變頻控制技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機(jī)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(yùn)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(jìn)行通信。

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

2.2 風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測系統(tǒng)組成

風(fēng)速、負(fù)壓、振動(dòng)、風(fēng)機(jī)電機(jī)溫度監(jiān)控系統(tǒng)主要由風(fēng)速、負(fù)壓、振動(dòng)、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(jī)前端的風(fēng)道內(nèi)，傳感器輸出信號(hào)經(jīng)風(fēng)速變送器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳送至PLC模擬量輸入模塊。

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

振動(dòng)監(jiān)測由振動(dòng)傳感器和振動(dòng)位移變送器組成。

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

風(fēng)機(jī)拖動(dòng)電機(jī)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(bào)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(jī)上實(shí)時(shí)顯示溫度。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

基于PLC的監(jiān)控系統(tǒng)軟件由風(fēng)機(jī)控制、參數(shù)監(jiān)測和通信三個(gè)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(tái)傳輸監(jiān)控信息并執(zhí)行后臺(tái)的指令。

風(fēng)機(jī)控制采用三級(jí)控制模式，即手動(dòng)/就地控制模式、觸摸屏集中控制模式和上位機(jī)遠(yuǎn)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(gè)CP341通信模塊給微機(jī)保護(hù)單元發(fā)送遙控命令，控制高壓開關(guān)柜分、合閘，另一個(gè)CP341通信模塊給變頻器發(fā)送運(yùn)行、轉(zhuǎn)向指令及輸出頻率控制風(fēng)機(jī)起停;另一種方式，高壓柜分、合閘及變頻器運(yùn)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(jì)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(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的正常啟停，風(fēng)門絞車的正常升降，實(shí)時(shí)觀測風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的參數(shù)。觸摸屏如圖4所示。

PLC模擬量輸入模塊是自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)中的一個(gè)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(jī)運(yùn)行參數(shù)，送上位機(jī)和觸摸屏動(dòng)態(tài)顯示。程序中設(shè)計(jì)了風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)溫度超標(biāo)、電動(dòng)機(jī)振動(dòng)超標(biāo)報(bào)警程序，以此提高風(fēng)機(jī)及電機(jī)的運(yùn)行可靠性。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

1)實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與風(fēng)機(jī)主輔設(shè)備集中控制;

2)實(shí)時(shí)監(jiān)測拖動(dòng)電機(jī)電氣參數(shù);

3)顯示當(dāng)前運(yùn)行機(jī)號(hào)、正反轉(zhuǎn)信號(hào)、風(fēng)機(jī)開停狀態(tài)等;

4)動(dòng)態(tài)顯示主通風(fēng)變電所高、低壓設(shè)備運(yùn)行狀態(tài);

5)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，監(jiān)測參數(shù)可上傳到上位機(jī)與煤礦調(diào)度系統(tǒng)連接;

6)實(shí)現(xiàn)三級(jí)控制。

5 結(jié)語

基于PLC 的風(fēng)機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了觸摸屏和上位機(jī)兩級(jí)集中監(jiān)測和控制，為通風(fēng)系統(tǒng)及時(shí)維護(hù)和有效調(diào)節(jié)提供了可靠依據(jù)。本系統(tǒng)在該礦已運(yùn)行兩年，監(jiān)測實(shí)時(shí)性好，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，通信可靠，達(dá)到了節(jié)能的預(yù)期效果。實(shí)踐證明，風(fēng)機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)有力地保證了主通風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)、可靠地運(yùn)行，提高了礦井主通風(fēng)機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化管理水平。