基于PLC的矿井通风机监控系统设计.doc

设计题目：基于PLC的矿井通风机监控系统设计 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告1本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势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时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。我国煤矿通风机监控系统虽然有了较长时间的发展，但是总体看来，整体发展还比较落后，很多矿井通风机带病运转，严重威胁着矿工生命安全。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。国外很早就对风机进行了研究。至90年代，一般的风机均配有在线监控系统，集保护、检测、控制于一体，不但能实现风量的自动调节，主要能进行故障诊断，预测使用寿命，预报维修极限，成功地对风机进行了检测,有效的保证了矿井通风系统的安全运行。美国煤矿使用的主风机以轴流式为主，近年来开始采用在运行中可以改变叶片角度的液压式动叶可调风机，节能效果好。德国以TLT公司为代表，采用液压式动叶调节的轴流通风机，其运行效率可保持在83%88%以内。国内在这两方面起步比较晚。风量调节方法都比较落后，需要在停机的情况下进行手动调节或者是隔一段时间才能调节一次。其一这种人工操作方法只能做到阶段性调节而不能做到及时连续自动调节，而且实时性差，风量控制不准确，自动化程度不高；另外，我国煤矿主通风机一般都在远离煤矿管理部门的井田边缘，通风设备的管理由于风量参数不能实现在线监测而成为煤矿自动化管理的薄弱环节。目前大部分厂家只对设备进行简单的点测，或是对风机进行简易的诊断。近几年来，陆续有几家大中型企业开始安装了专用检测诊断设备对风机进行了长期检测.可以看出,与国外还是存在着一定的距离。2本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施本课题的主要内容：使用西门子S7一200PLC设计矿井主扇风机自动化监控系统。该系统采用先进、可靠的传感器和先进的矿井主通风机流量监测方法，实现了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。完成了风机房的无人值守自动化监控和管理。系统由上位机和下位机组成下位机由西门子S7-200可编程控制器构成通风机监控系统的主体,所有针对通风机的控制、监测等功能都是通过它来实现的。上位机完成通风机的实时监控系统的实时监控功能要求将通风机的运行状态、风门的开合状态、通风机的振幅、电动机温度以及风流的负压、流量、温度、甲烷含量等参数进行显示,并对针对这一系列参数所有可能出现的反常情况进行报警。该功能通过两种方式实现,一是通过上位工控机安装的工业组态软件进行画面编辑,发送控制指令控制通风机设备的启停,读取PROFIBUS-DP主站获得的相关数据、信号进行处理和显示。二是通过S7-200从站PLC控制柜上安装的西门子OP270型控制屏,以MPI网络连接CPU模块，直接读取相关数据、信号进行显示。主要完成的任务有：1 熟悉通风机的工作原理(对旋式轴流通风机)2 PLC通风机集中控制系统的硬件选择，主要包括：a.PLC的选择（本设计选用西门子的S7-200）b.传感器的选择（主要有压力传感器，瓦斯浓度传感器，温度传感器以及振动参数的检测等）c.变频器的选择（选用西门子MM430变频器）d. 控制器电源的选择（为确保PLC的安全运行，为系统提供纯净稳定的控制电源）3 完成整个通风系统的设计，并绘制电气原理图4 下位机PLC的监测程序编写5 完成监控系统的设计，实现上位机与下位机的通信。PLC的通信现在主要采用通过多点接口（Multi Point Interface-MPI）的数据通讯、PROFIBUS或工业以太网进行联网预计可能遇到的困难有：1.各种参数的测量，传感器与PLC的接入，数据的A/D转换等2.通过PLC对变频器的控制，实现通风机的高效运转，实现通风机的自动变频，工频运行，手动变频等。3通风机的运行调节，包括风机的启动，停止，故障报警等4 监控系统的设计，监控系统主要包括控制界面，趋势曲线，报警窗口，报表窗口等5通信网络的组建，上位机，下位机之间的通信，我对这方面内容了解比较少。解决问题的方法和措施阅读大量的文献，了解别人的设计方法，对不太了