程莉

摘要：井下空氣參數(shù)的控制是礦井開采、掘進(jìn)行業(yè)不可獲取的部分，尤其在對瓦斯的含量需要重點調(diào)控的工作場所，礦井內(nèi)的空氣流通條件以及瓦斯氣體濃度是對在礦井內(nèi)作業(yè)人員的生命安全起決定性作用的。PLC是把微型處理器當(dāng)作中樞使用的數(shù)字化調(diào)控的工業(yè)上專門使用的處理器，即便是處于條件非常差的作業(yè)環(huán)境中，依然能夠工作。

關(guān)鍵詞：通風(fēng)控制;火災(zāi)隱患;調(diào)控系統(tǒng)

一、課題的背景及意義

礦井通風(fēng)的作用是把新鮮的外界空氣源源不斷地傳送到井下，由此提高礦井內(nèi)空氣中氧氣的含量，同時把礦井產(chǎn)生的有害氣體排出來。因此，礦井通風(fēng)是礦井生產(chǎn)過程中一個尤為重要的環(huán)節(jié)，在礦山的初步建設(shè)和運營中起著非常重要的作用。

礦井的通風(fēng)系統(tǒng)還關(guān)系著礦井的消防能力?；馂?zāi)燃燒時形成火風(fēng)壓，容易引起局部風(fēng)流狀態(tài)紊亂，甚至造成整個通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)流狀態(tài)混亂。礦井火災(zāi)會使井下污染區(qū)域內(nèi)的人員被燒傷、中毒或窒息，會對礦井的人員和設(shè)備造成極大的損害，也會造成巨大的經(jīng)濟和社會損失。良好的通風(fēng)系統(tǒng)能有效減少火災(zāi)隱患和避免火災(zāi)事故的發(fā)生，且能抑制火勢蔓延。所以，合理地選擇評價礦井通風(fēng)系統(tǒng)對礦井的生產(chǎn)與安全工作至關(guān)重要。

本調(diào)控系統(tǒng)采用調(diào)控變頻調(diào)速器，把電網(wǎng)供應(yīng)的常規(guī)頻率的交流電改變?yōu)槎鄠€頻率特性進(jìn)行輸出，可以做到對交流電機的無級調(diào)速。為了對礦井風(fēng)機進(jìn)行智能控制，變頻控制系統(tǒng)選用開環(huán)控制，該裝置可設(shè)定任意頻率控制電機轉(zhuǎn)速;但若變頻調(diào)控系統(tǒng)設(shè)計成閉環(huán)模式時，會根據(jù)控制命令和反饋的信息的動態(tài)變化，自主獲得適合的電機調(diào)控頻率。

二、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，煤礦產(chǎn)能的擴大和生產(chǎn)的集約化已成為趨勢。礦山設(shè)備水平迅速提高，系統(tǒng)得到簡化，但是依然存在許多已經(jīng)挖掘很長時間的老礦，系統(tǒng)很復(fù)雜，和許多新礦井的生產(chǎn)能力相比，具有比較高的集中度，給礦井作業(yè)系統(tǒng)帶來了新的安全隱患。

礦井通風(fēng)按照作用區(qū)域可以劃分為三種：用于整個礦井的稱之為主要通風(fēng)機;在礦井內(nèi)某些分支中用于調(diào)控風(fēng)量、彌補主通風(fēng)機不足的稱之為輔助通風(fēng)機;用于礦井內(nèi)某些局部區(qū)域通風(fēng)的稱之為局部通風(fēng)機。通風(fēng)扇有軸流式和離心式兩種，其中軸流式的外形尺寸小，在礦井內(nèi)安裝維護(hù)都相對來說比較簡便，易于多臺風(fēng)機進(jìn)行串聯(lián)，因而這種型式的通風(fēng)機在礦井上使用最為廣泛。

三、礦井通風(fēng)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計

（一）系統(tǒng)控制需求分析

該PLC調(diào)控系統(tǒng)具備通風(fēng)電機手動工頻控制模式、自動變頻控制模式和手動變頻控制模式，三種模式之間可以自由切換，其中手動變頻控制模式是在變頻控制器的操作面板上通過手動改變風(fēng)機的工作頻率進(jìn)行的。在風(fēng)機自動變頻模式下運行時，礦井內(nèi)的空氣壓力模擬量信號先傳送到PLC，PLC根據(jù)預(yù)先存儲的控制邏輯運算分析輸出控制指令調(diào)控通風(fēng)機的變頻運行。

（二）系統(tǒng)器件選型

在選擇PLC模型時，數(shù)字量輸入和輸出端口數(shù)要充分考慮在內(nèi)，普遍的做法是明確控制系統(tǒng)需要輸入與輸出端口的數(shù)目，再增加15%至20%備用。PLC內(nèi)部能夠存儲的邏輯程序量也是需要考慮的，再保證多出30%到50%。

CPU226有24個數(shù)字量輸入和16個輸出，總共有40個數(shù)字量控制點，以及2個RS485端口，用于系統(tǒng)之間的通訊和已編寫程序的上傳與下載，可以保證規(guī)模屬于中小型但邏輯比較復(fù)雜的調(diào)控系統(tǒng)的需求。

系統(tǒng)中總共需要8個數(shù)字量傳送到PLC，11個數(shù)字量從PLC輸出，7個模擬量輸入到PLC和1個模擬量從PLC輸出。綜合以上所述的端口數(shù)量的需求，選擇德國西門子公司的S7-200系列的CPU226型PLC，并且配套EM235及EM231用作模擬量輸入與輸出模塊。

四、結(jié)語

PLC調(diào)控礦井通風(fēng)系統(tǒng)對早先的機械設(shè)備進(jìn)行自動化和節(jié)能降耗改造，不僅僅可以簡化系統(tǒng)的架構(gòu)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，系統(tǒng)的操控更加簡單方便，易于對系統(tǒng)進(jìn)行檢修和維護(hù)保養(yǎng)，大大提高了礦井作業(yè)的安全系數(shù)。另外還能夠按照調(diào)控需求對系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的配置，很容易就可以搭建成集散式的調(diào)控系統(tǒng)，易于提高礦井的作業(yè)效率和經(jīng)濟效益，具有非常大的推廣應(yīng)用價值。

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