基于PLC的矿井通风控制系统设计.pdf

数控技术 基于 P L C的矿井通风控制系统设计 王静 榆林学院 榆林陕西 7 1 9 0 0 0 摘要 在煤矿生产中， 矿井通风控制 系统起着举足轻重的作用， 矿井通风机的安全、 可靠和高效运行是煤矿进行安全生产的必要保障。 本设计以 西门子s 7 2 0 0 P L C 为核心控制矿井通风系统， 通过对矿井中瓦斯浓度的观测和控制来实现对电动机工作状态的有效控制， 实现矿井通风所需功能要求 ， 本设计对提 高主通风机设备的 自动化水平、 安全性和可靠性具有重要的意义。 关键词矿井通风 P L C 传感器 梯形图 仿真调试 中图分类号 T P 2 7 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 7 9 4 1 6 2 0 1 6 0 1 0 0 0 2 0 1 在现阶段的煤矿开采和发展过程中， 安全仍是首要问题， 现有 的通风设备存在着一定的安全隐患和很大的能源浪费问题， 随着技 术的进步， 在考虑安全的前提下， 节能也自然被提到日程上， 因此设计 一 种基于工业控制器P L C 的通风控制系统， 不但能实现自动控制， 还 可以节约能源， 提高生产效率， 具有一定的现实意义和应用前景 “ 。 1系统结构和控制方案 通风控制系统选择矿井中常用的轴流对旋式风机为研究对 ， 本系统中设置两台风机。 以西门子S 7 2 0 0 可编程逻辑控制器作为控 图 1 P L C硬件接线图 制核心， 运用瓦斯浓度传感器和电量采集单元对风机运行状态以及 各种电量参数进行检测 ， 根据矿井中的实际参数使用P L C 来控制风 机的运行。 设计的硬件电路部分包括P L C 主控制器， 检测模块， 报警 模块， 风机驱动模块等， 配置一定扩展模块。 软件方面采用S T E P 7 一 Mi c r o ／ WI N编程软件绘出P L C 梯形图， 按照实际需要做工作流程图 表 1 P L C的输入输 出分配表 图 2 主程序流程 图 输入信号 输出信号 功能 输入元件 地址编码 功能 输出元件 地址编码 风机启动 S B l 1 0 ． 0 1 风机输出 K M1 QO ． 0 风机停止 S B 2 I O ． 1 2 风机输出 KM2 Q O ． 1 风机组选择 S B 3 1 0 ． 2 急停指示灯 L 1 Q O ． 2 警报解除 S B 4 I O ． 3 1 风机运行指示灯 L 2 Q O ． 3 1 风机开到位 S B 5 I O ． 4 2 风机运行指示灯 L 3 Q O ． 4 2 风机开到位 S B 6 1 0 ． 5 报警电铃 蜂鸣器 Q O ． 5 开始 S B 7 I O ． 6 1 电机机械故障指示灯 L 4 Q O ． 6 急停 S B 8 1 0 ． 7 2 电机机械故障指示灯 L 5 Q O ． 7 瓦斯浓度传感器输入 A I WO 瓦斯上限指示灯 L 6 Q1 ． 0 收稿 日期 2 0 1 5 1 1 0 2 基金项 目 榆林学院2 0 1 4 年教学教改研究项目 I G1 4 O 9 ； 榆林市科技计划项目 2 0 1 4 c x y 一 0 4 0 2 作者简介 王静 1 9 8 3 -- ， 女， 陕西榆林人， 讲师， 硕士， 研 究方向为电气 自动化 。 页 稚 l 舅 q 术 ，⋯ ⋯ ⋯ ， ～ ， ． 一 ⋯ 数控技术 表 1 输入输 出接 口的分配 输入部分 输出部分 输入元件 P L C编程元件 作 用 输出元件 P L C编程元件 作 用 S B1 1 0 ． 0 自动／ 手动转换开关 0 手动 ，I 自动 E L 1 Q 0 ． 0 号变频 S B 2 1 0 ． 1 一号变频启动 E L 2 Q O ． 1 号 工频 S B 3 1 0 ． 2 一号工频启动 E L 3 Q 0 ． 2 二号变频 S B 4 1 0 ． 3 一号停止 E L 4 Q 0 ． 3 二号工频 S B 5 1 0 ． 4 二号变频启动 AQ W0 频率设定值 S B 6 I O ． 5 二号工频启动 S B 7 I O ． 6 二号变频停止 AI W0 管网压力 图4 P l D生成子程序、中断程序和全局符号表 P L C b 部硬件接线图如图2 所示。 3 ． 3控制 系统软件设计 使用P I D指令向导编制恒压供水系统控制控制程序。 梯形图程 序 部分程序 如图3 所示， P I D 生成子程序、 中断程序和全局符号表如 上接第5 页 然后依据流程图编写程序， 并且完成程序的仿真， 最终完成整个设 计。 2系统硬件设计 2 ． 1系统硬件连接图 通风控制系统的P L C 硬件接线图如图1 所示。 S B I - S B8 分别为 不同功能的开关量按钮， E M2 3 1 模块为扩展模拟量输入模块， 主要 用于对瓦斯传感器的信号进行转换， 交流接触器K MI 和K M2 分别控 制对旋式轴流风机的两台电机M1 和M2 的通断， LI - L 5 分别为不同 功能的指示灯， 蜂鸣器的作用是在瓦斯浓度达到上限时起到报警功 能。 矿井通风系统中工作过程中， 矿井内的瓦斯浓度传感器检测瓦 斯浓度， 由用变送器将现场信号变换成统一的标准信号， 送人A ／ D 转换模块进行模数转换， 然后送入．P L C ， 同样P L C 将检测到的数值 与设定的数值进行比较， 若瓦斯浓度正常， 只启动一台风机， 当瓦斯 浓度大于设定数值后， P L C 输出信号控制两台通风机工作， 并输出报 警信号。 解除报警信号由人工完成。 2 ． 2 P L C 的I ／ O分配表 根据系统功能的要求， 在设计 中共有8 输入／ 9 输出， 1 点模拟量 输入， 本系统选用西门子公司 7 - 2 0 0 系列C P U2 2 6 的P L C t 3 1 。 表 1 为 P L C的输人输出分配表。 3系统软件设计 图哳 示 。 4结语 fl P L C、 变频器和两台水泵构成恒压供水系统。 该系统可以广 泛地应用于生活供水、 消防供水、 集中供热、 工业供水等供水系统。 在线运行表明本系统具有可靠性高、 自动化程度高、 维护方便等优 点， 具有很强的实用价值。 参考文献 [ 1 ] 杨月． 贺鑫． 基于P L C变频控制恒压供水系统设计[ J ] ， 设计应用， 2 0 1 2 。 1 0 3 7 12 5 1 2 7 ． [ 2 ] 周晓娟。 张艳。 马丽丽． 基于P L C的P I D 恒温箱控制系统研究[ J ] ． 工 业控制计算机。 2 0 1 4 1 2 5 8 ． [ 3 ] 周晓娟， 台畅， 马丽丽． 基于P L C 的电炉恒温控制 系统研究[ 0 ] ． 电子 制作， 2 0 1 4 6 3 6 3 8 ． [ 4 ] 姜官武， 聂诗 良． 基于 P L C和变频器的恒压供水系统设计[ J ] ． 海南 大学学报 自然科学版 。 2 0 1 2 6 8 8 9 0 ． 控制程序采用S TE P 7 -Mi c r o ／ Wi n 软件以梯形图方式编写， 控制系统软件的主流程图如图2 所示 ， 根据流程图编写梯形图并进 行程序仿真和修改【4 】 a 系统启动之后， 各指示灯复位， 程序开始运行， 先检测两组风机是否都正常工作， 若两组风机均正常， 开启风机组 1 ， 检测矿井中的瓦斯浓度。 若在规定标准范围， 则关闭风机组2 ， 若超 标， 则开启风机组2 并报警。 程序还可以完成警报解除和特殊情况急 停功能。 4结语 在煤矿安全生产中， 矿井通风系统扮演着不可或缺的角色， 该 系统的正常工作是煤矿安全生产以及井下工作人员生命安全的重 要保证。 本设计以P L C 为控制核心， 使用传感器采集系统运行实时数 据， 减少了继 电器的使用数量， 使系统更加灵敏、 可靠和精准。 参考文献 [ 1 ] 全国煤炭技工教材编审委员会． 矿井通风与安全[ H ] ] ． 北京 煤炭 工业出版社。 2 0 0 3 ． 1 ． [ 2 ] 贺秋冬． 矿用对旋轴流式主通风机的现场性能测试[ J ] ． 煤矿机械， 2 0 0 3 ． 1 1 ． [ 3 ] 周亚军， 张卫． 电气控制与P L C 原理及应用[ H ] ． 西安 西安电子科技 大学出版社， 2 0 0 8 ． [ 4 3 刘法治． P L C 在矿井通风控制系统的应用[ J ] ． 化工自动化及仪表， 2 0 0 7 。 3 4 6 8 8 8 9 ． ． 、