變頻控制技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機上的應(yīng)用

低壓系統(tǒng)測量儀表均采用設(shè)有RS485通信接口的SWP系列智能儀表，可就地顯示相電壓、線電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)等參數(shù)，通過MODBUS-RTU協(xié)議與PLC通信模塊CP341通信，監(jiān)測設(shè)備運行參數(shù)。

變頻器標(biāo)配RS485 MODBUS-RTU 通信接口和PLC通信模塊CP341，通過MODBUS-RTU協(xié)議進行通信。

其它高、低壓開關(guān)，風(fēng)門限位開關(guān)的信號均通過數(shù)字量輸入模塊與PLC連接。

2.2 風(fēng)機在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

風(fēng)速、負壓、振動、風(fēng)機電機溫度監(jiān)控系統(tǒng)主要由風(fēng)速、負壓、振動、溫度傳感器和相應(yīng)變送器組成。

風(fēng)速傳感器安裝在風(fēng)機前端的風(fēng)道內(nèi)，傳感器輸出信號經(jīng)風(fēng)速變送器轉(zhuǎn)換成電信號，傳送至PLC模擬量輸入模塊。

負壓監(jiān)測是把風(fēng)機前端的風(fēng)道開孔引風(fēng)接至負壓傳感器，經(jīng)過負壓變送器將負壓值轉(zhuǎn)換為4~20 mA信號引至PLC模擬量輸入模塊。

振動監(jiān)測由振動傳感器和振動位移變送器組成。

振動傳感器分別安裝在風(fēng)機前、后軸承位置處的機殼垂直和水平方向上，用于檢測風(fēng)機的水平和垂直方向的振動。振動速度量轉(zhuǎn)換成位移量送入振動位移變送器，振動位移變送器將此位移信號轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電信號輸出，接至PLC模擬量輸入模塊。

風(fēng)機拖動電機安裝三相定子和前后軸承，繞組溫度傳感器，兩套帶有標(biāo)準(zhǔn)RS485接口的16路溫度巡檢儀SWP就地顯示溫度及溫度報警狀態(tài)，溫度巡檢儀也通過MODBUS-RTU 協(xié)議與PLC 通信模塊CP341通信，在觸摸屏和上位機上實時顯示溫度。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

基于PLC的監(jiān)控系統(tǒng)軟件由風(fēng)機控制、參數(shù)監(jiān)測和通信三個子程序組成。PLC 編程軟件采用STEP7-V5.3，由PLC 完成各類監(jiān)測參數(shù)的采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理，再向后臺傳輸監(jiān)控信息并執(zhí)行后臺的指令。

風(fēng)機控制采用三級控制模式，即手動/就地控制模式、觸摸屏集中控制模式和上位機遠程控制模式。高壓系統(tǒng)和變頻器也有兩種控制方式：一種是通過PLC的一個CP341通信模塊給微機保護單元發(fā)送遙控命令，控制高壓開關(guān)柜分、合閘，另一個CP341通信模塊給變頻器發(fā)送運行、轉(zhuǎn)向指令及輸出頻率控制風(fēng)機起停;另一種方式，高壓柜分、合閘及變頻器運行、轉(zhuǎn)向指令來自PLC數(shù)字量輸出模塊，通過PLC模擬量輸出模塊或控制柜上的電位器控制變頻器輸出頻率。風(fēng)門絞車及低壓系統(tǒng)控制通過數(shù)字量輸出模塊控制。

觸摸屏程序設(shè)計采用Easy Builder 500編程軟件，通過MT5-S7300通信電纜與PLC連接，直接讀取設(shè)置在PLC中的數(shù)據(jù)，控制高、低壓系統(tǒng)分合閘，實現(xiàn)風(fēng)機的正常啟停，風(fēng)門絞車的正常升降，實時觀測風(fēng)機運行時的參數(shù)。觸摸屏如圖4所示。

PLC模擬量輸入模塊是自動監(jiān)控系統(tǒng)中的一個重要部分，模擬量輸入模塊選擇電流輸入的工作模式，PLC通過模擬量輸入模塊采集風(fēng)機運行參數(shù)，送上位機和觸摸屏動態(tài)顯示。程序中設(shè)計了風(fēng)機電動機溫度超標(biāo)、電動機振動超標(biāo)報警程序，以此提高風(fēng)機及電機的運行可靠性。

4 系統(tǒng)特點

1)實現(xiàn)風(fēng)機運行參數(shù)的實時監(jiān)測與風(fēng)機主輔設(shè)備集中控制;

2)實時監(jiān)測拖動電機電氣參數(shù);

3)顯示當(dāng)前運行機號、正反轉(zhuǎn)信號、風(fēng)機開停狀態(tài)等;

4)動態(tài)顯示主通風(fēng)變電所高、低壓設(shè)備運行狀態(tài);

5)實現(xiàn)遠程通信，監(jiān)測參數(shù)可上傳到上位機與煤礦調(diào)度系統(tǒng)連接;

6)實現(xiàn)三級控制。

5 結(jié)語

基于PLC 的風(fēng)機變頻驅(qū)動系統(tǒng)及風(fēng)機自動監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了觸摸屏和上位機兩級集中監(jiān)測和控制，為通風(fēng)系統(tǒng)及時維護和有效調(diào)節(jié)提供了可靠依據(jù)。本系統(tǒng)在該礦已運行兩年，監(jiān)測實時性好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，通信可靠，達到了節(jié)能的預(yù)期效果。實踐證明，風(fēng)機自動監(jiān)控系統(tǒng)有力地保證了主通風(fēng)機經(jīng)濟、可靠地運行，提高了礦井主通風(fēng)機設(shè)備的自動化管理水平。