基于PLC的离心风机变频调速控制系统设计

1、基于PLC的离心风机变频调速控制系统设1绪论12系统结构和控制方案22.1 系统的设计功能22.2 系统结构和方案33系统硬件构成及各部分功能43.1 PLC可编禾生制器部分43.1.1 PLC 概述.43.2 PLe 夕卜部 I/O 63.2 变频调速的基础知识83.3 模数转换模块93.4 离心风机93.5 变频器的选型和容量的确定104系统硬件削II4.1 硬件电路114.2 系统控制电路设计.125软件设计135.1 瓦斯浓度控制部分145.2 压力控制部分155.3 控制部分17值（） 18数字量18电压值（V） 181201823652.2187.39181251824347.81

2、87.6118851818782.6185.87189018194783186.09186结束语18致谢18参考文献1920附图总程序1绪论随着电子技术和微电子技术的迅速发展，PLC和变频器正成为通用、廉价和 性能可靠的控制和驱动设备，得到广泛的应用。由PLC控制的变频调速离心风 机的通风系统，具有较高的可靠性和较好的节能效果，易于组建成整体的自控系 统，很方便地实现各种控制切换和远程监控，本文通过一个实例一一基于离心 风机的矿井通风系统进行分析。煤矿矿井通风系统是煤矿矿井安全生产的重要组成部分，煤矿矿井通风系统 能否正常工作与矿井内工作环境条件、生产效率、安全生产空切相关。随着我国 政府对各

3、行各业安全生产监管力度的不断加强，尤其对煤矿安全生产的要求越来 越高，对煤矿矿井通风系统进行技术改造，提高其运行稳定性、可靠性、节能降 耗等势在必行。目前煤矿矿井通风系统中，大多仍采用继电、接触器控制系统，但这种控制 系统存在看体积大、机械触点多、接线复杂、可靠性低、排除故障困难等很多的 缺陷；且因工作通风机一直高速运行，备用通风机停止，不能轮休工作，易使工 作通风机产生故障，降低使用寿命。针对这一系列问题，本系统将PLC与变频 器有机地结合起来，采用以矿井气压压力为主控参数，实现对电动机工作过程和 运转速度的有效控制，使矿井中用的离心通风机通风高效、安全，达到了明显的 节能效果。PLC控制系

4、统具有对驱动风机的电机过热保护、故障报警、机械故障 报警和瓦斯浓度断电等功能特点，为煤矿矿井通风系统的节能技术改造提供一条 新途径。301 £兔的没功应2系统结构和控制方案2.1 系统的设计功能本控制系统具有离心通风机组的启动、互锁和过热保护等功能。与常规继电 器实施的通风系统相比，PLC系统具有故障率低、可靠性高、接线简单、维护方 便等诸多优点，PLC的控制功能使通风系统的自动化程度大大提高，减轻了岗位 人员的劳动强度。PLC和变频器与空气压力变送器配合使用，使系统控制的安全 性、可靠性大大提高,也使通风机运行的故障率大大降低，不仅节约了电能，而 且还提高了设备的运转率。为满足矿井

5、通风系统自动控制的要求，系统的具体设 计要求如下：(1 )本系统提供手动/自动两种工作模式，具有状态显示以及故障报警等 功能。(2 )模拟量压力输入经PID运算，输出模拟量控制变频器。(3 )在自动方式下，当井下压力低于设定压力下限时，两组风机将同时投 入工作运行，同时并发出指示和报警信号。(4 )模拟量瓦斯输入，当矿井瓦斯浓度大于设定报警上限时，发出指示和 报警。当瓦斯浓度大于设定断电上限时，PLC将切断工作面和风机组电源，防止 瓦斯爆炸。(5 )运用温度传感器测定风机组定子温度或轴承温度，当定子温度或轴承 温度超过设定报警上线时，发出指示和报警信号。当定子温度或轴承温度超过设 定风机组转换

6、温度界线时，PLC将切断指示和报警信号并自动切断当前运行风机 组，在自动方式下并能自动接入另一台风机组运行，若在手动方式下，工作人员 手动切换。(6)为防止离心风机的疲劳运行，在任何状态下，风机在累计运行设定时 间后都会自动切换至另一台风机组运行。2.2 系统结构和方案通风控制系统主要由2台离心风机组成，每台离心风机有两台电机，每台 电棚区动一组扇片,两组扇片是对旋的，一组用于吸风，一组为增加风速，对井 下进行供风。根据井下用风量的不同，采用不同型号的风机。本设计以风机2 X45 kW为例，选用一台S72200PLC、空气压力传感器和变频器等组成一个完整的闭 环控制系统。其中还包括接触器、中间

7、继电器、热继电器、矿用防爆型磁力启动 器、断路器等系统保护电器，实现对电神口 PLC的有效保护，以及对电机的切 换控制。图1通风控制系统方案图本PLC控制系统具有对通风机的电动机启动与运行,进行监控、联锁和过 热保护等功能。PLC与空气压力变送器配合使用，使系统控制的安全性、可靠性 大大提高,也使通风机运行的故障率大大降低，提高了设备的运转率也为满足煤矿矿井通风系统自动控制的要求，设计如下的控制方案：本系统提 供手动/自动两种工作模式，具有现场控制方式、状态显示以及故障报警等功能。在手动方式下，通风机通过开关进行控制，不受矿井内气压的影响。为防止 通风机疲劳运行,在任何状态下风机在累计运行设定

8、时间后要切换至另一台风机 运行。A组离心通风机与B组离心通风机可由二位开关转换。循环次数及定时 时间可根据需要随机设定。报警信号均为声光形式，声报警（电笛）可用按钮解 除.报警指示在故障排除后自动消失。在自动方式下，利用远传空气压力传感器检测矿井内的气压信号，用变送器 将现场信号变换成统一的标准信号（如4 20 mA直流电流信号、0 5 V直流 电压信号等），送入A /D转换模块进行模数转换，然后送入PLC , PLC将检 测到的气压值与设定的气压值进行比较和处理，输出信号控制通风机工作。当矿 井内的气压在一个大气压或在设定的某个大气压力数值以上，工作离心通风机与 备用离心通风机循环工作；当出

9、现突发事故，矿井内的气压低于设定的某个大气 压力数值，工作离心通风机与备用离心通风机不再循环工作，并自动切换为同时 工作，加大对矿井内的通风量，直至矿井内的气压升至设定的大气压力数值以上, 工作通风机与备用离心通风机恢复循环工作。在有瓦斯的矿井供风系统中，矿井内的瓦斯浓度传感器检测瓦斯浓度，用变 送器将现场信号变换成统一的标准信号，送入A/D转换模块进行模数转换，然 后送入PLC ,同样PLC将检测到的数值与设定的数值进行比较，当瓦斯浓度大 于设定数值后，PLC输出信号控制通风机停止工作，并输出信号自动切断井下的 电源，满足风电联锁要求，以免电子火花点看瓦斯，防止瓦斯爆炸事故发生。3系统硬件构

10、成及各部分功能3.1 PLC可编程控制器部分3.1.1 PLC 概述PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller ,是指以计算机技术为 基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International Electrical Committee )颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制 器，定义是：一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它 采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定 时，计数与算术

11、操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各 种类型的机械或生产过程,PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密 的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLCOPLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它 采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、 计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各 种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系 统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。(1 ) CPU的构成CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每套

12、PLC至少有一个CPU ,它按 PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据用扫描的方式采集由现 场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC 30内部电路的工作状态和编程过程。CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及 状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用 于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。CPU速度和内存容量是PLC的重要参数，它们决定看PLC的工作速度,1/0 数量及软件容量等，因此限制看控制规模。（2） I/O模块PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O ）完成的。I/O模

13、块集成 了 PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器 状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分 为开关量输入（DI ）,开关量输出（DO ）,模拟量输入（AI ）,模拟量输出（AO ） 等模块。常用的I/O分类如下：开关量：按电压水平分,有220VAC. 110VAC. 24VDC ,按隔离方式分， 有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA ）、电压型 （0-10V,0-5V,-10-10V ）等,按精度分 f 有 12bit , 14bit f 16bit 等。除了上述通用I/O外，还

14、有特殊I/O模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少。但其最大数受CPU所 能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。（3 ）电源模块：PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同 时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有交流电源:220VAC或110VAC）,直流电源（常用的为24VDC ）叫3.1.2 PLC外部I/O连接根据系统的要求，选取S722OO PLC CPU224作为控制核心，CPU224的I/O 点数是14/10扩展了1个£乂 231模拟量输入模块，它是A/D转换模块，具有4个模 拟

15、量输入，12位A/D ,其采样速度25”，空气压力传感器、瓦斯浓度传感器采集 的信号经过变送器调理和放大处理后，成为0 5 V的标准信号,再经过EM231 模块自动完成A/D转换；同时扩展了 1个EM222数字量输出模块，它有8个数字量 的输出点，作用是提供附加的输出点，这样完全可以满足系统的要求。煤矿矿井 通风控制系统的设计主要涉及10个数字量输入和2个模拟量输入，15个数字量输 出。设置6个操作键、4个开关量传感器和2个模拟量。传感器作输入信号，如表1所示。这6个操作键分别是自动方式开关、手 动方式开关、停机按钮、消音按钮及2个在手动控制下控制通风机运行的按钮开 关,4个开关量传感器为拖动

16、通风机的吸风电机和增风速电机发生堵转故障时热 继电器的控制开关，其中扩充了 1个EM231的模拟量输入模块，主要是用于转 换气压信号和瓦斯浓度信号的。表1 PLC I/O接口分配表输入输出序 g名称地址序 :名称蜘IA风机1电机状态10.01故障显示Q0.02A风机2电机状态10.19中高气压显示Q0.13B风机1电机状态10.23低气压显示Q0.24B风机2电机状态1034报警Q0.35A风机控制开关10.45继电器KMIQ0.46B风机控制开关10.56继电器KM2Q0.57消音开关11.07继电器KM30()68自动开关11.18继电器KM4Q0.79手动开关11.29A风机1电机运行显

17、示Q1.010停止按钮11310A风机2电机运行显示Q1111气压信号12.011B风机1电机运行显示Q1.212瓦斯信号12.112B风机2电机运行显示Q2.013手动状态显示Q2.1301 £兔的没功应14自动状态显示Q2.215瓦斯浓度值Q2.33.L3I/O接线图KM1KM2KM3SpeakerL6L7L8L9L10L11O 121LQ0.Q0.Q0.Q1.01 2 3 4 5.6I0.I0,I0,I0,I0,I0.I0.710.OM图2 I/O接线图3.2变频调速的基础知识异步电动机是电力、化工等生产企业最主要的动力设备。作为高能耗设备， 其输出功率不能随负荷按比例变化，大

18、部分只能通过挡板或阀门的开度来调节， 而电动机消耗的能量变化不大，从而造成很大的能量损耗。近年来，随着变频器 生产技术的成熟以及变频器应用范围的日益广泛，使用变频器对电动机电源进行 技术改造成为各企业节能降耗、提高效率的重要手段。n = 60 f( 1 - s)/p (1)式中n异步电动机的转速；f异步电动机的频率；s电动机转差率；P电动机极对数。由式(1-1)可知，转速n与频率f成正比，只要改变频率f即可改变电动机 的转速，当频率f在0 50Hz的范围内变化时，电动机转速调节范围非常宽。变频 调速就是通过改变电动机电源频率实现速度调节的。变频器主要采用交一直一交方式，先把工频交流电源通过整流

19、器转换成 直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动 机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流 部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器，且输出为 PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。33模数转换模块模数转换模块分为A/D转换模块和D/A转换模块。PLC模拟量处理功能主要 通过模拟量输入输出模块及用户程序来完成。模拟量输入模块接受各种传感器输 出的标准电压信号或电流信号，并将其转换为数字信号存储到PLC中。PLC根据 生产实际要求，通过用户程序对转换后的信息进行处理并将处理结果通过模拟量 输出模块

20、转换为标准电压或电流信号去驱动执行元件。3.4 离心风机我国矿井使用的离心式通风机主要就是。G4 -73系列离心式通风机，G4 73系列离心式通风机最初是为锅炉通风（引风）设计的，后来被引用到矿井通 风中并拥有一定的市场占有量。该系列离心式通风机的特点是特性曲线较平缓、 无轮峰、运行噪声较小、效率高。启动时关闭调节门（也叫前导器）,具有启动功 率较小，启动容易的特点。运行时调节门可在0° 70°范围内调节，用以改变运 行工况，还可通过配置不同转速的电动机来改变其运行工况,适应性较好。G4 -73系列通风机的特性曲线较平缓，运行噪声较小，效率高，适用于通风阻力 不是太大的中小

21、型矿井。我国地方煤矿的矿井中使用该系列通风机较多，由于机 型小，配置电动机的容量也小,可配用380V或660V电压的电动机，特别适用 于无高压（6000V）供电的矿井使用。但7寸初、后期风压变化大的矿井，离心通风 机的调节性能差。离心风机的作用：离心风机是依靠输入的机械能,提高气体压 力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、 排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风；空气调节设备和家用电器设备中的 冷却和通风；谷物的烘干和选送；风洞风源和气垫船的充气和推进等。离心风机的工作原理与透平压缩机基本相同，只是由于气体流速较低，压力

22、 变化不大，一般不需要考虑气体比容的变化，即把气体作为不可压缩流体处理。 离心风机可制成右旋和左旋两种型式。从电动机一侧正视，叶轮顺时针旋转，称 为右旋转风机，逆时针旋转,称为左旋。一般的高压离心风机，其主要的动力设备是电动机，此外还包括用来控制风 机风阀位置的电动或手动执行器、风机阀门限位开关等部件。风机动力设备的传 统控制方法是通过手动或继电器控制，存在可靠性和灵活性较差的问题，比如： 由于电机的容量大，就存在启动时间长、启动电流大、运行安全可靠性差等问题, 为了解决这些问题，需要采取在启动离心风机时减少启动负荷、通过星一三角降 压启动来降氐启动电流、进行安全互锁控制等措施。离心通风机工作

23、时，动力机 （主要是电动机）驱动叶轮在蜗形机壳内旋转，空气经吸气口从叶轮中心处吸入。 由于叶片对气体的动力作用，气体压力和速度得以提高，并在离心力作用下沿着 叶道甩向机壳，从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内。风机的用途：一般用于高压强制通风,如冶炼、送料、矿井、隧道、地下室、 铁路等，亦可输送空气及其它无腐蚀性、不含粘性物质、非易燃、易爆之气体， 介质温度最高不超过八十度，介质中硬质颗粒物中大于150mg/m3o3.5 变频器的选型和容量的确定本系统选用的是西门子全新一代标准变频器MicroMaster440功能强大，应用 广泛。它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出

24、和良好的动态特性， 同时具备超强的过载能力,以满足广泛的应用场合。在电机的容量确定并选定其型号后，接下来就要确定变频器的容量。确定变 频器容量的主要依据是输出电流，其原则为：变频器的输出额定电流应大于或等 于电机的额定电流。但在连续的变动负载或断续负载中，因电动机允许有短时间 的过载,而且这种过载的时间经常超过变频器一般允许的一分钟。故应考虑选择 变频器的额定电流大于或等于电动机运行过程中的最大电流叫电动机的型号确定后,其额定电流可以从制造商提供的样本中查到。或者， 也可从电机的输出功率由下式计算厂P = y/3UI COS式中,P为额定输出功率（KW ）；U为额定电压（KV ）；I为额定电流

25、（A）；1为电机效率；as。为功率因数。S7-200PLC作为核心控制部件，它有总线访问权，可以读取或改写变频 器的状态，控制软起动器的运行状态，从而达到控制和监视设备运行状态的目的。 系统采用总线式拓扑结构，两台变频器采用总线接插件连入总线。S7-200选用 S7-222CPU，软件采用WIN32。采用西门子Profibus屏蔽电缆及9针D形网 络连接头。利用S7-222的自由通信口功能，即RS485通信口。由用户程序实 现USS协议与两台MM430变频器通信。在硬件连接完毕后需要对两台MM430 变频器的通信参数进行设置,如表2所示。表2变频器参数的设定参数号 参数值说明Fr13固定频率1

26、P0110第一加速时间P0210第一加速时间P03FF频率范围(v/f方式)P0520DC提升水平P081变频器起停正反转控制方式P15200电动机运行最大频率P1650电动机运行基本频率P18一多段速率加速连动运行P32170固定频率2P3310固定频率3P3423固定频率435130固定频率5395第2加速时间设定405第二减速时间设定4系统硬件设计4.1硬件电路(1 )本系统的硬件电路如图3所示，它由4台电动机，一台智能型电控柜 (包括西门子变频器、PLC、交流接触器、继电器等)，一套压力传感器、断相 相序保护装置以及供电主回路等构成。该系统的核心是S7-200 ( CPU224 )和

27、MICROMASTER 430。MICROMASTER 430是泵和风机类专用变频器,扩展功 能强. CPU224集成了 14点输入10点输出，共有24点数字量I/O ,其模拟量扩 展模块具有较大的适应性和灵活性，且安装方便,满足设计需要。30(2 )系统主电路图3系统主电路如图3所示,该系统有4台电动机，分别拖动4台电动机。合上空气开关 后，当交流接触器KM1、KM3, KM5、KM7主触点闭合时,电动机为工频运行； 当KM2、KM4、KM6、KM8主触点闭合时，电动机为变频运行。4个热继电器 KR1 KR4分别对4台电动机进行保护，避免电动机在过载时可能产生的过期员 坏。4.2系统控制电路

28、设计FU1(1 )系统控制电路如图4所示zQ0.0 Q0.7为PLC输出软继电器触点，其中QO.O, Q02 Q04Q0.6控制变频运行电路；Q0.1、Q0.3、Q0.5、Q0.7控制工频运行电路。SA为转PLC工际b工频自由人狙K.IV项淑球自动题目加工频手:m自动 文自动交顼岫1房负陟没图4系统控制电路换开关,实现手动、自动控制切换。当SA切在手动位时，通过SB1 SB4 按钮分别起动4台水泵工频运行,SB5 SB8按钮分别停止4台离心风机工频运 行.当SA在自动位时，由PLC控制水泵进行变频或工频状态的起动、切换、 停止运行。(2 ) PLC及变频器控制模块电路PLC及变频器控制模块是本

29、系统的核心，它包括时间控制电路、故障报警保护 电路、断相相序保护电路。5软件设计该系统除部分为顺序控制外,从总体上来看具有随机离散控制的特点。控制 系统软件结构的流程图如图2所示。设定由瓦斯浓度传感器传送来的瓦斯浓度值 为D ,用户设定不能超过的瓦斯浓度值为D。，气压传感器传来的压力为F1 ,用户 要求的矿井内气压值为F2。由图5可知，按下启动键后,首先检测是否手动，如 果是则手动控制操作，否则就自动正常运行:接着检测矿井内瓦斯浓度值和大气 压力值，进行处理判断。若D> DO ,则通风机与矿井下供电电源联锁停止工作 并报警，否则比较判断F1与F2的大小，若Fl> F2 ,进入风机轮

30、休控制子程序,启 动A风机，A风机运行一定时间后,启动B组风机工作，A组风机停止。否则两台 通风机同时参与工作。图5系统总流程图5.1 瓦斯浓度控制部分瓦斯浓度控制部分和温度控制部分相似。本设计用到的瓦斯浓度传感器为 KGJ16B型，其性能参数见硬件设计部分，瓦斯浓度传感器将连续变化的瓦斯浓 度信号转换为4 20毫安的电流,然后经A/D转换模块EM235 ,通过其内部的采 样、滤波，转换为PLC能识别的二进制信号存储到VD196中。在离心风机运行过 程中若矿井工作面的瓦斯浓度大于设定的报警瓦斯浓度上线时，M0.1闭合,Q1.1 也闭合，系统将发出指示并报警。以警示工作人员工作面瓦斯涌出量已有安

31、全隐 患，做好排放瓦斯的准备。若井巷工作面瓦斯浓度继续增大，当VD196的存储值 大于设定的断电瓦斯浓度上线时,M0.2闭合,PLC将发出切断电源的指令，将PLC 所有输出和内部位复位，并切断风机电源各井巷工作面的电源，防止有明火引起 与其爆炸。同时并发出报警。抽放瓦斯后，当瓦斯浓度VD196的存储值再次下降 到小于断电瓦斯浓度上线时，风机组并不能重新运行工作。只有当瓦斯浓VD196 的存储值下降到小于瓦斯浓度报警上线时，PLC才恢复风机组再次启动并将风机 组运行工作。305.2 压力控制部分压力是本控制系统的主控参数，在压力数据处理过程中运用到PID算法。所 谓的PID就是比例、积分、微分的

32、总称。其结构如图6所示。PID运算中的积分作用可以消除系统的静态误差，提高精度，加强对系统参 数变化的能力，而身分作用可以克服惯性滞后提高抗干扰能力和系统的稳定性, 可改善系统动态响应速度。因此，对于速度、位置等快过程扩温度、化工合成等 慢过程,PID控制都具有良好的实际效果。压力是本控制系统的主控参数，在压力数据处理过程中运用到PID算法。所 谓的PID就是比例、积分、微分的总称。具结构如图4所示。PID运算中的积分作用可以消除系统的静态误差，提高精度，加强对系统参 数变化的能力，而身分作用可以克服惯性滞后提高抗干扰能力和系统的稳定性, 可改善系统动态响应速度。因此，对于速度、位置等快过程扩

33、温度、化工合成等 慢过程,PID控制都具有良好的实际效果。在系统稳态运行时，PID控制器的作用就是通过调节其输出使偏差为零。偏 差由定量（SP ,希望值）与过程变量（PV ,实际值）之差来确定。系统PID调节 的微分方程式由比例项、积分项和微分项组成。在自动方式下,利用远传空气压 力传感器检测矿井内的气压信号，用变送器将现场的模拟压力信号变换成统一的1 10V直流电压信号，送人A / D转换模块进行模数转换，转变为PLC内部能识 别的二进制信号。压力参数的设置与矿井的深度、巷道的截面等诸多因素有关, 所以本设计利用触摸屏进行PID参数设置。图7 PID参数设置其设置调用了压力子程序见附图。PI

34、D参数设置好后要分别对压力设定值、图8压力中断子程序本系统的压力控制是用SMB34定时设定的时间周期进行中断处理的，利用SMB34固定的时间间隔作为采样周期，对模拟量AIW0输入进行采样,然后通过 A/D转换模块进行模数转换。中断子程序如图8所示。压力中断程序分两部分进行处理数据，一部分将转换后的数据存储到VD128 中与设定的压力值进行匕蹴处理。假设矿井内的气压在一个大气压或在设定的某 个大气压力数值以上，PLC通过控制变频器，工作通风机与备用通风机循环工作, 由矿井的气压参数通过PLC运算去控制变频器来达到风机的转速的控制；当出现 突发事故,或矿井内的气压低于设定的某个气压参数时，VD12

35、8的压力值与工频 压力值VD136进行比较，若VD128小于或等于VD136的值,则当前运行通风机将 由变频转到工频运行，此时如果仍满足不了通风的需要时，工作通风机与备用通 风机不再循环工作，并自动切换为同时工作，另外，接入的备用通风机根据矿井 的气压参数进行变频运行，加大对矿井内的通风量，直至矿井内的气压生至设定 的大气压力数值以上，工作通风机与备用通风机恢复循环工作。压力中断程序如 图9所示。河结38|压力控制PID调节主程序(转换控制系统输入值)压力SMO.O网络39|压力下限报警模拟输入压力 压力下限位l<=Rl乐力下限存储 河结40I工频模拟输入压力值Q0.2| >=R压

36、力工频存储10.4河给41指示灯一压力下限位压力下限指示II()图9压力中断程序5.3温度控制部分本设计的风机组设有轴承温度和定子温度过热保护。综合所选用的风机组自 身特性和国家规定标准，设置了风机组轴承温度和定子温度报警温度和跳闸温 度。轴承温度保护设置85为报警温度，90为跳闸温度。定子温度保护设置 120为报警温度,125为跳闸温度。由于PLC所能识别的是数字量信号，所以 要对传感器采集的电压或电流信号的输入信号进行转换。若输入电压范围为0 10V的模拟量信号，则对应的数字量结果应为0 32000或需要的数字。若数据格 式为单极性，模拟量信号的类型为电压信号，满量程为0 10V ,那么根

37、据公式1 可得轴承温度和定子温度报警温度和跳闸温度所对应的数量和电压的关系如表3 户标。表3工程值与数字量对应关系温度值（）数字堂电压值（V ）12023652.273912524347.87.618518782.65.879019478.36.09模拟量和数字量的转换公式为：（y-AL）/（AH-AL）=（X-0）/（65535-0）（3）y：转换过后的工程值（多少电流）AH ：工程值的上限（电流的上限）AL：工程值的下限（电流的下限）X：工程转换后的数字量值（电流转换后的数字值）若数据格式为单极性，模拟量信号的类型为电压信号，满量程为。 10V , 那么根据公式1可得轴承温度和定子温度报警

38、温度和跳闸温度所对应的数量和电 压的关系如表3所示。模拟量信号的类型及范围是通过模拟量模块右下侧的DIP设定开关进行输 入和输出信号选择的。6结束语利用PLC变频器和离心机通风系统进行节能技术改造,不仅简化了系统， 提高了设备的可靠性和稳定性，设备的操作和维护方便，节省能耗，同时也大大 地提高了煤矿生产的安全系数。另外还可以根据需要配置相应的通信模块，很方 便地组成集散式控制系统，进行远程监控现场设备的运行状态，提高了企业的生 产效率和经济效益，具有一定的推广价值。致谢在毕业设计过程中，得到导师的悉心指导。特别是在课题的设计过程中，对 论文的技术问题，导师都花费了大量的心血，付出了大量的劳动,

39、并一直给予我 无微不至的指导与多方面的帮助，使我的知识、能力等各方面都有了很大的进步, 在此，谨向导师表示最衷心的感谢！在课题进行期间，学院为我们提供了良好的 学习和设计环境。在课题的研究和进展中，同组同学也给予了很大的帮助,这里 也一同表示感谢！由于时间和知识水平所限，论文中还可能会有许多维漏或错误 之处，恳请各位老师和同学批评指正。参考文献1 殷洪义.可编程控制器选择、设计与维护M .北京：机械工业出版社，2002 2 周九宁.可编程控制器在矿山设备中的应用J.采矿技术，2004,4：456 3彭桂力，刘知贵.集中供热锅炉控制系统的PLC控制J .电力自动化设备，2006：75 . 774 马宁，孔红.S7-300PLC和MM440变频器的原理与应用M .北京：机械工业出 版社，20065 许明，言自行，刘坚.大型泵机组状态监测及工况调控系统的研制J .机械工程学 报，2002 , (7) ： 145 1476徐国林.PL