基于plc的风机监控系统

1、毕业设计(论文)(说明)主题：基于plc的风机监控系统设计姓名：赵永强数量：2河南工业大学成人教育学院河南工业大学成人教育学院毕业设计(论文)任务书平顶山通信站2012电气工程自动化专业四班学生姓名：赵永强一、设计(论文)课题：基于plc的风机监控系统设计二、设计(论文)任务和要求1、收集原始数据，选择主风机。2.plc选择。3.选择逆变器的类型。4.选择上位机软件。三、设计(论文)时间从2014年3月1日至2013年5月4日讲师(签名)沈占斌成都教育学院院长(签名)河南工业大学成人教育学院毕业设计(论文)评价平顶山通信站2012电气工程自动化专业四班学生姓名：赵永强一、设计(论文)课题：基于

2、plc的风机监控系统设计第二，设计(论文)说明47页，附0。三、评议意见和评议意见按照设计任务书的要求，设计任务基本完成。根据高校毕业设计管理的有关规定，同意(不同意)参加毕业设计(论文)答辩。讲师(签名)沈占斌职称教授平顶山工学院河南工业大学成人教育学院毕业设计(论文)答辩委员会记录平顶山通信站2012级电气工程与自动化一班学生宋乐田(论文)于2014年5月给予回复。设计(论文)题目：煤矿6Kv变电站供电系统设计被申请人向毕业设计答辩委员会(专家组)提交了以下信息：一、设计(论文)说明：47页二、设计(图纸)图纸，共0份三、共有1名指导教师的评审意见根据学生提供的毕业设计(论文)材料和指导教

3、师的意见，以及学生在答辩过程中对问题的回答，毕业设计(论文)答辩委员会(组)做出如下决议：一、毕业设计(论文)概述：二、毕业设计(论文)总体评价结果：毕业答辩委员会主任(组长)签字：成员签名：一年中的月日摘要在煤矿安全生产中，矿井通风系统起着极其重要的作用，是煤矿安全生产的关键环节。矿井主通风机是矿井通风系统的主要设备之一，在向井下输送新鲜空气方面起着重要作用。因此，设计和研究PLC控制的变频调速系统，不仅可以大大提高煤矿生产的机械化和自动化水平，还可以节约大量电能，具有较高的经济效益。本文运用传感器技术、可编程控制器控制技术、变频调速技术和组态监控技术，设计研究了由可编程控制器控制的矿井主通

4、风机变频调速系统。首先，根据主风机监控系统的功能要求，选择合理的系统控制方案。然后，根据选定的控制方案，设计了系统的控制电路，并对PLC、变频器、传感器等硬件进行了选型、配置和布线。其次，在硬件结构上，采用STEP-Micro/WIN编程软件完成了PLC控制程序的流程设计。最后，根据系统的总体功能需求，结合组态王软件和可编程控制器的应用，完成了主风机监控系统的功能设计。该监控系统可以实现风机的自动启停、两台风机的自动切换、参数的实时采集以及根据给定的风量值实时调节风机转速。结合上位机界面，可实现重要参数显示、主要设备故障报警、数据存储、报表输出、曲线绘制等功能，为员工提供良好的操作界面。关键词

5、：主扇；可编程控制器控制；变频调速技术；上位机内容第一章导言11.1项目的研究背景和意义1.2变频调速技术在矿井1号风机中的应用1.3可编程控制器控制技术在矿井风机2中的应用1.4本论文的主要内容31.5本章概述4第二章轴流风机的运行特点和原理42.1轴流风机4的工作特性2.2轴流风机5的性能曲线2.3风机性能参数的计算和处理62.4本章概述13第三章风机13变频调速原理及系统设计3.1变频调速技术的原理及应用133.1.1变频调速的基本原理133.1.2变频调速的基本控制模式143.1.3矿用风机15变频调速节能原理3.1.4变频器17的结构和选择3.1.5微能量高压逆变器的特性183 .

6、1 . 6 win-HV 18的主电路结构3.2可编程控制器19的工作原理及应用3.2.1PLC的基本组成193 . 2 . 2 PLC 19的原理3 . 2 . 3可编程控制器20的液相色谱选择3 . 2 . 4变频器21的液相色谱控制模式3.3变频器21的参数设置3.4整体系统设计253.5本章概述26第四章风机监控系统硬件设计264.1风扇系统参数收集264.1.1温度参数274.1.2风量参数294.1.3振动参数304.1.4电压、电流和功率因数等电气参数314.2系统的主电路结构314.3系统的控制电路结构334.3.1PLC控制器33的输入/输出点的液相色谱寻址4.3.2系统控制

7、电路结构334.4本章概述35第五章系统软件设计365.1编程语言365 . 1 . 1编程方法365.1.2介绍步骤7-micro/win4.0编程软件365.2可编程控制器控制软件设计375.2.1模拟量采集和处理流程375.2.2单风扇39的启动/停止控制过程5.2.3风扇自动切换控制流程395.3监控系统41的上位机设计5.3.1组态王软件介绍415.3.2组态王软件415.3.3组态王软件41的特点5.3.4上位机42的功能设计5.4本章概述44第六章总结与应用前景446.1全文摘要446.2应用前景45参考文献46第一章导言1.1项目的研究背景和意义近年来，随着国民经济的发展，能源

8、危机日益成为制约国民经济发展的突出问题。煤矿的生产和安全也变得越来越重要。一方面，煤矿为国家提供能源；另一方面，煤矿生产也存在设备运行效率低、电能等能源浪费严重的现象。矿山设备的节能减排尤为重要。主通风机是矿井四大固定设备之一。它被称为“矿肺”，负责输送新鲜空气，稀释有害气体的浓度，并带走飞扬的煤尘。主风扇通常是高功率的，并且连续运行，因此消耗大量能量。耗电量一般占整个矿井总耗电量的17%以上。因此，主风机的性能关系到工作人员的人身安全和运行是否经济。然而，虽然我国煤矿通风机监控系统已经发展了很长时间，但总体发展仍然相对落后。许多矿井通风机都带有疾病，严重威胁着矿工的安全。据统计，70%以上的

9、煤矿事故是由通风设备故障和通风管理不善造成的。此外，50%以上的煤矿重大安全事故是由瓦斯爆炸引起的。在这些瓦斯爆炸事故中，瓦斯积聚的原因主要有10多种，其中49.6%是由煤矿风机引起的。同时，大多数通风机的运行效率很低。据统计，中国煤矿主要通风机有1000多台。其中近一半的平均运行效率低于50%，48%的平均效率为50% 60%，只有2%的平均效率超过60%。主要原因如下：第一，在设计系统时，选择的容量比较大，系统匹配不合理，造成了大量的能源浪费。其次，呼吸机的大多数工作点偏离设计点，导致工作效率低。因此，有必要对运行中的通风机进行有效的监控，并对通风机的各项参数和运行工况建立完整的档案，为现

10、场管理和维护提供依据，解决通风机运行中的安全和经济问题。随着煤矿生产规模的扩大和生产效率的提高，井下通风系统对通风设备的监控也提出了更高的要求。利用在线监测、设备监控等相关技术，实时调整风机的运行状态，尽早发现隐患是非常必要的。高压变频技术、智能控制技术、传感器技术、现场总线技术和工业以太网技术的快速发展，使得满足煤矿生产的上述要求成为可能。本监控系统就是在这一背景下提出的。1.2变频调速技术在矿井风机中的应用变频调速技术是根据交流电机的功率频率和速度之间的关系，通过改变功率频率来改变电机速度的技术。它是随着现代电力电子技术和计算机控制技术的发展而发展起来的一种高效节能的控制技术。该技术自20

11、世纪80年代投入工业应用以来，显示出强大的竞争力和巨大的发展空间。现已广泛应用于各种工业生产领域，取得了显著的效率和节能效果。变频器是变频调速技术高速发展的产物。近年来，随着电力电子技术和计算机控制技术的飞速发展，变频器的价格不断下降，可供选择的型号也越来越多。其可靠性和功能性不断得到提高和完善，使其广泛应用于水泵、风机、电梯、空调等设备。目前，中国耗电量最大的电机几乎有一半是风扇和水泵。因此，变频器在它们上面的应用和推广有利于节能和利用。风机在煤矿中起着非常重要的作用，是煤矿生产中最大的耗能设备。采用传统方法调节风量，节流损失大量能量。据统计，采用传统方法调节风机的风量，运行效率通常为40%

12、60%，只有少数能达到70%，有的只有30%，甚至更低，因此变频器在矿井风机中的应用非常必要。一般来说，将变频器应用于矿井通风机具有以下功能和优点：1、can r3.将PLC控制技术与变频器相结合，可以使通风系统具有完善的监控功能和高可靠性，减少风机检修和维护工作量，节约设备成本。4.变频器本身具有完整的保护功能，包括欠压保护、过压保护、过流保护、短路保护、风扇轴承过热保护等。大大提高了风机安全运行的可靠性。基于上述优势，国内许多研究机构和大学都致力于变频调速技术在矿井通风机中的应用和研究。例如，变频调速技术结合模糊控制在矿井局部通风机中的应用，重庆煤炭科学研究院设计的KXJT型矿井通风机自动

13、调速装置在煤矿安全生产中具有较好的节能和自动控制效果。变频调速技术在矿井通风机中的应用不仅节约了大量资金和电能，而且大大提高了煤矿安全生产的自动化和机械化水平。1.3可编程控制器控制技术在矿井风机中的应用可编程控制器(PLC)是一种基于微处理器的通用工业自动控制装置，它融合了计算机技术、半导体技术、自动控制技术、数字技术和网络通信技术。它具有其他控制器无法比拟的特性。简而言之，它主要有以下特点：1.可靠性高，抗干扰能力强在可编程逻辑控制器控制系统中，大量的开关动作是由非接触半导体电路完成的。此外，可编程控制器充分考虑了工业生产环境中的电磁、粉尘、温度、噪声等各种干扰，并在硬件和软件上采取了一系

14、列抗干扰措施，使可编程控制器可靠性高。2.通用性强，配置方便由于可编程控制器产品已经系列化和模块化，用户可以根据应用控制系统的要求灵活选择不同的模块配置，不需要制造硬件设备。只要设计不同的程序，就可以满足不同的控制功能要求。3.编程语言简单方便PLC的编程语言主要是梯形图语言，与传统的继电器和接触器控制电路非常相似，直观易学，易于掌握。4.功能齐全，扩展能力强PLC的输入输出系统功能完善，性能可靠。除了对大量开关值进行逻辑控制外，它还可以进行多通道模拟量的操作和控制。它可以方便地与各种类型的输入输出接口，实现数模转换和PID运算。此外，通过PLC的通信联网功能，还可以实现对控制对象的远程监控和

15、远程诊断。5、系统设计、安装和调试周期短PLC控制系统的设计只是模块的适当配置，不需要设计具体的硬件设备，从而大大缩短了设计周期。用软件编程代替继电器和接触器的大量硬接线，只要设备连接到相应的可编程逻辑控制器的FO端口，就可以大大减少可编程逻辑控制器控制系统中的接线工作。由于可编程控制器软件的设计和调试大多可以在实验室进行，调试完成后，可以用机器进行现场调试，这样可以节省很多时间。6、体积小，维护操作方便可编程逻辑控制器体积小，重量轻。使用和安装非常方便。此外，可编程控制器具有完善的自诊断和故障显示功能。一旦发生故障，我们可以根据报警信息迅速找出原因，及时排除故障，维护和操作非常方便。由于可编程序控制器具有上述一系列优点，它已被广泛应用于冶金、能源、化工、交通、电力等领域。可编程控制器在矿井通风机中的应用主要是利用可编程控制器的逻辑控制、过程控制、模拟控制、数据处理和通信联网等功能。利用可编程逻辑控制器