基于PLC的离心风机变频调速控制系统设计.doc

29基于PLC的离心风机变频调速控制系统设计目录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23系统硬件构成及各部分功能43.1PLC可编程控制器部分43.1.1PLC概述43.1.2PLC外部I/O连接53.2变频调速的基础知识73.3模数转换模块83.4离心风机83.5变频器的选型和容量的确定94系统硬件设计104.1硬件电路104.2系统控制电路设计115软件设计125.1瓦斯浓度控制部分135.2压力控制部分145.3温度控制部分166结束语17致谢18参考文献18附图总程序191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——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、安全生产密切相关。随着我国政府对各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着体积大、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。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[1]。（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机驱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2×45kW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机和PLC的有效保护以及对电机的切换控制。plc控制器气压给定瓦斯浓度给定显示部分报警部分电控部分变频器1变频器2机组1机组2空气压力传感器瓦斯浓度传感器矿井图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[2]。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