基于PLC控制的局部通风机变频调速系统的研究
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摘要
在煤矿的安全生产中,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。而矿井局部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。
本文以实验室的一台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,对该矿井局部通风机进行了PLC控制的变频调速系统的设计和研究。首先,根据局部通风机的实验特性曲线和控制功能要求,选择了合理的系统控制方案;然后,根据选定的控制方案,设计了系统的控制电路,并对PLC、变频器、传感器等硬件进行了选型配置和接线;接着,在研究风量和瓦斯浓度控制算法的基础上,利用STEP 7-Micro/WIN4.0编程软件完成了系统PLC控制程序的设计;再然后,根据矿井局部通风机监控系统的功能要求,结合组态王软件和PLC的应用,完成了局部通风机监控系统的设计;再接着,对系统中的MM430变频器进行了快速调试参数的设置,并总结了MM430变频器的故障诊断和排除方法;最后,对整个控制系统的运行进行了模拟调试实验,包括风量控制的模拟调试实验,瓦斯浓度控制的模拟调试实验和监控系统的模拟调试实验。
通过实验室的模拟调试实验,证明了该控制系统能根据管网阻力和掘进面上瓦斯浓度的变化,自动调整风机的转速大小,满足掘进巷道中安全生产所需要的风压风量。另外,设计的监控系统可以实现局部通风机运行的在线控制,以及对风机风压、瓦斯浓度、风机转速等监控量进行实时监测。同时,该控制系统还具有较好的故障报警及处理功能。
As the key component of coal mine safety,mine ventilation system plays an important role in coal mine safety.It is one of the main equipments in the system.So research and design of its variable frequency speed regulation system with PLC control have good economic benefits.It not only improves the mechanical and automatic level of coal production,but also saves large electrical energy.
Taking a laboratory counter-rotating axial fan as control member,this paper researched and designed its frequency control system combining PLC control technology,frequency control technology and configuration monitoring technology. Firstly,the paper choosed rational system control scheme based on experimental performance curves and control requirements of mine local ventilator.Then control circuit was designed on the scheme.At the same time,hardware like PLC,converters, sensors and so on was distributed and connected.Based on the research of air and methane control algorithm,the PLC control program of system was designed with STEP7-Micro/WIN4.0.After that,according to functional requirements of system,the monitoring system of mine local ventilator was designed with PLC and Kingview.And then the quick-debugging parameters of MM430 converter were set up in system. Some methods of fault diagnosis and exclusion for MM430 converter were generalized. At last,simulation debugging experiments of nmning system were finished.It contained air-control simulation debugging experiment,methane-control simulation debugging experiment and simulation debugging experiment of monitoring system.
It was proved that the control system can adjust fan speed to meet wind pressure and rate in heading laneway through simulation debugging experiments in laboratory according to the change of pipe network drag and methane density.Besides,the designed monitoring system can control on-line running of local ventilator.It can also monitor the wind pressure,methane density,fan speed and so on.Meanwhile,the control system had good function of fault warning and treating.
本文以实验室的一台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,对该矿井局部通风机进行了PLC控制的变频调速系统的设计和研究。首先,根据局部通风机的实验特性曲线和控制功能要求,选择了合理的系统控制方案;然后,根据选定的控制方案,设计了系统的控制电路,并对PLC、变频器、传感器等硬件进行了选型配置和接线;接着,在研究风量和瓦斯浓度控制算法的基础上,利用STEP 7-Micro/WIN4.0编程软件完成了系统PLC控制程序的设计;再然后,根据矿井局部通风机监控系统的功能要求,结合组态王软件和PLC的应用,完成了局部通风机监控系统的设计;再接着,对系统中的MM430变频器进行了快速调试参数的设置,并总结了MM430变频器的故障诊断和排除方法;最后,对整个控制系统的运行进行了模拟调试实验,包括风量控制的模拟调试实验,瓦斯浓度控制的模拟调试实验和监控系统的模拟调试实验。
通过实验室的模拟调试实验,证明了该控制系统能根据管网阻力和掘进面上瓦斯浓度的变化,自动调整风机的转速大小,满足掘进巷道中安全生产所需要的风压风量。另外,设计的监控系统可以实现局部通风机运行的在线控制,以及对风机风压、瓦斯浓度、风机转速等监控量进行实时监测。同时,该控制系统还具有较好的故障报警及处理功能。
As the key component of coal mine safety,mine ventilation system plays an important role in coal mine safety.It is one of the main equipments in the system.So research and design of its variable frequency speed regulation system with PLC control have good economic benefits.It not only improves the mechanical and automatic level of coal production,but also saves large electrical energy.
Taking a laboratory counter-rotating axial fan as control member,this paper researched and designed its frequency control system combining PLC control technology,frequency control technology and configuration monitoring technology. Firstly,the paper choosed rational system control scheme based on experimental performance curves and control requirements of mine local ventilator.Then control circuit was designed on the scheme.At the same time,hardware like PLC,converters, sensors and so on was distributed and connected.Based on the research of air and methane control algorithm,the PLC control program of system was designed with STEP7-Micro/WIN4.0.After that,according to functional requirements of system,the monitoring system of mine local ventilator was designed with PLC and Kingview.And then the quick-debugging parameters of MM430 converter were set up in system. Some methods of fault diagnosis and exclusion for MM430 converter were generalized. At last,simulation debugging experiments of nmning system were finished.It contained air-control simulation debugging experiment,methane-control simulation debugging experiment and simulation debugging experiment of monitoring system.
It was proved that the control system can adjust fan speed to meet wind pressure and rate in heading laneway through simulation debugging experiments in laboratory according to the change of pipe network drag and methane density.Besides,the designed monitoring system can control on-line running of local ventilator.It can also monitor the wind pressure,methane density,fan speed and so on.Meanwhile,the control system had good function of fault warning and treating.
引文
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[13]张凤旺,彭担任.通风机变频调速研究及其应用[J].风机技术,2004(5):44-52
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