變頻控制技術(shù)在煤礦主通風(fēng)機上的應用

低壓系統測量?jì)x表均采用設有RS485通信接口的SWP系列智能儀表，可就地顯示相電壓、線(xiàn)電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數等參數，通過(guò)MODBUS-RTU協(xié)議與PLC通信模塊CP341通信，監測設備運行參數。

變頻器標配RS485 MODBUS-RTU 通信接口和PLC通信模塊CP341，通過(guò)MODBUS-RTU協(xié)議進(jìn)行通信。

其它高、低壓開(kāi)關(guān)，風(fēng)門(mén)限位開(kāi)關(guān)的信號均通過(guò)數字量輸入模塊與PLC連接。

2.2 風(fēng)機在線(xiàn)監測系統組成

風(fēng)速、負壓、振動(dòng)、風(fēng)機電機溫度監控系統主要由風(fēng)速、負壓、振動(dòng)、溫度傳感器和相應變送器組成。

風(fēng)速傳感器安裝在風(fēng)機前端的風(fēng)道內，傳感器輸出信號經(jīng)風(fēng)速變送器轉換成電信號，傳送至PLC模擬量輸入模塊。

負壓監測是把風(fēng)機前端的風(fēng)道開(kāi)孔引風(fēng)接至負壓傳感器，經(jīng)過(guò)負壓變送器將負壓值轉換為4~20 mA信號引至PLC模擬量輸入模塊。

振動(dòng)監測由振動(dòng)傳感器和振動(dòng)位移變送器組成。

振動(dòng)傳感器分別安裝在風(fēng)機前、后軸承位置處的機殼垂直和水平方向上，用于檢測風(fēng)機的水平和垂直方向的振動(dòng)。振動(dòng)速度量轉換成位移量送入振動(dòng)位移變送器，振動(dòng)位移變送器將此位移信號轉換成與之對應的電信號輸出，接至PLC模擬量輸入模塊。

風(fēng)機拖動(dòng)電機安裝三相定子和前后軸承，繞組溫度傳感器，兩套帶有標準RS485接口的16路溫度巡檢儀SWP就地顯示溫度及溫度報警狀態(tài)，溫度巡檢儀也通過(guò)MODBUS-RTU 協(xié)議與PLC 通信模塊CP341通信，在觸摸屏和上位機上實(shí)時(shí)顯示溫度。

3 系統軟件設計

基于PLC的監控系統軟件由風(fēng)機控制、參數監測和通信三個(gè)子程序組成。PLC 編程軟件采用STEP7-V5.3，由PLC 完成各類(lèi)監測參數的采集、模數轉換、數據處理，再向后臺傳輸監控信息并執行后臺的指令。

風(fēng)機控制采用三級控制模式，即手動(dòng)/就地控制模式、觸摸屏集中控制模式和上位機遠程控制模式。高壓系統和變頻器也有兩種控制方式：一種是通過(guò)PLC的一個(gè)CP341通信模塊給微機保護單元發(fā)送遙控命令，控制高壓開(kāi)關(guān)柜分、合閘，另一個(gè)CP341通信模塊給變頻器發(fā)送運行、轉向指令及輸出頻率控制風(fēng)機起停;另一種方式，高壓柜分、合閘及變頻器運行、轉向指令來(lái)自PLC數字量輸出模塊，通過(guò)PLC模擬量輸出模塊或控制柜上的電位器控制變頻器輸出頻率。風(fēng)門(mén)絞車(chē)及低壓系統控制通過(guò)數字量輸出模塊控制。

觸摸屏程序設計采用Easy Builder 500編程軟件，通過(guò)MT5-S7300通信電纜與PLC連接，直接讀取設置在PLC中的數據，控制高、低壓系統分合閘，實(shí)現風(fēng)機的正常啟停，風(fēng)門(mén)絞車(chē)的正常升降，實(shí)時(shí)觀(guān)測風(fēng)機運行時(shí)的參數。觸摸屏如圖4所示。

PLC模擬量輸入模塊是自動(dòng)監控系統中的一個(gè)重要部分，模擬量輸入模塊選擇電流輸入的工作模式，PLC通過(guò)模擬量輸入模塊采集風(fēng)機運行參數，送上位機和觸摸屏動(dòng)態(tài)顯示。程序中設計了風(fēng)機電動(dòng)機溫度超標、電動(dòng)機振動(dòng)超標報警程序，以此提高風(fēng)機及電機的運行可靠性。

4 系統特點(diǎn)

1)實(shí)現風(fēng)機運行參數的實(shí)時(shí)監測與風(fēng)機主輔設備集中控制;

2)實(shí)時(shí)監測拖動(dòng)電機電氣參數;

3)顯示當前運行機號、正反轉信號、風(fēng)機開(kāi)停狀態(tài)等;

4)動(dòng)態(tài)顯示主通風(fēng)變電所高、低壓設備運行狀態(tài);

5)實(shí)現遠程通信，監測參數可上傳到上位機與煤礦調度系統連接;

6)實(shí)現三級控制。

5 結語(yǔ)

基于PLC 的風(fēng)機變頻驅動(dòng)系統及風(fēng)機自動(dòng)監控系統實(shí)現了觸摸屏和上位機兩級集中監測和控制，為通風(fēng)系統及時(shí)維護和有效調節提供了可靠依據。本系統在該礦已運行兩年，監測實(shí)時(shí)性好，數據準確，通信可靠，達到了節能的預期效果。實(shí)踐證明，風(fēng)機自動(dòng)監控系統有力地保證了主通風(fēng)機經(jīng)濟、可靠地運行，提高了礦井主通風(fēng)機設備的自動(dòng)化管理水平。