基于PLC技術的煤礦通風機控制系統研究

周林元

摘要：煤礦主通風機是煤礦的主要安全設備，關系到煤礦的安全生產。但是我國煤礦主通風機自動化程度不高。本文以煤礦主通風機為控制對象，利用先進的PLC技術，結合上位機設計出一套完善的控制系統，不僅對該礦的主風機實施24小時運行控制，還會不間斷地對主風機的主要參數進行實時監控，保障系統運行的可靠性。

關鍵詞：通風機；控制系統；PLC；自動化

中圖分類號：TD441 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0001-01

煤炭在我國能源結構中占比較大，雖然相對于早些年有所下降，但是仍作為主要能源保障生產和生活。隨著各個礦井生產推進，工作面延伸，作業范圍加大，對風機運行能力要求不斷提高，原有的主風機往往成為制約煤炭企業發展的主要障礙。因此，必須通過提高煤礦通風機的自動化水平和運行效率，才能實現煤礦的安全生產。

礦用動葉可調軸流風機中動葉調整關鍵部件是葉片上的調節部件和液壓部件。在風機工作的時候，通過液壓機構調整葉片角度來調節風量。相對于傳統的離線調節角度的風機，葉片在線可調，不僅降低了調整的工作程序，還可以實現風機的輕載或空載啟動，防止產生較大的變化電流，同時可以提高風機的效率，降低能耗。

1 煤礦通風機的控制方法

風機電機運行并達到全速穩定后，才能對葉片角度的調整。風機停車前，風機角度必須處于零位。在進行葉片角度調整，時伺服電機的控制信號通過驅動桿傳送到外調節臂，外調節臂又通過調節軸把相對位移傳送到調節機構中的調節軸，調節軸通過拉叉傳送到旋轉油封，最后驅動調節閥。在葉片角度調整的過程中，調節閥活塞在液壓油缸中移動，引起液壓缸的活塞移動，最終形成相對于調節閥的新平衡點。液壓系統中的液壓油缸驅動輪轂調節盤發生相對應的位移，通過滑塊把位移傳送給調節臂及葉片，最終調整了葉片角度。

2 風機控制系統的控制要求

（1）煤礦主通風機的工作情況需要由監控系統實現在線實時監測的功能，可正常的順序起、停控制。

（2）系統控制方式有集控、自動、手動、檢修等控制方式。

（3）動態顯示功能。上位機主界面通過動畫畫面虛擬風機實時運行狀態，以及工藝流程中主要設備的狀態，包括風門的位置狀態等。通過動態顯示功能將實時監測風機參數變化趨勢，同時可顯示歷史趨勢曲線，用于掌握風機整體運行狀況，便于隨時發現風機系統故障。

（4）監測數據存儲及查詢功能。系統定時存儲電機功率、電壓、電流、風量、風壓、振動、各部分溫度等風機運行參數，為管理單位和管理人員查閱、分析相關運行參數提供條件。

（5）事故報警及追憶功能。可及時顯示運行過程中的各種故障，并發出和記錄各種故障和報警信號，同時還保存各種運行的參數，可以隨時查詢相應時間段各種參數的值，以及某個時間段里面的變化趨勢。再者，系統會為對各種參數設定不同的預警和告警值。

（6）控制功能。操作人員能夠在上位機操作界面上，遠程操作風機的各部分設備運轉情況，并實時監測風機運行信息。

3 PLC控制系統的硬件和軟件設計

3.1 硬件設計

本通風機控制系統是由控制主站PLC和監控工業控制上位機構成的二級輻射式控制系統。風機控制系統的控制核心采用的西門子S7-300 PLC，它承擔著信號檢測，各種控制、顯示報警及操作功能。通風機房控制室設置的上位機，采用工業以太網通訊方式進行通訊。上位機完成系統的監控、操作、顯示等功能。通過與煤礦礦井調度室或機電設備管理服務器進行通訊的監控系統進行工業以太網完成數據共享交換，系統還可以接受礦調度室或機電管理部門的調度指令控制。

3.2 軟件設計

本系統軟件設計是在北京昆侖通態公司推出的MCGS開放式的DCS系統平臺上來解決用戶的實際工程問題。把各種信息進行處理，通過動畫虛擬顯示，各種參數的實時、歷史曲線的方式顯示，以及查詢報表的輸出等方式來實現的。將現場總線與主機網絡進行數據通信，上位機能通過現場總線對從機進行實時監控、參數設定與控制。在風機的調試過程中，對風機的集控、自動、手動、檢修等多種控制方式及“一鍵倒臺”等功能都做了調試，控制系統都達到了各項技術要求，風機各部分動作靈敏可靠，無異常現象發生，達到設計目的。

4 結語

通過PLC技術對通風機控制系統的進行改造升級，設計出一套完整的控制系統，通風系統運行過程穩定、可靠，處理效果也取得了可喜的成績。這次改造采用了西門子S7-300 PLC，以MCGS開放式的DCS系統平臺完成煤礦主通風機軟件設計，對煤礦主通風機控制系統進行改造升級。

參考文獻

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