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1、图书分类号: 密 级:题目:基于PLC的矿井通风机系统设计及其组态监控信息工程学院电气工程及其自动化学生姓名 班 级 学院名称 专业名称 指导教师学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。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注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期：年_月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在 学习期间所完成的学位论文的知识产权归
2、所拥有。有权保留并向国家有关部 门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借 阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分 内容提交至各类数据库进行发布和检索，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。论文作者签名： 导师签名：日期：年 月 日日期：年 月 日基于PLC的矿井通风机系统设计及组态监控The Design of Mine Ventilator System AndConfiguration Monitoring Based on PLC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
3、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，对矿井通风机进行丫 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成。卜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
4、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 來，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Y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。PLC控制；变频调速技术；矿井通风机AbstractIn the process of coal mine s
5、afety production. The mine ventilator is one of the main equipment of mine ventilation system，thus to variable frequency speed control system of PLC control design and research，not only can greatly improve the level of mechanization and automation of production in coal mine，still can save a lot of e
6、lectricity，has high economic benefit.Mainly include the monitoring and control system for coal mine main ventilator performance test fan and fan air volume adjustment control two parts. In this paper, a mine for screw axial flow fan as control object, and combining with PLC control technology and fr
7、equency conversion speed regulation technology and configuration monitoring technology，PLC control for mine fan design and research of condition monitoring and frequency control of motor speed.Monitoring system consists of upper machine and lower machine design patterns. Under a machine adopts high
8、reliability of the programmable logic controller，through a variety of sensors and power acquisition unit for real-time monitoring the ventilators performance parameters and status parameters and electrical parameters of the motor and can realize remote communication. PC application of Beijing and co
9、ntrol technology development KINGVIEW6.52 configuration software to write the man-machine interface，the fan working process in the form of intuitive screen display， data acquisition and display，key data record and alarm，data storage and report output production，to provide good interface to the opera
10、tor，completed the wind room unattended automation monitoring and management of the design and transformation.Keywords:In a variable air volume system, mainly compares the damper adjustment and frequency conversion adjustment，show that the inverter control system can not only make the fan work in hig
11、h efficient area，and its energy saving effect is better than other adjustment methods，has the very important application prospect. Fan regulation control motor speed is controlled by PLC + inverter air volume control. At the same time，this paper also studied the air volume adjustment algorithm.PLC c
12、ontrol; Frequency Control of Motor Speed Technology;Mine Ventilator目录 IAbstractII1引论42系统构成及各部分功能52.1矿井主扇风机52.2 PLC 概述73通信网络的实现83.1风机自动化监控系统的整体结构83.2基于现场总线和工业以太网的控制系统93.2.2现场总线与以太网的互连94系统的硬件设计H4.1系统硬件连接n4.2主电路114.3控制电路的设计n4.4器件的选型144.5变频器与PLC的连接154.6风量的控制算法165主通风机监控系统的软件设计195.1 PLC软件设计195.2组态软件设计235.
13、2.3 PLC控制变频器调速系统主界面25 语26 i射27主要参考文献28P付 291引论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。由于井下工作环境恶劣，主通风 机工作电压较高，电流较大，出现故障的概率也较大。一旦发生故障，将会对整 个矿区的生产和安全造成重大影响。因此，有必要建立一套功能完善的自动监控 系统，实现矿井主通风机性能及状态的在线实时监测，以便在生产过程中及吋掌 握主通风机的运行参数和状态，这也是主通风机控制系统的发展方向。据统计， 煤矿事故70%以上是由于通风设备故障、通风管理不善等所造成。随着煤矿生产 规模的
14、扩大、生产效率的提高，井下通风系统对通风设备的监测监控也必须提出 了更高的要求。利用设备在线监测监控等相关技术，实时调节风机运行状态，及 早发现故障隐患十分必要。高压变频技术、智能控制技术、传感器技术、现场总 线技术以及工业以太网技术的迅速发展，为满足煤矿生产的上述要求提供了可能。 本监控系统就是在此背景下提出的。2系统构成及各部分功能本论文设计的矿井主扇风机的监控包括风机运行状态的监测和风机风量的 调节两部分。本系统中风机运行状态的监测以工控领域的可编程控制器（PLC）和 组态软件为核心，以标准控制柜作为信号采集和控制输出装置，辅以传感器、中 间继电器和其它辅助设备构建整个监控系统。通过的煤
15、矿主通风机的计算机监控 管理系统，实现了通风机的计算机实时监控以及通风机房与工业以太网和煤矿安 全监控网络系统的信息共享。风机风量的调节中引入变频器对风机风速的调节，据所需风量和风压大小通 过变频器来调节风机的转速在节能和提高风机效率方面具有无与伦比的优点，还 能实现风机的软启动和保护等要求。2.1矿井主扇风机2.1.1矿井主扇风机概述矿井通风机按结构来分，有离心通风机和轴流通风机，FI前矿上使用最多的 是轴流通风机。轴流通风机是气体沿轴向进入旋转叶片通道，由叶片与气体的相 互作用，使气体被压缩并沿轴向排出的通风机。在两级的轴流通风机中，有一种 性能比较好的轴流通风机一对旋式轴流通风机，它的一个叶轮装在另一个叶轮的 后而，同时两个叶轮的旋转方向彼此相反。它具有结构尺寸短，效率高，反风性 能好的特点。i前矿井中主扇风机大部分采用对旋式轴流风机。本论文中采用某实验风机，其技术参数如下表2.1所示：表2.1技术参数风机基本性能参数转速(r/min)风量(m3/h)全压（Pa）效率（）直径（mm）29005400-90001200-24008
