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矿井主通风机在线监控系统的设计与应用

发布时间:2018-07-12 19:14

  本文选题:主通风机 + 监控系统 ; 参考:《西安科技大学》2015年硕士论文


【摘要】:矿井通风系统是煤矿安全生产的关键组成部分,主通风机又是通风系统中极其重要的生产设备,承担着向井下输入新鲜空气和矿井瓦斯抽放的任务。因此,对于主通风机的运行状况和关键参数进行实时在线监控,不仅可以提高矿业生产的自动化控制水平,还能达到煤矿企业安全生产的目的。本课题是以陕西榆林某矿业公司主通风机电控系统改造为背景,通过分析该煤矿矿井主通风机的运行情况,提出了矿井主通风机在线监控系统的总体方案。在线监控系统结构采用“集中管理,分散控制”的方式,主要由监控管理级、基础控制级和现场测量级三部分构成。按照总体方案的设计思路,本课题完成了矿井主通风机在线监控系统的硬件、软件以及通讯网络的设计。在硬件设计方面,设计了合理的控制电路,并且对于PLC、变频器、以及监测矿井关键参数如温度、振动、负压、瓦斯浓度、风速等传感器和采集模块进行了选型和接线设计;在软件设计方面,利用Siemens公司STEP7-Micro/WIN编程软件实现了下位机PLC的程序设计,采用PID控制算法设计了风机风量调节程序,按照系统控制的工艺要求,使用力控Force Control组态软件开发了上位机监控程序,实现了管理人员和监控系统的人机对话;在通讯网络设计方面,在线监控系统采用RS-485总线连接方式,利用Modbus通讯协议,实现了PLC和变频器、电量采集模块、模拟量采集模块以及温度巡检仪的通讯连接;另外,通过工业以太网络实现了PLC和上位机的数据交互。经过这三方面的工作,矿井主通风机在线监控系统的设计得以完成。本课题将PLC控制技术、变频调速技术、工业通讯技术以及计算机监控技术有机的结合应用到矿井主通风机监控系统中,具有重要的理论意义。该系统的现场应用,优化了矿井通风系统,提高了通风效率,具有较大的实践应用价值。
[Abstract]:Mine ventilation system is a key component of coal mine safety production, and the main ventilator is an extremely important production equipment in the ventilation system, which undertakes the task of importing fresh air and mine gas drainage to the underground. Therefore, the real-time on-line monitoring of the running condition and key parameters of the main ventilator can not only improve the level of automation control of mining production, but also achieve the purpose of safety production in coal mining enterprises. This subject is based on the transformation of the main ventilator electric control system of a mining company in Yulin, Shaanxi province. By analyzing the operation of the main ventilator in the coal mine, the overall scheme of the on-line monitoring system of the mine main ventilator is put forward. The structure of on-line monitoring system adopts the mode of "centralized management and decentralized control", which is mainly composed of three parts: supervisory management level, basic control level and field measurement level. According to the design idea of the overall scheme, the design of the hardware, software and communication network of the mine main fan on-line monitoring system is completed. In the aspect of hardware design, reasonable control circuit is designed, and the key parameters such as temperature, vibration, negative pressure, gas concentration, wind speed and so on are selected and connected to PLC, frequency converter and key parameters such as temperature, vibration, negative pressure, gas concentration, wind speed and so on. In the aspect of software design, the program design of PLC is realized by using Siemens' STEP7-MicroWIN programming software, and the control program of fan's air volume is designed by using pid control algorithm, according to the technological requirements of the system control. The monitoring program of upper computer is developed by using force control configuration software, which realizes the man-machine dialogue between manager and monitoring system. In the aspect of communication network design, the on-line monitoring system adopts RS-485 bus connection mode, and uses Modbus communication protocol. The communication connection between PLC and inverter, electric quantity acquisition module, analog quantity acquisition module and temperature inspection instrument is realized. In addition, the data interaction between PLC and host computer is realized through industrial Ethernet network. After these three aspects of work, the design of mine main fan online monitoring system has been completed. This subject will PLC control technology, frequency conversion speed control technology, industrial communication technology and computer monitoring technology organic application in mine main fan monitoring system, has important theoretical significance. The field application of the system optimizes the mine ventilation system and improves the ventilation efficiency, which has great practical application value.
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TD635;TP277

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本文编号:2118204

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