基于PLC技术的煤矿通风机控制系统研究

周林元

摘要：煤矿主通风机是煤矿的主要安全设备，关系到煤矿的安全生产。但是我国煤矿主通风机自动化程度不高。本文以煤矿主通风机为控制对象，利用先进的PLC技术，结合上位机设计出一套完善的控制系統，不仅对该矿的主风机实施24小时运行控制，还会不间断地对主风机的主要参数进行实时监控，保障系统运行的可靠性。

关键词：通风机；控制系统；PLC；自动化

中图分类号：TD441 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）06-0001-01

煤炭在我国能源结构中占比较大，虽然相对于早些年有所下降，但是仍作为主要能源保障生产和生活。随着各个矿井生产推进，工作面延伸，作业范围加大，对风机运行能力要求不断提高，原有的主风机往往成为制约煤炭企业发展的主要障碍。因此，必须通过提高煤矿通风机的自动化水平和运行效率，才能实现煤矿的安全生产。

矿用动叶可调轴流风机中动叶调整关键部件是叶片上的调节部件和液压部件。在风机工作的时候，通过液压机构调整叶片角度来调节风量。相对于传统的离线调节角度的风机，叶片在线可调，不仅降低了调整的工作程序，还可以实现风机的轻载或空载启动，防止产生较大的变化电流，同时可以提高风机的效率，降低能耗。

1 煤矿通风机的控制方法

风机电机运行并达到全速稳定后，才能对叶片角度的调整。风机停车前，风机角度必须处于零位。在进行叶片角度调整，时伺服电机的控制信号通过驱动杆传送到外调节臂，外调节臂又通过调节轴把相对位移传送到调节机构中的调节轴，调节轴通过拉叉传送到旋转油封，最后驱动调节阀。在叶片角度调整的过程中，调节阀活塞在液压油缸中移动，引起液压缸的活塞移动，最终形成相对于调节阀的新平衡点。液压系统中的液压油缸驱动轮毂调节盘发生相对应的位移，通过滑块把位移传送给调节臂及叶片，最终调整了叶片角度。

2 风机控制系统的控制要求

（1）煤矿主通风机的工作情况需要由监控系统实现在线实时监测的功能，可正常的顺序起、停控制。

（2）系统控制方式有集控、自动、手动、检修等控制方式。

（3）动态显示功能。上位机主界面通过动画画面虚拟风机实时运行状态，以及工艺流程中主要设备的状态，包括风门的位置状态等。通过动态显示功能将实时监测风机参数变化趋势，同时可显示历史趋势曲线，用于掌握风机整体运行状况，便于随时发现风机系统故障。

（4）监测数据存储及查询功能。系统定时存储电机功率、电压、电流、风量、风压、振动、各部分温度等风机运行参数，为管理单位和管理人员查阅、分析相关运行参数提供条件。

（5）事故报警及追忆功能。可及时显示运行过程中的各种故障，并发出和记录各种故障和报警信号，同时还保存各种运行的参数，可以随时查询相应时间段各种参数的值，以及某个时间段里面的变化趋势。再者，系统会为对各种参数设定不同的预警和告警值。

（6）控制功能。操作人员能够在上位机操作界面上，远程操作风机的各部分设备运转情况，并实时监测风机运行信息。

3 PLC控制系统的硬件和软件设计

3.1 硬件设计

本通风机控制系统是由控制主站PLC和监控工业控制上位机构成的二级辐射式控制系统。风机控制系统的控制核心采用的西门子S7-300 PLC，它承担着信号检测，各种控制、显示报警及操作功能。通风机房控制室设置的上位机，采用工业以太网通讯方式进行通讯。上位机完成系统的监控、操作、显示等功能。通过与煤矿矿井调度室或机电设备管理服务器进行通讯的监控系统进行工业以太网完成数据共享交换，系统还可以接受矿调度室或机电管理部门的调度指令控制。

3.2 软件设计

本系统软件设计是在北京昆仑通态公司推出的MCGS开放式的DCS系统平台上来解决用户的实际工程问题。把各种信息进行处理，通过动画虚拟显示，各种参数的实时、历史曲线的方式显示，以及查询报表的输出等方式来实现的。将现场总线与主机网络进行数据通信，上位机能通过现场总线对从机进行实时监控、参数设定与控制。在风机的调试过程中，对风机的集控、自动、手动、检修等多种控制方式及“一键倒台”等功能都做了调试，控制系统都达到了各项技术要求，风机各部分动作灵敏可靠，无异常现象发生，达到设计目的。

4 结语

通过PLC技术对通风机控制系统的进行改造升级，设计出一套完整的控制系统，通风系统运行过程稳定、可靠，处理效果也取得了可喜的成绩。这次改造采用了西门子S7-300 PLC，以MCGS开放式的DCS系统平台完成煤矿主通风机软件设计，对煤矿主通风机控制系统进行改造升级。

参考文献

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[2]李婧.局部通风机变频调速模糊控制器的开发[D].太原理工大学，2015.

[3]李永学.煤矿动叶可调主通风机集中控制系统的设计与应用[J].煤炭工程，2010，1（8）：8-11.endprint