压效率，使得节能效果显著。

与目前使用的局扇群相比，可节电六倍，与离心式风机相比可节电40%。

  4、该机可以反转反风，不必另设反风道，具有节约基建投资和反风速度快的优点。

  5、叶轮的叶片安装角度可以调整，其范围为：

30度、33度、36度、39度、42度五个角度级。

在使用同一规格风机中，可根据生产扩大的要求来调整叶片安装角度。

  6、该机配置了防止摩擦火花装置，确保了整机安全防爆性能。

  7、该机采用特殊设计，性能曲线无驼峰，在任何网络阻力情况下，均能稳定运行。

四、课题实现的基本要求

通过启动按钮启动系统后，空气和瓦斯传感器开始监测井下工作环境，同时控制变频器1开始运行，1#风机开始工作，同时定子温度传感器监测1#风机电机定子温度，并通过温度变送器将定子温度的模拟值转换为标准的模拟信号4-20Ma，并且送至PLC模数转换模块FX2N-4AD中，FX2N-4AD将送达的标准模拟信号转换为PLC可以读取的二进制形式的数字语言，并且通过程序设定，将此温度值与预先设置的温度值进行比较，并且送至触摸屏一个信号进行显示使用。

若改温度值大于预先设置的温度值，说明风机温度过高，系统通过程序的运行自动切换2#风机变频器运行，2#风机开始工作，同时1#风机停止运行。

当2#风机电机定子温度达到预设值时再次切换1#风机，如此循环往复，使两个风机轮流投入工作。

保证整个系统的稳定运行。

风机运行的工作过程中，空气压力压力传感器与瓦斯浓度检测器也通过变送器将其检测值送人PLC中进行运算及格式转换，当空气压力低于预设值时，同时强制两风机同时工作增大鼓风量，直至空气压力大于设定值，当瓦斯浓度值高于设定值时，切断井下电源，保证安全，同时通过触摸屏以及报警器输出报警信号。

五、主要完成任务：

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、轴承温度、定子温度、电压、电流、功率、效率等。

2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，瓦斯浓度过高报警，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用三菱FX2N编程软件编出PLC梯形图。

6模拟风机运行情况，用步科触摸屏软件绘制煤矿主通风机在线监测系统主界面和PLC控制变频器调速系统主界面。

瓦斯浓度、风压、轴承温度等监控量的趋势曲线、超限报警和数据报表功能

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学生（签名）