基于三菱plc礦井通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　題目 基于三菱FX-2N PLC礦井通風(fēng)</p><p><b>　　控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　學(xué) 院 </p><p>　　年 級(jí) 專 業(yè)

2、</p><p>　　班 級(jí) 學(xué) 號(hào) </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職 稱 、 </p><p>　　論文提交日期 、

3、 </p><p>　　基于三菱FX-2N PLC礦井通風(fēng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)能否正常工作與礦井內(nèi)工作環(huán)境條件，生產(chǎn)效率，安全生產(chǎn)密切相關(guān)。隨著我國(guó)政府對(duì)各行各業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)管力度的不斷加大，尤其對(duì)煤礦生產(chǎn)的安全要求越來(lái)越高，對(duì)煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，提高其運(yùn)行穩(wěn)定

4、性，可靠性，節(jié)能性等勢(shì)在必行。</p><p>　　本系統(tǒng)將三菱PLC與變頻器結(jié)合起來(lái)，采用瓦斯?jié)舛群途聣毫橹饕獏?shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)的工作過(guò)程和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效控制，從而達(dá)到礦井下通風(fēng)安全、穩(wěn)定，同時(shí)使得資源最大的利用。并且PLC對(duì)通風(fēng)機(jī)有過(guò)熱保護(hù)、故障報(bào)警、機(jī)械故障和瓦斯高濃度報(bào)警等功能。為了礦井通風(fēng)的安全節(jié)能技術(shù)改造提供新的技術(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞： PLC 瓦斯

5、傳感器 通風(fēng)</p><p>　　Design of ventilation control system based on Mitsubishi FX-2N PLC mine</p><p><b>　　Abtract</b></p><p>　　The working conditions, the normal work of mine

6、 ventilation system and whether the coal mine production efficiency, safety production is closely related to. Along with the Chinese government on all kinds of production safety supervision increased, especially for coal

7、 mine production safety requirements more and more high, the technical reformation of coal mine ventilation system, improve the operation stability, reliability, energy saving and so be imperative.</p><p>　　

8、This system will combine with Mitsubishi PLC inverter, the concentration of gas and down hole pressure as the major parameter, achieve effective control of working process and the running speed of the mine ventilator, so

9、 as to achieve the mine ventilation and safety, stability, and makes use of the most resources. And PLC overheating protection, fault alarm, fault and high gas concentration alarm function of fan. Provide a new technolog

10、y for technological transformation of mine ventilation and s</p><p>　　Keywords： PLC；Gas；Transducer；ventilate；</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.引言1</b><

11、/p><p>　　1.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.2本課程設(shè)計(jì)的研究意義2</p><p>　　1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況3</p><p>　　1.4 主要研究?jī)?nèi)容簡(jiǎn)介3</p><p>　　2．通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)控制方案4</p><p>　　3．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)5</p&

12、gt;<p>　　3.1礦井主扇風(fēng)機(jī)概述5</p><p>　　3.2控制核心PLC概述5</p><p>　　3.2.1三菱PLC FX2N—16MR簡(jiǎn)介5</p><p>　　3.2.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊FX2N—4AD8</p><p>　　3.3觸摸屏概述8</p><p>　　3.4傳感

13、器部分概述9</p><p>　　3.4.1瓦斯?jié)舛葌鞲衅?0</p><p>　　3.4.2 溫度傳感器10</p><p>　　3.4.3 空氣壓力傳感器11</p><p>　　4．PLC軟件設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1系統(tǒng)啟動(dòng)及停止12</p><p>　　4.2模擬

14、量編程及應(yīng)用13</p><p>　　4.3瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測(cè)14</p><p>　　4.4壓力的監(jiān)測(cè)15</p><p>　　4.4.1風(fēng)壓給定及依據(jù)15</p><p>　　4.4.2風(fēng)壓測(cè)定及控制16</p><p>　　4.5溫度的監(jiān)測(cè)16</p><p>　　5．觸摸屏軟件設(shè)

15、計(jì)18</p><p>　　5.1啟動(dòng)工程與設(shè)備選擇18</p><p>　　5.2編輯組態(tài)畫面19</p><p>　　5.2.1新建畫面19</p><p>　　5.2.2畫面編輯19</p><p>　　5.2.3狀態(tài)切換設(shè)定20</p><p>　　5.2.4畫面切換設(shè)定2

16、2</p><p>　　5.3工程保存22</p><p>　　5.4工程模擬22</p><p>　　6.運(yùn)行結(jié)果與調(diào)試23</p><p><b>　　7．結(jié)束語(yǔ)26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p&g

17、t;　　附錄（程序清單）28</p><p>　　附錄A（電氣原理圖）28</p><p>　　附錄B（PLC程序）30</p><p><b>　　致謝38</b></p><p><b>　　1.引言</b></p><p>　　1.1礦井通風(fēng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)介</

18、p><p>　　礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井通風(fēng)方式、通風(fēng)方法和通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的總稱。</p><p>　　其通風(fēng)系統(tǒng)的基本主要任務(wù)是： 供給井下足夠的新鮮空氣，滿足人員對(duì)氧氣呼吸的需要，沖淡井下有毒有害粉灰及空氣，保證人員安全生存，調(diào)節(jié)礦井下的空氣環(huán)境創(chuàng)造保證安全的工作環(huán)境。</p><p>　　礦井的通風(fēng)系統(tǒng)是影響礦井安全生產(chǎn)的重要因素。礦井通風(fēng)系統(tǒng)可以分為不同的類型，其劃分標(biāo)準(zhǔn)是

19、不同的因素。如根據(jù)瓦斯?jié)舛?、煤層自燃和高溫因素等把礦井通風(fēng)系統(tǒng)分為通俗一般型、相對(duì)降溫型、防火型、排放瓦斯型、防火及降溫型、排放瓦斯及降溫型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯與防火及降溫型幾種， </p><p>　　礦井內(nèi)部通風(fēng)的方式根據(jù)得到的風(fēng)力的動(dòng)力來(lái)源的不同，可分為自然風(fēng)和機(jī)械輔助通風(fēng)兩種。（1）自然通風(fēng)：這是則是一種利用大自然氣壓的不同而產(chǎn)生的通風(fēng)動(dòng)力，使得空氣在井下巷道流動(dòng)的流通方式叫做自然通風(fēng)。自然通風(fēng)的

20、風(fēng)壓一般都比較小，而且不穩(wěn)定因素很多，所以在《煤礦安全規(guī)程》有規(guī)定：每一處礦井都必須要采用機(jī)械通風(fēng)。（2）機(jī)械通風(fēng)：這是一種利用安裝主風(fēng)扇用電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)而產(chǎn)生的鼓風(fēng)動(dòng)力，從而致使空氣在井下各個(gè)巷道之間互相流動(dòng)的流通方式叫做機(jī)械通風(fēng)。每一個(gè)采用機(jī)械通風(fēng)的礦井，大自然風(fēng)壓也是必須要保留存在的，而且自然風(fēng)在各個(gè)時(shí)期內(nèi)對(duì)礦井的通風(fēng)工作有影響，在通風(fēng)管理工作中應(yīng)給予充分重視。礦井通風(fēng)系統(tǒng)的基本要求是：</p><p>　　

21、1．每個(gè)礦井，至少要有兩個(gè)通到地面的安全出口。 </p><p>　　2．進(jìn)風(fēng)井口要有利于防洪，不受粉塵，有害氣體污染。 </p><p>　　3．北方礦井、井口需裝供暖裝備。 </p><p>　　4．總回風(fēng)巷不得作為主要人行道。 </p><p>　　5．工業(yè)廣場(chǎng)不得受扇風(fēng)機(jī)噪音干擾。 </p><p>　　6．裝

22、有皮帶機(jī)的井筒不得兼作回風(fēng)井。</p><p>　　7．裝有箕斗的井筒不應(yīng)作為主要進(jìn)風(fēng)井。 </p><p>　　8．可以獨(dú)立通風(fēng)的礦井，采區(qū)應(yīng)盡量獨(dú)立通風(fēng)，不宜合并一個(gè)通風(fēng)系統(tǒng)。保證系統(tǒng)能夠獨(dú)立地進(jìn)行工作，這樣當(dāng)一個(gè)礦井出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)礦井的通風(fēng)工作不受影響。使生產(chǎn)不受大面積的受阻。</p><p>　　9．通風(fēng)系統(tǒng)要為防治瓦斯、火、塵、水及高溫創(chuàng)造條件。 &l

23、t;/p><p>　　10．通風(fēng)系統(tǒng)要有利用深水平或后期通風(fēng)系統(tǒng)的發(fā)展變化。</p><p>　　1.2本課程設(shè)計(jì)的研究意義</p><p>　　煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)能否正常工作與礦井內(nèi)工作環(huán)境條件，生產(chǎn)效率，安全生產(chǎn)密切相關(guān)。隨著我國(guó)政府對(duì)各行各業(yè)安全生產(chǎn)監(jiān)管力度的不斷加大，尤其對(duì)煤礦生產(chǎn)的安全要求越來(lái)越高，對(duì)煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，提高其運(yùn)行穩(wěn)定性，可靠性，節(jié)能性

24、等勢(shì)在必行。</p><p>　　我國(guó)煤礦的重、特大瓦斯事故所造成的井下人員大量傷亡均源于通風(fēng)系統(tǒng)抗災(zāi)能力不足致使正常生產(chǎn)時(shí)的分區(qū)通風(fēng)在瓦斯爆炸條件下受到破壞爆炸氣體進(jìn)入了爆源以外的廣泛區(qū)域使其他通風(fēng)分區(qū)乃至全礦井下的人員中毒死亡。 煤礦安全規(guī)程對(duì)煤礦通風(fēng)有嚴(yán)格的要求和限制特別在高突礦井明確禁止使用串聯(lián)通風(fēng)。因此以各采掘工作面為核心的分區(qū)通風(fēng)成為了煤礦通風(fēng)的基本規(guī)定和實(shí)踐。在礦井災(zāi)變條件下維持正常分區(qū)通風(fēng)的能力是

25、評(píng)價(jià)礦井通風(fēng)系統(tǒng)抗災(zāi)能力的基本考慮因素。除巷道布置這一重要但難以調(diào)整的因素之外分區(qū)通風(fēng)及風(fēng)量分配調(diào)節(jié)主要依靠于風(fēng)門、風(fēng)窗等通風(fēng)設(shè)施的應(yīng)用其類型、數(shù)量、分布上的合理性是影響通風(fēng)系統(tǒng)合理性的基本因素扇風(fēng)機(jī)及通風(fēng)構(gòu)筑物受礦井生產(chǎn)活動(dòng)及災(zāi)變影響而失去原定功能時(shí)礦井通風(fēng)維持在合理水平上的能力則是通風(fēng)系統(tǒng)可靠性的重要標(biāo)志。</p><p>　　目前煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，大多仍采用繼電、接觸器控制系統(tǒng)，但這種控制系統(tǒng)存在

26、著體積大、機(jī)械觸點(diǎn)多、接線復(fù)雜、可靠性低、排除故障困難等很多的缺陷；如果工作通風(fēng)機(jī)不采用變頻控制，那么礦井通風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法，只能依靠?jī)蓚€(gè)垂直風(fēng)門提起的高度，和調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)扇葉的數(shù)量和角度。那么主通風(fēng)機(jī)就會(huì)一直高速運(yùn)行，備用通風(fēng)機(jī)停止，不能輪休工作，易使工作通風(fēng)機(jī)產(chǎn)生故障，降低使用壽命，也會(huì)造成很大的能源浪費(fèi)。</p><p>　　針對(duì)這一系列問(wèn)題，隨著電子技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC和變頻器正成為通用、廉價(jià)和性

27、能可靠的控制和驅(qū)動(dòng)設(shè)備，得到廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)將 PLC與變頻器有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，采用以礦井氣壓壓力為主控參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的有效控制，使礦井中用的離心通風(fēng)機(jī)通風(fēng)高效、安全，達(dá)到了明顯的節(jié)能效果。由PLC控制的變頻調(diào)速離心風(fēng)機(jī)的通風(fēng)系統(tǒng)，具有較高的可靠性和較好的節(jié)能效果，易于組建成整體的自控系統(tǒng)，很方便地實(shí)現(xiàn)各種控制切換和遠(yuǎn)程監(jiān)控。PLC控制系統(tǒng)還具有對(duì)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)的電機(jī)過(guò)熱保護(hù)、故障報(bào)警、機(jī)械故障報(bào)警和瓦斯?jié)舛葦嚯姷裙δ芴?/p>

28、點(diǎn)，為煤礦礦井通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造提供一條新途徑。</p><p>　　1.3國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況</p><p>　　國(guó)內(nèi)外礦井通風(fēng)機(jī)發(fā)展歷史悠久，早在1902年愛(ài)爾蘭就研制成功了世界上第一臺(tái)多葉片礦井通風(fēng)機(jī)，且將當(dāng)時(shí)最初一臺(tái)多葉片礦用通風(fēng)機(jī)用在英國(guó)Pelton煤礦，這臺(tái)通風(fēng)機(jī)的安裝使井下通風(fēng)發(fā)生了巨大的變化。從此多葉片風(fēng)機(jī)對(duì)于發(fā)展整個(gè)通風(fēng)技術(shù)做出了重大貢獻(xiàn)。</p><

29、p>　　1949年至1950年間，丹麥諾迪斯克公司研制生產(chǎn)了首臺(tái)運(yùn)行中葉片能自動(dòng)調(diào)整的軸流式風(fēng)機(jī)，其后德國(guó)的TLT.K.K.等公司也相繼生產(chǎn)了這類風(fēng)機(jī)。由于該風(fēng)機(jī)的優(yōu)越性，到50年代中期首先在歐洲一些國(guó)家得到應(yīng)用。美國(guó)，前蘇聯(lián)，日本等國(guó)也相繼在1970年前后開(kāi)始推廣使用這種風(fēng)機(jī)。</p><p>　　20世界50年代初至70年代末我國(guó)礦山使用的礦井軸流主扇幾乎是仿制蘇聯(lián)的BY型和K70型等風(fēng)機(jī)，風(fēng)量范圍7-

30、160m3/S,靜壓范圍400-5900Pa，全國(guó)各類礦井共使用約5000臺(tái)左右。不過(guò)這類風(fēng)機(jī)在20世紀(jì)的80年代被國(guó)家列為淘汰產(chǎn)品，早已不再生產(chǎn)。</p><p>　　20世界的70年代開(kāi)始沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠經(jīng)技術(shù)研發(fā)與實(shí)驗(yàn)，研制成功了62A型單級(jí)主扇。其全壓，風(fēng)量以及各種參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)非常基本適合我國(guó)國(guó)情的礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)，在中條山有色金屬公司和邯鄲礦務(wù)局的一些風(fēng)井上使用。因其本機(jī)效率未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，相差甚遠(yuǎn)，沒(méi)有進(jìn)一步改進(jìn)

31、和完善就停止了生產(chǎn)，在此基礎(chǔ)上在20世界80年代該廠參考原蘇聯(lián)中央流體動(dòng)力研究所提供的通風(fēng)機(jī)啟動(dòng)略圖和特性曲線又研制了2K60式軸流式通風(fēng)機(jī)。在此期間沈陽(yáng)風(fēng)機(jī)廠研制了1K58和2K58型礦井軸流風(fēng)機(jī)。</p><p>　　1.4 主要研究?jī)?nèi)容簡(jiǎn)介</p><p>　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：</p><p>　　1．實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、故障

32、狀態(tài)、軸承溫度、定子溫度、電壓、電流、功率、效率等。</p><p>　　2．在變頻運(yùn)行時(shí)，該系統(tǒng)能根據(jù)壓力傳感器的模擬量輸入，經(jīng)PLC內(nèi)部運(yùn)算，計(jì)算出系統(tǒng)滿足安全生產(chǎn)所需的風(fēng)量大小對(duì)應(yīng)的變頻器輸入電壓值，經(jīng)擴(kuò)展模塊模擬量輸出控制變頻器自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　3．本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)多種報(bào)警功能，如風(fēng)機(jī)定子，軸承溫度超限，瓦斯?jié)舛冗^(guò)高報(bào)警，以及變頻器出現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警，及時(shí)處理的功

33、能。</p><p>　　4．用工程制圖軟件繪制系統(tǒng)主電路圖和PLC及擴(kuò)展模塊接線圖。</p><p>　　5．用三菱FX2N編程軟件編出PLC梯形圖。</p><p>　　6．模擬風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況，用步科觸摸屏軟件繪制煤礦主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。</p><p>　　2．通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)控制方案</p><p>　　本設(shè)計(jì)系統(tǒng)

34、中使用了PLC所以與使用常規(guī)繼電器實(shí)施的通風(fēng)系統(tǒng)相比，具有故障率低、可靠性高、接線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，PLC的自動(dòng)控制功能和程序化工作方式使通風(fēng)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度大大提高，降低了崗位人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。PLC與空氣壓力變送器，以及瓦斯?jié)舛葯z測(cè)器的配合使用，使系統(tǒng)控制的可靠性和安全性以及穩(wěn)定性大大提高，降低了通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的成本，不僅節(jié)約了電能，而且還提高了設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。</p><p>　　通風(fēng)機(jī)主要工作部分由兩臺(tái)離

35、心通風(fēng)機(jī)組成，每臺(tái)通風(fēng)機(jī)有一臺(tái)電機(jī)，每臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一組扇葉片，兩組扇葉片是對(duì)旋的，一組的作用吸風(fēng)，一組的作用增加風(fēng)速，對(duì)井下進(jìn)行供風(fēng)。根據(jù)井下用風(fēng)量的不同，采用不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用風(fēng)機(jī)的功率為45 kW 。</p><p>　　控制部分選用一臺(tái)三菱公司的FX2N系列的PLC， 并需要增加模擬量轉(zhuǎn)換模塊。輸入部分包括：?jiǎn)?dòng)，停止按鈕，空氣斷路器、空氣壓力傳感器，瓦斯?jié)舛葯z測(cè)器等組成一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)。其

36、中還包括電機(jī)用接觸器、中間繼電器、熱繼電器、礦用防爆型斷路器等系統(tǒng)保護(hù)電器，實(shí)現(xiàn)對(duì)通風(fēng)電機(jī)和 PLC的有效保護(hù)，以及對(duì)電機(jī)的切換控制。共計(jì)8個(gè)輸入點(diǎn)和6個(gè)輸出點(diǎn)。下圖為通風(fēng)系統(tǒng)的主要因素控制方案圖。</p><p>　　因此本論文以礦井通風(fēng)機(jī)的監(jiān)控為研究對(duì)象，以三菱FX2N系列可編程邏輯控制器作為監(jiān)控核心，運(yùn)用溫度、壓力、瓦斯?jié)舛鹊葌鞲衅骱碗娏坎杉瘑卧獙?duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)以及對(duì)各種電量參數(shù)進(jìn)行細(xì)致的檢測(cè)。同時(shí)利用PL

37、C和上位機(jī)之間的通信實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本論文還利用變頻器來(lái)控制通風(fēng)機(jī)的變頻運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的高效節(jié)能運(yùn)行。</p><p><b>　　3．系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本章節(jié)主要對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)所用到的各種硬件進(jìn)行一個(gè)細(xì)致的講解，主要用到的硬件有：礦井主扇風(fēng)機(jī)、PLC、觸摸屏及相應(yīng)的傳感器。</p><p>　　3.1礦井

38、主扇風(fēng)機(jī)概述</p><p>　　為了簡(jiǎn)化了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，改變了當(dāng)前煤礦抽出式軸流風(fēng)機(jī)全部采用皮帶輪傳動(dòng)或長(zhǎng)軸傳動(dòng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使維修和操作方便。主扇風(fēng)機(jī)其整體性好，并且采用內(nèi)置防爆電機(jī)拖動(dòng),不受外界干擾。</p><p>　　本設(shè)計(jì)配套電機(jī)為YB系列的YBFe派生系列，隔爆型三相異步電機(jī)。</p><p>　　電機(jī)如圖3.1所示YB2系列電機(jī)是全封閉自扇冷式鼠籠型隔爆三

39、相異步電動(dòng)機(jī)，是YB系列電動(dòng)機(jī)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際90年代的先進(jìn)水平，具有節(jié)能、安全、美觀等特點(diǎn)。適用于有爆炸性氣體混合物存在的場(chǎng)所。在YB2基本系列系列電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，可派生生產(chǎn)YB2-W戶外型、YB2-WTH戶外濕熱帶型等多種防爆產(chǎn)品。電機(jī)置于全封閉型，并具有一定耐壓強(qiáng)度的密閉散熱罩中并于外界非瓦斯氣相通。使電機(jī)始終處于無(wú)瓦斯空氣之中運(yùn)行，起到了雙重隔爆效果。</p><p>　　圖3.1三相

40、異步電機(jī)</p><p>　　3.2控制核心PLC概述</p><p>　　3.2.1三菱PLC FX2N—16MR簡(jiǎn)介</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的PLC是日本三菱公司的FX2N系列的繼電器輸出型PLC。</p><p>　　它帶有16個(gè)I/O點(diǎn)，分別為8個(gè)輸入點(diǎn)，8個(gè)輸出點(diǎn)。輸出形式為繼電器形式，輸出端最大電流可以達(dá)到5A工作電流。輸

41、入側(cè)為NPN漏型輸入。其特點(diǎn)是：</p><p>　　● 內(nèi)置8K容量的RAM存儲(chǔ)器，最大可以擴(kuò)展到16K。</p><p>　　● CPU運(yùn)算處理速度0.08μS/基本指令。</p><p>　　● 在PLC右側(cè)可連接各種輸入輸出擴(kuò)展模塊和特殊功能模塊。</p><p>　　● 基本單元中內(nèi)置2軸獨(dú)立最高的20kHz定位功能(晶體管,繼電器

42、輸出型）。</p><p>　　● 快速斷開(kāi)端子塊，其采用優(yōu)良的可維護(hù)性快速斷開(kāi)端子塊，（類似于熱插型，接上電纜的時(shí)候也可以更換但元。）</p><p>　　● 時(shí)鐘功能及小時(shí)表功能，所有的FX2N 系列PLC中都有實(shí)時(shí)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　● 持續(xù)掃描功能，為應(yīng)用所需求的持續(xù)掃描時(shí)間定義操作周期。</p><p>　　● 輸入濾波

43、器調(diào)節(jié)功能，通過(guò)用輸入濾波器來(lái)平整輸入信號(hào)（在基本單元中x0到x17）。</p><p>　　● 注解記錄功能，元件注釋可以在程序寄存器當(dāng)中記錄。</p><p>　　如圖3.2所示為三菱FX2N-16MR。</p><p>　　圖3.2 三菱FX2N-16MR</p><p>　　PLC在本設(shè)計(jì)電氣原理圖中的接線以及I/O分布點(diǎn)如圖3.3：

44、</p><p>　　圖3.3 PLC I/O接線圖</p><p>　　表3.1所示為I/O接口分配表。</p><p>　　表3.1 PLC I/O接口分配表</p><p>　　3.2.2 A/D轉(zhuǎn)換模塊FX2N—4AD</p><p>　　三菱FX2n-4AD是三菱電機(jī)公司推出的一款FX2n系列PLC模擬量輸

45、入模塊，有CH1~CH4四個(gè)通道，每個(gè)通道都可進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，分辯率為12位，采集信號(hào)電壓為-10V~+10V，分辯率5mV。電流輸入時(shí)，為4~20mA或-20~20mA，分辯率20uA。 FX2n-4AD內(nèi)部有32個(gè)16位的緩沖寄存器(BMF)，用于與主機(jī)交換數(shù)據(jù)。 FX2n-4AD占用FX2n擴(kuò)展總線的8個(gè)點(diǎn)，耗電為5V，30mA。</p><p>　　FX2N-4AD將空氣壓力傳感器TP802以及低濃度甲烷傳

46、感器輸入的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制語(yǔ)言送給PLC進(jìn)行比較運(yùn)算，從而達(dá)到控制的要求。同時(shí)還將變頻器輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行裝換，送給PLC以及觸摸屏進(jìn)行顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速。</p><p>　　其電氣原理圖接線如圖3.4所示:</p><p>　　圖3.4 電氣控制圖</p><p><b>　　3.3觸摸屏概述</b></p><p&g

47、t;　　為直觀顯示系統(tǒng)各部分的工作狀態(tài)以及報(bào)警顯示，電機(jī)參數(shù)等數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)采用觸摸屏作為顯示部件。</p><p>　　觸摸屏（touch screen）又稱為“觸控屏”、“觸控面板”，是一種可接收觸頭或者觸摸等輸入的訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置，當(dāng)接觸或者觸摸屏幕上的圖形按鈕，以及狀態(tài)按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的指向軟件地址和各種連結(jié)裝置，可用以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫面制造出生動(dòng)的影音

48、效果。觸摸屏在自動(dòng)化行業(yè)中也叫人機(jī)界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。觸摸屏作為一種最新的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡(jiǎn)單、方便、自然的一種人機(jī)交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面貌，是極富吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。</p><p>　　步科觸摸屏產(chǎn)品是中國(guó)最早最專業(yè)的工業(yè)級(jí)人機(jī)界面品牌之一，自

49、2002年進(jìn)入中國(guó)大陸市場(chǎng)以來(lái)，以其專業(yè)的品質(zhì)、卓越的性能、合理的價(jià)格得到了市場(chǎng)的最大認(rèn)可，銷量及市場(chǎng)占有率居同行業(yè)之首。本設(shè)計(jì)采用步科EV5000系列觸摸屏做為顯示媒體。通過(guò)RS485接口與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。如圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5 觸摸屏接線圖</p><p>　　3.4傳感器部分概述</p><p>　　該控制系統(tǒng)中采用了大量的模擬量信

50、號(hào)，這些信號(hào)的輸入都需要傳感器來(lái)進(jìn)行模擬量采集，將采集的模擬量信號(hào)送入PLC輸入模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將連續(xù)的變化量（大部分為4-20mA的電流信號(hào)，0—5V或0—10V的電壓信號(hào)）轉(zhuǎn)換離散的數(shù)字量，存入到PLC內(nèi)存里；輸出是由模擬量輸出模塊將要輸出的存儲(chǔ)在PLC內(nèi)存中的數(shù)字離散信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)或者電流信號(hào)。</p><p>　　本系統(tǒng)模擬量傳感器選用KGJ16B型瓦斯傳感器用于檢測(cè)煤礦井下空氣中的瓦斯含量，PTP

51、802型壓力傳感器用于檢測(cè)礦井下的井巷氣壓，Pt100熱電阻作為測(cè)量溫度用的傳感器用于檢測(cè)風(fēng)機(jī)組軸承和定子溫度。對(duì)于傳感器正確的選型以及應(yīng)用它們，首先要對(duì)各傳感器的性能指標(biāo)進(jìn)行了解。</p><p>　　斯傳感器用于檢測(cè)煤礦井下空氣中的瓦斯含量，具有多種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)制式輸出，聯(lián)檢后能與煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)、風(fēng)電瓦斯閉鎖裝置及瓦斯斷電儀配套使用。該傳感器是一種智能型檢測(cè)儀表，具有穩(wěn)定可靠、使用方便等特點(diǎn)。調(diào)零、調(diào)精度、報(bào)警

52、點(diǎn)設(shè)置等均可通過(guò)遙控器實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　3.4.1瓦斯?jié)舛葌鞲衅?lt;/p><p>　　KGJ16B型瓦斯?jié)舛葌鞲衅鞯膮?shù)如表3.2所示：</p><p><b>　　表3.2傳感器參數(shù)</b></p><p>　　3.4.2 溫度傳感器</p><p>　　溫度傳感器是一種能感受溫度而且

53、能把溫度轉(zhuǎn)變成一種可被識(shí)別的輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器主要是對(duì)溫度測(cè)量的部件構(gòu)成。溫度傳感器分為接觸式和非接觸式兩種。本設(shè)計(jì)選擇PT100鉑熱電阻溫度傳感器，它的阻值是可以隨著溫度的變化而成正相關(guān)。測(cè)量范圍為60℃—175℃，主要用于軸承溫度測(cè)量。</p><p>　　3.4.3 空氣壓力傳感器</p><p>　　本設(shè)計(jì)選擇一款廣泛應(yīng)用于鍋爐送風(fēng)、井下通風(fēng)等電力、煤炭行業(yè)壓力過(guò)程等控制

54、領(lǐng)域的壓力傳感器，即為PTP802。主要技術(shù)參數(shù)如表3.3。</p><p><b>　　表3.3 技術(shù)參數(shù)</b></p><p><b>　　4．PLC軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　礦井主要通風(fēng)機(jī)裝置性能測(cè)試工作是復(fù)雜多變的，涉及主要通風(fēng)機(jī)裝置進(jìn)、出口空氣的溫度和濕度、大氣壓等氣象參數(shù)，風(fēng)壓參數(shù)、流經(jīng)主要通風(fēng)機(jī)

55、前后的風(fēng)量，電氣參數(shù)，還有電動(dòng)機(jī)和主要通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)效率等參數(shù)。</p><p>　　在距風(fēng)壓測(cè)試點(diǎn)20m內(nèi)的巷道內(nèi)，用氣壓計(jì)測(cè)量絕對(duì)靜壓，用干、濕溫度計(jì)測(cè)量干、濕溫度。每調(diào)節(jié)工況一次測(cè)量三次，取其算術(shù)平均值來(lái)計(jì)算</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用了PLC作為控制核心，所以必須為PLC編寫相應(yīng)的程序以實(shí)現(xiàn)各種控制動(dòng)作。軟件程序控制流程如圖4.1所示：</p><p&g

56、t;<b>　　圖4.1程序流程圖</b></p><p>　　軟件部分主要分一下幾個(gè)部分進(jìn)行順序控制及數(shù)據(jù)檢測(cè)運(yùn)算。</p><p>　　4.1系統(tǒng)啟動(dòng)及停止</p><p>　　按下啟動(dòng)按鈕，程Y0（中間繼電器）得電，輸出Y0使中間繼電器K0閉合，同時(shí)硬件電路中通過(guò)K0的觸點(diǎn)給主接觸器KM0送入電源，接通主回路電源。同時(shí)給變頻器信號(hào)，啟動(dòng)變

57、頻器，風(fēng)機(jī)開(kāi)始運(yùn)行。如圖4.2。</p><p><b>　　圖4.2啟?？刂?lt;/b></p><p>　　按下停止按鈕時(shí)，斷掉中間繼電器M1,關(guān)斷控制繼電器，斷掉繼電器K0的電源，KO掉電的同時(shí)主回路接觸器KM0掉電，系統(tǒng)主回路斷掉，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。</p><p>　　4.2模擬量編程及應(yīng)用</p><p>　　FX2

58、N-4AD的32個(gè)緩沖寄存器（BFM）的編號(hào)分配及含義都要按照使用手冊(cè)來(lái)使用。根據(jù)使用手冊(cè)BFM的設(shè)定值可以改變FX2N-4AD模塊的運(yùn)行參數(shù)，可調(diào)整其輸入模式、輸入增益和偏移量等。同時(shí)也可以根據(jù)使用手冊(cè)BFM的數(shù)據(jù)使用PLC的FROM指令讀出。</p><p>　　圖4.3模擬量模塊識(shí)別</p><p>　　在“0”位置的特殊功能模塊的ID號(hào)有BFM#30中讀出，并保存在主單元的D0中。

59、比較該值以檢查模塊是否是FX2N-4AD，如是則M31變?yōu)镺N。如圖4.3所示。</p><p>　　圖4.4溫度模塊識(shí)別</p><p>　　同理，在“1”位置的特殊功能模塊的ID號(hào)有BFM#30中讀出，并保存在主單元D10中。比較該值以檢查模塊是否是FX2N-4AD-PT模塊，如是則M41為ON。如圖4.4所示。</p><p>　　圖4.5 錯(cuò)誤狀態(tài)識(shí)別<

60、;/p><p>　　模擬量輸出模塊則是通過(guò)PLC的TO指令來(lái)讀出，H0選擇BFM#0初始化通道，運(yùn)行PC，K4——BFM#1選擇4個(gè)通道。BFM#29通道則為錯(cuò)誤狀態(tài)，如出現(xiàn)錯(cuò)誤M210、M220為ON。無(wú)法再讀取程序。如圖4.5。</p><p>　　4.3瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測(cè)</p><p>　　礦井瓦斯導(dǎo)致的爆炸是一種熱的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（也叫鏈鎖反應(yīng)）。當(dāng)可爆炸的易燃混合物吸

61、收到一定的能量（一般是燃燒火源給定的熱能，或者其它途徑獲得的熱效應(yīng)）后，反應(yīng)分子的分子鏈即斷裂，離解成兩個(gè)或兩個(gè)以上的游離基（也叫自由基）。這類游離的基具有非常大的化學(xué)活性，它的持續(xù)活性成為了反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行的催化劑。當(dāng)有適合的條件下，一個(gè)游離基又非常迅速的進(jìn)行下一步的分解，再產(chǎn)生兩個(gè)或N個(gè)的游離基。如此這樣循環(huán)往復(fù)不已，游離基越來(lái)越增多，化學(xué)反應(yīng)速度也變得越來(lái)越快，最后就可以形成為燃燒或者叫做可以爆炸式的氧化反應(yīng)。故而，瓦斯爆炸就其本質(zhì)來(lái)

62、說(shuō)，是空氣中可作用的各種物質(zhì)和一定濃度的甲烷氣體產(chǎn)生的強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)。</p><p>　　瓦斯?jié)舛冉o定范圍及依據(jù)：一般意義上瓦斯的爆炸的爆炸是在一定的濃度范圍，通常是把在大氣中瓦斯氣體遇火后引起爆炸時(shí)候的濃度范圍稱為瓦斯爆炸界限。一般來(lái)講瓦斯爆炸界限是5%～16% 。</p><p>　　當(dāng)瓦斯?jié)舛戎档陀?%時(shí)，遇火不爆炸，卻會(huì)形成一種燃火層，當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5%時(shí)，洋河反應(yīng)為完全反應(yīng)，

63、爆炸達(dá)到最大；瓦斯?jié)舛仍?6%以上時(shí)，卻因?yàn)橥咚沟臐舛冗^(guò)高導(dǎo)致爆炸性消失，但是在空氣中遇明火后仍會(huì)燃燒。 </p><p>　　瓦斯爆炸界限是可以改變的，溫度、壓力以及粉塵、其它可燃性氣體、惰性氣體的混合等這幾項(xiàng)因素會(huì)對(duì)瓦斯爆炸界限有影響。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的是KGJ16B 型瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，通過(guò)瓦斯?jié)舛葌鞲衅鲗⑦B續(xù)變化的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)采集并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)4～20毫安的電

64、流，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊FX2N-4AD，通過(guò)其內(nèi)部的采樣、濾波，轉(zhuǎn)換為PLC能識(shí)別的二進(jìn)制信號(hào)存儲(chǔ)到PLC存儲(chǔ)器中的D120數(shù)據(jù)模塊中，程序中將D120與預(yù)設(shè)值D20的數(shù)值進(jìn)行比較，大于則輸出端有輸出，否則沒(méi)有。在離心風(fēng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中若礦井工作面的瓦斯?jié)舛却笥谠O(shè)定的報(bào)警瓦斯?jié)舛壬暇€時(shí)，Y3閉合，系統(tǒng)將發(fā)出指示并報(bào)警。并通過(guò)觸摸屏顯示出來(lái)。以警示工作人員工作面瓦斯涌出量已有安全隱患，做好排放瓦斯的安全準(zhǔn)備。若井巷工作面瓦斯?jié)舛壤^續(xù)增大，

65、PLC將發(fā)出切斷電源的指令，將PLC所有輸出和內(nèi)部位復(fù)位，并切斷風(fēng)機(jī)電源各井巷工作面的電源，防止有明火引起與其爆炸。抽放瓦斯后，當(dāng)瓦斯?jié)舛菵120的存儲(chǔ)值再次下降到小于斷電瓦斯?jié)舛壬暇€時(shí)，風(fēng)機(jī)組并不能重新運(yùn)行工作。只有當(dāng)瓦斯?jié)釪120的存儲(chǔ)值下降到小于瓦斯?jié)舛葓?bào)警上線時(shí)，PLC才恢復(fù)風(fēng)機(jī)組再次啟動(dòng)并將風(fēng)機(jī)組運(yùn)行工作。如圖4.6。</p><p>　　圖4.6 瓦斯?jié)舛葓?bào)警</p><p>

66、<b>　　4.4壓力的監(jiān)測(cè)</b></p><p>　　4.4.1風(fēng)壓給定及依據(jù)</p><p>　　在通風(fēng)中所稱的風(fēng)壓是指單位體積的空氣所具有的能量，按其類型可分為靜壓、動(dòng)壓和全壓，其單位為Pa。礦井自然風(fēng)壓的計(jì)算</p><p>　　但是礦井進(jìn)、回風(fēng)井的空氣柱的的容重差（容重差又主要由溫度差造成）以及高差和其它自然因素所形成的壓力差稱為自

67、然風(fēng)壓.它對(duì)礦井主扇的工況點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生一定的影響，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮自然風(fēng)壓對(duì)主扇的影響。其計(jì)算公式為：　　hn＝z1r1- z2r2 公式（4-1）</p><p>　　式中：　hn——自然風(fēng)壓，單位Pa，</p><p>　　Z1——礦井最高點(diǎn)至最低水平間的距離，</p><p>

68、;　　Z2——出風(fēng)階段的垂高，</p><p>　　r1 r2——表示進(jìn)、回風(fēng)流的平均重率，N/m3</p><p>　　4.4.2風(fēng)壓測(cè)定及控制</p><p>　　為求得主要通風(fēng)機(jī)裝置的靜壓，應(yīng)測(cè)出主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)端空氣的相對(duì)靜壓，其測(cè)定位置應(yīng)布置在工況調(diào)節(jié)裝置與主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口之間直線段上，盡量選擇在接近主要通風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口而又風(fēng)流穩(wěn)定處。通常軸流式主要通風(fēng)機(jī)可在距

69、離進(jìn)風(fēng)口一倍葉輪直徑處測(cè)量。對(duì)單吸風(fēng)口的離心式風(fēng)機(jī)則應(yīng)布置在控制閘門后兩倍葉輪直徑以外處測(cè)量。對(duì)雙吸風(fēng)口的離心式風(fēng)機(jī)應(yīng)在風(fēng)道分支一倍葉輪直徑處的穩(wěn)定處的穩(wěn)定風(fēng)流中測(cè)量。</p><p>　　空氣壓力值通過(guò)FX2N-4AD送入PLC中，經(jīng)過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換后，其壓力值存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)塊D130中，同樣應(yīng)用比較指令，將D130與預(yù)設(shè)值D30中的值進(jìn)行比較，小于則輸出，輸出為中間值M21，M21置1時(shí)為氣壓過(guò)低，設(shè)置啟動(dòng)緊急排風(fēng)，同

70、時(shí)給變頻器輸出端Y4及Y5置1，使兩臺(tái)變頻器同時(shí)工作，知道輸入的空氣壓力值大于設(shè)定報(bào)警值。如圖4.7。</p><p><b>　　圖4.7 氣壓報(bào)警</b></p><p><b>　　4.5溫度的監(jiān)測(cè)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)組設(shè)有軸承溫度和定子溫度過(guò)熱保護(hù)。綜合所選用的風(fēng)機(jī)組自身特性和國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)

71、置了風(fēng)機(jī)組軸承溫度和定子溫度報(bào)警溫度和跳閘溫度。軸承溫度保護(hù)設(shè)置85℃為報(bào)警溫度，90℃為跳閘溫度。定子溫度保護(hù)設(shè)置120℃為報(bào)警溫度，125℃為跳閘溫度。由于PLC所能識(shí)別的是數(shù)字量信號(hào)，所以要對(duì)傳感器采集的電壓或電流信號(hào)的輸入信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。若輸入電壓范圍為0～10V的模擬量信號(hào)，則對(duì)應(yīng)的數(shù)字量結(jié)果應(yīng)為0～4000或需要的數(shù)字。若數(shù)據(jù)格式為單極性，模擬量信號(hào)的類型為電壓信號(hào)，滿量程為0～10V，那么根據(jù)公式4-2可得軸承溫度和定子溫度

72、報(bào)警溫度和跳閘溫度所對(duì)應(yīng)的數(shù)量和電壓的關(guān)系。</p><p>　　模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換公式為：</p><p>　　(y-AL)/(AH-AL)=(X-0)/(4000-0) 公式4-2</p><p>　　y:轉(zhuǎn)換過(guò)后的工程值（多少電流）</p><p>　　AH：工程值的上限（電流的上限）</p><

73、;p>　　AL：工程值的下限（電流的下限）</p><p>　　X：工程轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量值（電流轉(zhuǎn)換后的數(shù)字值）</p><p>　　FX2N-4AD模塊將送入的溫度值存儲(chǔ)在PLC中的數(shù)據(jù)塊D100，D101中，將兩個(gè)溫度值與預(yù)設(shè)值D110進(jìn)行比較，大于則輸出切換命令，執(zhí)行變頻器的切換。如圖4.8。</p><p>　　圖4.8 變頻器運(yùn)行切換</p>

74、;<p><b>　　5．觸摸屏軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　PLC通過(guò)軟件設(shè)計(jì)與觸摸屏進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，PLC將數(shù)據(jù)和參數(shù)，其中包括變量以及固定量寫入數(shù)據(jù)塊中，送入觸摸屏的地址，將數(shù)據(jù)寫入觸摸屏中，在觸摸屏中變量顯示為變化的參數(shù)，固定量顯示為固定參數(shù)。其參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表3.1。</p><p>　　觸摸屏的顯示內(nèi)容分為幾個(gè)畫面，分別是監(jiān)視畫面，參數(shù)顯示

75、畫面，參數(shù)設(shè)定畫面等。</p><p>　　5.1啟動(dòng)工程與設(shè)備選擇</p><p>　　單擊工具欄的圖標(biāo)，建立工程，并輸入工程名稱：風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選擇工程文件夾保存路徑，單擊【建立】完成創(chuàng)建新工程。從【元件庫(kù)窗口】-【通訊連接】中選擇“串口”往拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)窗口拖曳并放置。如同上步，再選擇“MT5520T”、“FX2N”。選中HMI并拖曳使其“COM”口靠近通訊連接線的左端，直到拖曳移動(dòng)H

76、MI時(shí)通訊連接線的一端也跟著“COM”口移動(dòng)，此時(shí)HMI與串口電纜連接成功；同樣的方法連接PLC與串口電纜。如圖5.1所示。</p><p><b>　　圖5.1 設(shè)備選擇</b></p><p>　　雙擊HMI，系統(tǒng)彈出 【HMI屬性】屬性框，切換到【任務(wù)欄】屬性頁(yè)，在【任務(wù)欄】屬性頁(yè)中將“顯示任務(wù)欄”選項(xiàng)前的勾選取消，切換到【串口0設(shè)置】屬性頁(yè)根據(jù)實(shí)際PLC的通訊

77、參數(shù)來(lái)配置串口0的參數(shù)，其他選項(xiàng)均采用默認(rèn)設(shè)置。如圖5.2所示。類似的把PLC的參數(shù)設(shè)置號(hào)。</p><p>　　圖5.2 HMI屬性</p><p><b>　　5.2編輯組態(tài)畫面</b></p><p><b>　　5.2.1新建畫面</b></p><p>　　右擊圖5.1畫面上得HMI圖標(biāo)，

78、在彈出菜單中單擊“編輯組態(tài)”系統(tǒng)將會(huì)打開(kāi)一個(gè)新的組態(tài)編輯窗口工作區(qū)，系統(tǒng)默認(rèn)的打開(kāi)Frame0窗口為主窗口。建立HMI時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建編號(hào)0-9的窗口，其中1-9窗口為系統(tǒng)特殊用窗口，只有Frame0可為用戶使用，根據(jù)系統(tǒng)分析HMI畫面規(guī)劃，還需新增9個(gè)窗口。單擊【畫面菜單】，選擇“添加組態(tài)窗口” ，系統(tǒng)彈出【新建窗口】屬性框，其中“窗口名稱”可自定義，最后單擊【新建】按鈕。</p><p><b>

79、　　5.2.2畫面編輯</b></p><p>　　通過(guò)【元件庫(kù)窗口】或是自己畫新的圖形，將所規(guī)劃號(hào)的HMI畫面畫出。如5.3所示為Frame0窗口的圖形。對(duì)于數(shù)據(jù)的連接，則是雙擊所要連接的圖面，在跳出的窗口界面當(dāng)中【基本屬性】框中讀取地址選擇觸摸屏“HMI0”，PLC也選擇“0”，對(duì)于地址類型和地址均要對(duì)應(yīng)所編PLC程序里面的地址。如圖5.4所示。</p><p><b

80、>　　圖5.3 主畫面</b></p><p>　　圖5.4 元件屬性框</p><p>　　5.2.3狀態(tài)切換設(shè)定</p><p>　　在觸摸屏上有許多元器件在實(shí)現(xiàn)其功能時(shí)可以達(dá)到狀態(tài)切換的畫面，例如圖5.3，在觸摸屏上【元件庫(kù)窗口】—【PLC元件】?jī)?nèi)選擇一個(gè)位狀態(tài)指示燈器件。同理地址類型的連接如圖5.4一樣，當(dāng)然在此屬性窗口上切換到標(biāo)簽屬性框，

81、勾選標(biāo)簽選項(xiàng)并在狀態(tài)“0”的標(biāo)簽內(nèi)容寫入“OFF”，在裝態(tài)“1”標(biāo)簽內(nèi)容寫入“ON”。如圖5.5所示。再切換到圖形的屬性框，點(diǎn)擊使用向量圖，并在屬性框下面的“0”狀態(tài)導(dǎo)出關(guān)斷的開(kāi)關(guān)，選擇“1”狀態(tài)導(dǎo)出開(kāi)啟的開(kāi)關(guān)。如圖5.6所示。按照上述編輯，在觸摸屏離線模擬時(shí)，當(dāng)主接觸器開(kāi)關(guān)元?dú)饧油〞r(shí)就會(huì)顯示“ON”，并且圖片也會(huì)切換到接通狀態(tài)的開(kāi)關(guān)。</p><p><b>　　圖5.5 標(biāo)簽狀態(tài)</b>

82、;</p><p><b>　　圖5.6 圖片狀態(tài)</b></p><p>　　但類似如圖5.3上的風(fēng)機(jī)M1在運(yùn)行時(shí)也需要顯示風(fēng)機(jī)的扇葉運(yùn)轉(zhuǎn)，其屬性設(shè)置主接觸器開(kāi)關(guān)一樣設(shè)置，地址選為D46，但是需要在PLC程序里設(shè)置一段狀態(tài)切換的程序。如圖5.7所示。</p><p>　　圖5.7 風(fēng)機(jī)扇葉運(yùn)轉(zhuǎn)</p><p>　　5.

83、2.4畫面切換設(shè)定</p><p>　　由于觸摸屏界面的多功能化，故而觸摸屏界面不用太大，這樣就會(huì)有了畫面切換的功能。在工程結(jié)構(gòu)窗口樹形結(jié)構(gòu)中選擇Frame1窗口，并在【元件庫(kù)窗口】—【功能元件】選擇“功能件”，在跳出的功能件元件屬性框中切換窗口選項(xiàng)中選擇要切換的畫面窗口。如圖5.7所示即為畫面切換屬性框。</p><p>　　圖5.7 畫面切換屬性框</p><p&g

84、t;<b>　　5.3工程保存</b></p><p>　　單擊基本工具欄的圖標(biāo)，對(duì)編輯好的工程畫面進(jìn)行保存。</p><p><b>　　5.4工程模擬</b></p><p>　　完成工程畫面的編輯及保存后，可通過(guò)“離線模擬”功能來(lái)仿真組態(tài)工程運(yùn)行時(shí)的效果，而不必每一次下載到HMI中，這樣可以提高編程效率。當(dāng)然，離線模

85、擬前要先對(duì)組態(tài)工程進(jìn)行編譯才可以。</p><p>　　單擊系統(tǒng)工具欄的編譯按鈕，對(duì)工程進(jìn)行編譯。編譯成功后，單擊系統(tǒng)工具欄的離線模擬按鈕，在彈出的對(duì)話框中選中要編譯的HMI，然后單擊【模擬】按鈕。</p><p><b>　　6.運(yùn)行結(jié)果與調(diào)試</b></p><p>　　將在三菱PLC編輯軟件上編輯的程序下載進(jìn)PLC中，按照電氣原理圖將線路

86、連接好，緊接著就在觸摸屏上面監(jiān)視運(yùn)行結(jié)果。觸摸屏的顯示內(nèi)容分為幾個(gè)畫面，分別是監(jiān)視畫面，參數(shù)顯示畫面，參數(shù)設(shè)定畫面等。</p><p>　　監(jiān)視畫面為主畫面，可以監(jiān)視風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和主要數(shù)據(jù)的參數(shù)，并設(shè)有控制按鈕，可以控制系統(tǒng)的啟動(dòng)及停止，通過(guò)監(jiān)視畫面可以直觀的反映風(fēng)機(jī)的工作。如圖6.1即為參數(shù)設(shè)定畫面。在此界面當(dāng)中將瓦斯?jié)舛?、氣壓、電機(jī)最高轉(zhuǎn)速及電機(jī)的最高溫度值都可以設(shè)定。</p><p&g

87、t;　　圖6.1參數(shù)設(shè)定畫面</p><p>　　通過(guò)啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)系統(tǒng)后，空氣和瓦斯傳感器開(kāi)始監(jiān)測(cè)井下工作環(huán)境，同時(shí)控制變頻器1開(kāi)始運(yùn)行，1#風(fēng)機(jī)開(kāi)始工作，同時(shí)定子溫度傳感器監(jiān)測(cè)1#風(fēng)機(jī)電機(jī)定子溫度，并通過(guò)溫度變送器將定子溫度的模擬值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號(hào)4-20mA，并且送至PLC模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊FX2N-4AD中，F(xiàn)X2N-4AD將送達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC可以讀取的二進(jìn)制形式的數(shù)字量，并且通過(guò)程序設(shè)定，將此溫

88、度值與預(yù)先設(shè)置的溫度值進(jìn)行比較，并且送至觸摸屏一個(gè)信號(hào)進(jìn)行顯示使用。若該溫度值大于預(yù)先設(shè)置的溫度值，說(shuō)明風(fēng)機(jī)溫度過(guò)高，系統(tǒng)通過(guò)程序的運(yùn)行，自動(dòng)切換2#風(fēng)機(jī)運(yùn)行，同時(shí)1#風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)2#風(fēng)機(jī)電機(jī)定子溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)再次切換1#風(fēng)機(jī)，如此循環(huán)往復(fù)，使兩個(gè)風(fēng)機(jī)輪流投入工作。保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在圖6.2所示畫面中就可以看出上述的顯示畫面。</p><p><b>　　圖6.2監(jiān)視畫面 </b&g

89、t;</p><p>　　風(fēng)機(jī)運(yùn)行的工作過(guò)程中，空氣壓力傳感器與瓦斯?jié)舛葯z測(cè)器也通過(guò)變送器將其檢測(cè)值送人PLC中進(jìn)行運(yùn)算及格式轉(zhuǎn)換，當(dāng)空氣壓力低于預(yù)設(shè)值時(shí)，同時(shí)強(qiáng)制兩風(fēng)機(jī)同時(shí)工作增大鼓風(fēng)量，直至空氣壓力大于設(shè)定值，當(dāng)瓦斯?jié)舛戎蹈哂谠O(shè)定值時(shí)，切斷井下電源，保證安全，同時(shí)通過(guò)觸摸屏以及報(bào)警器輸出報(bào)警信號(hào)。在圖5.3中可以看出軸承溫度等數(shù)據(jù)。</p><p>　　圖6.3參數(shù)顯示畫面</p

90、><p><b>　　7．結(jié)束語(yǔ)</b></p><p>　　利用 PLC和變頻器以及離心機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造，不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性，設(shè)備的啟動(dòng)以及停止操作方便，也便于維修，節(jié)省能耗，極大的提高了煤礦生產(chǎn)的安全系數(shù)。另外還可以應(yīng)用觸摸屏上的通訊接口將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)以及各參數(shù)狀態(tài)送至遠(yuǎn)程上位機(jī)監(jiān)控和存儲(chǔ)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，提高了企業(yè)

91、的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的推廣價(jià)值。</p><p>　　主扇風(fēng)機(jī)是煤礦的四大固定設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著向井下輸送新鮮空氣，排出粉塵和污濁氣流的重任。本設(shè)計(jì)采用三菱FX2N-16MR PLC設(shè)計(jì)礦井主扇風(fēng)機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。采用先進(jìn)、可靠的傳感器和先進(jìn)的礦井主通風(fēng)機(jī)流量監(jiān)測(cè)方法,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通風(fēng)機(jī)的性能參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)、電機(jī)的電氣參數(shù)。通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)了主通風(fēng)機(jī)性能及狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。</p><p&

92、gt;　　本設(shè)計(jì)提高了主扇風(fēng)機(jī)設(shè)備的自動(dòng)化管理水平，有力地保證了主扇風(fēng)機(jī)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行，為設(shè)備的管理和維修提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。在設(shè)計(jì)中以風(fēng)機(jī)房為實(shí)施對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)房的無(wú)人值守自動(dòng)化監(jiān)控和管理的設(shè)計(jì)和改造。</p><p>　　通過(guò)使用工業(yè)以太網(wǎng)和高可靠性的工控PLC，本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)的在線監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程控制?？梢员M可能保證風(fēng)機(jī)的安全，高效、穩(wěn)定運(yùn)行。可以對(duì)各種影響安全生產(chǎn)的情況實(shí)現(xiàn)及時(shí)報(bào)警。</p&g

93、t;<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　?。?］張建華．礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠性的研究［M］．北京：科學(xué)與財(cái)富，2011</p><p>　?。?］何昆．二氧化碳抑爆性能實(shí)驗(yàn)研究［J］．學(xué)位論文，2006</p><p>　?。?］趙盼.基于PLC的礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償監(jiān)控系統(tǒng)的研制［J］．西安科技大學(xué)，</

94、p><p>　　［4］張琳．果園枝條營(yíng)養(yǎng)缽成型工藝及裝備研究［M］．河北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012</p><p>　?。?］陳玖英．基于TDLAS的分布式光纖瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究［J］．2007</p><p>　　［6］趙盼.基于PLC的礦熱爐低壓無(wú)功補(bǔ)償監(jiān)控系統(tǒng)的研制[D].西安科技大學(xué)，2011</p><p>　?。?］陳建明.等．電氣控制與PL

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97、t;/p><p>　?。?4］石秋潔．變頻器應(yīng)用基礎(chǔ)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2003</p><p>　?。?5］高廣軍.賈世勝，朱學(xué)軍，等．通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整中常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策［J］．山西煤炭，2002，(2)</p><p>　?。?6］張翟忠．礦用風(fēng)機(jī)的使用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)（續(xù)）［J］．礦業(yè)快報(bào)，2007</p><p>　　［17］史國(guó)生.電

98、氣控制與可編程控制器技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010,88-100.</p><p><b>　　附錄（程序清單）</b></p><p>　　附錄A（電氣原理圖）</p><p>　　附錄B（PLC程序）</p><p><b>　　致謝</b></p><p>

99、　　大學(xué)的最后一個(gè)課程設(shè)計(jì)是我大四的主要任務(wù)，課題的工作量比較大，由于要完成一個(gè)完整的課程設(shè)計(jì)，這就要求我對(duì)課題的各個(gè)環(huán)節(jié)都要理解，在最后的這幾個(gè)月里，我的指導(dǎo)老師為我提供了很大的幫助。</p><p>　　本論文是在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下完成的。在本課題的選題、課題的具體實(shí)施乃至論文的最后完成等各個(gè)環(huán)節(jié)都給予認(rèn)真的指導(dǎo)，傾注了大量的心血。沒(méi)有老師的這種無(wú)私的指導(dǎo)和幫助很難想象這篇論文能夠順利的完成。在這我對(duì)老師表

100、示感謝，感謝他在百忙之中抽時(shí)間為我輔導(dǎo)，時(shí)刻督促我的進(jìn)度，并及時(shí)指出設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。在他的悉心指導(dǎo)下，我加深和鞏固了所學(xué)知識(shí)，他淵博的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度，誨人不倦的高尚師德和踏實(shí)精干的精神一直深深影響著我，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，老師對(duì)我各方面都嚴(yán)格要求，使我在學(xué)習(xí)和研究能力上得到了很好的鍛煉，并使我改正了以往懶散的學(xué)習(xí)態(tài)度。這將使我終生受益。值此論文完成之際，謹(jǐn)向老師致以衷心的感謝和崇高的敬意。</p><p>