基于PLC的矿井通风机变频控制系统设计毕业设计论文

基于PLC的矿井通风控制系统设计矿井通风控制系统是矿井安全管理的重要组成部分。

矿井中存在着各种有害气体，如果不及时排除，将极大地影响矿工的健康和劳动生产力，甚至引发事故。

因此，对矿井中气体的监测、控制和处理显得尤为重要。

本文将介绍基于PLC的矿井通风控制系统的设计。

系统组成基于PLC的矿井通风控制系统主要由以下组成部分组成：现场信号采集模块现场信号采集模块负责采集矿井中各种有害气体的浓度、氧气浓度、风速、风量等实时数据，并将这些数据传输给PLC。

PLCPLC作为控制核心，负责接收现场信号采集模块传输的数据，并根据事先设定的控制策略进行计算，输出控制信号。

目前，在矿井通风控制系统中广泛采用西门子、施耐德等知名品牌的PLC。

数据显示与记录模块数据显示与记录模块负责将PLC输出的控制信号转化为实际控制效果，并在屏幕上显示，方便操作人员了解控制效果。

同时，该模块还可将历史数据进行记录，以便对矿井通风控制系统的运行情况进行分析和评估。

控制执行模块控制执行模块负责执行PLC输出的控制信号，并对矿井风机等设备进行控制，以满足矿井通风要求。

系统设计系统设计的关键在于确定控制策略。

控制策略应该能够满足对有害气体的监测和处理，同时具备一定的灵活性，以应对不同的矿井环境。

以下为常见的控制策略：阈值控制阈值控制是指根据一定的阈值范围，对实时采集到的气体浓度、氧气浓度、风速、风量等参数进行监测，并根据阈值调节风量和风速等措施，达到矿井通风要求。

时间控制时间控制是指根据矿井不同部位的气体情况和产煤量等因素，设定不同的通风时间和通风量，以保证矿井通风安全。

预测控制预测控制是指通过数据处理和分析，根据矿井不同部位的气体情况，预测可能发生的有害气体浓度，提前进行调整，避免事故发生。

矿井通风控制系统的重要性不言而喻。

基于PLC的控制方式，具有实时性、稳定性和精确性等优点，已经成为矿井通风控制的主流。

通过合理的控制策略设计和系统组成部分配置，可以实现对矿井通风的有效监测、控制和处理，确保矿工的安全。

基于PLC的矿井通风控制系统的设计作者：程莉来源：《消防界》2020年第12期摘要：井下空气参数的控制是矿井开采、掘进行业不可获取的部分，尤其在对瓦斯的含量需要重点调控的工作场所，矿井内的空气流通条件以及瓦斯气体浓度是对在矿井内作业人员的生命安全起决定性作用的。

PLC是把微型处理器当作中枢使用的数字化调控的工业上专门使用的处理器，即便是处于条件非常差的作业环境中，依然能够工作。

关键词：通风控制;火灾隐患;调控系统一、课题的背景及意义矿井通风的作用是把新鲜的外界空气源源不断地传送到井下，由此提高矿井内空气中氧气的含量，同时把矿井产生的有害气体排出来。

因此，矿井通风是矿井生产过程中一个尤为重要的环节，在矿山的初步建设和运营中起着非常重要的作用。

矿井的通风系统还关系着矿井的消防能力。

火灾燃烧时形成火风压，容易引起局部风流状态紊乱，甚至造成整个通风系统风流状态混乱。

矿井火灾会使井下污染区域内的人员被烧伤、中毒或窒息，会对矿井的人员和设备造成极大的损害，也会造成巨大的经济和社会损失。

良好的通风系统能有效减少火灾隐患和避免火灾事故的发生，且能抑制火势蔓延。

所以，合理地选择评价矿井通风系统对矿井的生产与安全工作至关重要。

本调控系统采用调控变频调速器，把电网供应的常规频率的交流电改变为多个频率特性进行输出，可以做到对交流电机的无级调速。

为了对矿井风机进行智能控制，变频控制系统选用开环控制，该装置可设定任意频率控制电机转速;但若变频调控系统设计成闭环模式时，会根据控制命令和反馈的信息的动态变化，自主获得适合的电机调控频率。

二、国内外发展现状近年来，煤矿产能的扩大和生产的集约化已成为趋势。

矿山设备水平迅速提高，系统得到简化，但是依然存在许多已经挖掘很长时间的老矿，系统很复杂，和许多新矿井的生产能力相比，具有比较高的集中度，给矿井作业系统带来了新的安全隐患。

矿井通风按照作用区域可以划分为三种：用于整个矿井的称之为主要通风机;在矿井内某些分支中用于调控风量、弥补主通风机不足的称之为辅助通风机;用于矿井内某些局部区域通风的称之为局部通风机。

毕业设计（论文）题目：基于PLC控制的变频调速通风机系统学生姓名张海斌指导教师刘旭明二级学院机电工程学院专业电气工程及其自动化班级11电气一班学号 1104102012 提交日期 2015年5月14日答辩日期2015年5月16日目录摘要............................................................ I II Abstract .......................................................... I V 第一章绪论. (1)1.1前言 (1)1。

2国内外的研究水平及趋势 (1)第二章控制系统总体设计 (3)第三章硬件设计及选型 (4)3.1 可编程控制器 (4)3。

1。

1 PLC的选型 (4)3.1。

2 PLC与PC连接 (4)3。

2 模拟量输入扩展模块 (5)3。

2。

1 A/D的选型 (5)3。

2。

2 PLC与A/D模块连接 (6)3.3 触摸屏 (7)3.3。

1触摸屏的选型 (7)3.3。

2 触摸屏与PLC连接 (7)3.4 变频器 (7)3。

4.1 变频器的选型 (7)3.4。

2 变频器与通风机的连接 (9)3。

5 通风机 (9)3.5.1 通风机的选型 (9)3。

6 温度传感器 (11)3。

6。

1 温度传感器的选型 (11)3。

6。

2 温度传感器与A/D模块的连接 (11)第四章系统软件设计 (13)4。

1西门子编程软件 (13)4。

1。

1创建本次程序 (13)4.1。

2下载本次程序 (14)4。

1。

3 PLC系统流程图 (15)4。

1.4 PLC接线图 (17)4.1。

5 PLC程序分析 (17)4。

2触摸屏编程软件 (24)4.2.1 设置触摸屏变量 (24)4。

2。

2 创建画面 (25)4。

2。

3 运行系统 (26)第五章结论 (31)参考文献 (32)附录 (33)致谢 (39)基于PLC控制的变频调速通风机系统摘要近年来我国的通风机品种层出不穷,各个品种的通风机也具有各自不同特点的控制方式。

编号：（）字号本科生毕业设计（论文）矿山压风机PLC控制系统设计题目：姓名：学号：班级：中国矿业大学本科生毕业论文姓名：学号：学院：专业：论文题目：矿山压风机PLC控制系统设计专题：指导教师：职称：2010年 6 月中国矿业大学毕业论文任务书毕业论文题目：矿山压风机PLC控制系统设计毕业论文专题题目：毕业论文主要内容和要求：主要设计内容：1.熟悉压风机工作原理、组成部分和控制要求，了解用PLC进行工业过程控制的一般方式。

2.熟悉西门子S7-300PLC的硬件模块，学习并掌握STEP7编程监控软件的使用及控制软件的编制。

3.完成压风机控制系统PLC模块的配置，传感器选型，编制控制程序。

具体要求：1.提交控制系统流程图，各控制单元原理图。

2.提交PLC控制软件。

3.翻译近5年的相关英文资料（或论文）一篇，中文字数不少于3000字。

4.完成毕业设计论文的撰写。

院长签字：指导教师签字：指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：成绩：指导教师签字：年月日评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：成绩：评阅教师签字：年月日中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩摘要空气压缩机是矿山生产重要的四大固定设备之一，它生产压缩空气，用以带动凿岩机、风动装岩机等设备及其他风动工具。

其能否安全运行直接影响着煤矿生产的产量和效益。

影响压风机安全生产的要素主要有空压机的超温、超压、断水、断油等。

传统的保护主要采用分离仪表，可靠性差、集成度低、费用高，不能有效满足矿山设备投入的经济性和安全性的要求。

采用现代技术手段改进设备安全运行的管理方法，能无间隔地进行设备运行状况监测，且精度高、速度快。

目录1 绪论 ................................................... 错误!未定义书签。

矿井通风系统简介 ......................................... 错误!未定义书签。

国内外研究状况 ........................................... 错误!未定义书签。

课题的要紧研究内容....................................... 错误!未定义书签。

2 通风系统及主扇风机操纵方案 ............................. 错误!未定义书签。

通风系统的设计方案 ....................................... 错误!未定义书签。

矿井主扇风机的操纵方案................................... 错误!未定义书签。

矿井主扇风机概述 ........................................ 错误!未定义书签。

矿井主扇风机的供电系统 .................................. 错误!未定义书签。

3 系统硬件组成及各部份功能 ............................... 错误!未定义书签。

PLC可编程操纵器部份..................................... 错误!未定义书签。

PLC概述................................................. 错误!未定义书签。

PLC的应用............................................... 错误!未定义书签。

典型的PLC产品 .......................................... 错误!未定义书签。

安徽工程大学毕业设计（论文）摘要可编程控制器(PLC)是一种以微处理器为核心,综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术的通用工业控制装置。

它具有使用方便、维护容易、可靠性好、性能价格比高等特点,广泛应用于工业控制的众多领域。

煤矿主通风机是煤矿生产的重要设备，通风机能否正常工作，直接影响煤矿的生产活动。

因此对主通风机实现在线监控有很重要的意义。

本文针对通风机的工作环境和运行特点，以PLC为主控设备，介绍了可编程序控制器（PLC）在煤矿通风系统中的应用；探讨了通风机实现自动控制系统的系统组成和设计；涉及硬件设备的选型与组态；编制了通风机实现自动控制梯形图；并简要介绍了PLC与其他智能装置及个人计算机联网，组成的控制系统。

本系统提高了主通风机设备的自动化管理水平，有力地保证了主通风机设备的经济、可靠运行，为设备的管理和维修提供了可靠的科学依据。

关键词：煤矿通风机；PLC；在线控制黄炜：基于PLC的风机控制系统设计Design of Fan Control System Based on PLCAbstractThe programmable logic controller (PLC) is a microprocessor core, a comb ination of computer technology, automatic control technology and network communication technology, general industrial control devices. It has easy t o use,easy maintenance, reliability, high cost performance characteristic s, widely used in many areas of industrial control.The mine vertilator coal pr oduction equipment, the fan can work a direct impact on coal production ac tivities. Therefore, the main fan to achieve online monitoring of very importa nt significance.In this paper, the working environment and operational characteristics o f theventilator, the PLC as the master device to introduce a programmable lo giccontroller (PLC) in the mine ventilation system; explore composition an d designof fan system to achieve automatic control system; involved in equip mentselection and configuration of hardware; the preparation of the ventilato r to achieve automatic control ladder; and briefly describes the PLC and oth erintelligent devices and personal computers networked control system com posed of.This system improves the ventilator equipment automation management le vel, toensure the main ventilator equipment, economic, reliable operation, and provides a reliable scientific basis for the management and maintenance of equipment.Keywords: Coal mine ventilator; PLC; Online monitoring安徽工程大学毕业设计（论文）目录引言 (1)第1章绪论 (2)1.1课题的研究意义 (2)1.2 PLC及风机控制系统的发展状况 (2)第二章总体方案设计 (5)2.1 控制系统的要求 (5)2.2 系统构成及工作原理 (5)2.3 变频调速节能分 (5)2.4 变频调速的依据 (6)2.5 离心风机控制原理分析 (6)第3章系统硬件设计 (10)3.1 温度传感器的选择 (10)3.2 PLC的选择 (10)3.2.1 FP0系列PLC的特点 (10)3.2.2 PLC控制系统设计流程 (10)3.3 变频器的选择 (11)第4章系统软件设计 (15)4.1 PLC程序设计 (15)4.1.1 离心风机转换过程分析 (18)4.1.2 系统工作状态 (18)4.1.3 状态转换过程的实现方法 (19)4.2 程序设计的梯形图 (19)第5章系统可靠性设计及调试 (23)5.1系统的可靠性设计 (23)5.2 系统调试 (23)5.21 软件系统的调试 (23)5.22 硬件系统的调试 (23)5.23 软硬件结合调试 (23)结论与展望 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录A 一篇引用的外文文献及其译文 (28)附录B 部分源程序 (33)附录C:主要参考文献的题录及摘要 (36)黄炜：基于PLC的风机控制系统设计插图清单图2-1 自动控制系统组成框图 (5)图2-2 变频调速在风机中的节能分析 (6)图2-3 变频器主电路原理图 (7)图2-4 离心风机主电路图 (8)图2-5 离心风机控制线路图 (9)图3-1 KA-KM接线图 (10)图3-2 PLC控制系统设计流程图 (12)图3-3 PLC接线图 (13)图4-2 变频器接线图 (17)图4-3 系统总控制流程图 (21)图4-4 启动/停止程序 (21)图4-5 比较程序 (22)图4-6 模拟量输出程序 (22)安徽工程大学毕业设计（论文）表格清单表3-1 I/O分配表 (14)表4-1 主电路端子及功能表 (16)表4-2 控制电路端子及功能表 (17)表4-3 系统工作状态表 (18)安徽工程大学毕业设计（论文）引言在工业生产中的锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，风机设备被大量应用，但不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了，在生产过程中，不仅造成大量的能源浪费和设备损耗，而且控制精度受到限制，从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。

本科毕业设计（论文）PLC在矿井提升机变频调速中的应用2011年6月本科毕业设计（论文）PLC在矿井提升机变频调速中的应用摘要摘要矿井提升机是矿山最重要的设备，肩负着矿石、物料、人员等的运输责任。

传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。

这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。

针对这种情况采用PLC与变频器相结合的控制方案对原有电控系统进行改造，提高整个电控系统安全可靠性、控制精度及调速性能。

因此，对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个热门研究课题。

本文把可编程序控制器和变频器应用于提升机控制系统上，并在可行性方面进行了较深入的研究。

事实表明，采用该控制系统，使提升机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果明显。

关键词：矿井提升机；变频调速；矢量控制；PLC；AbstractThe shaft hoist is the foremost equipment of mines，it is widely used to transport the materials，staff and equipment. The traditional shaft hoist control system is always controlled by the relay-contactor，and adopts the methods of connect series additional resistant in rotors winding loop to start and adjust speed. The system has many disadvantages such as bad reliability，complicated operation，high fault rate，large energy –wasting and low efficiency.According to this kind of condition, we adopt PLC and Transducer to reform for original control system, so as to raise the safety, reliability, speed regulation performance of the whole electric controlled system. So, carrying on the research on the shaft hoist control system has realistic meanings，and it is a subject for research by relevant experts and scholars，both at home and abroad.To these questions existing in the shaft hoist contro1 system，the paper applied PLC(Programmable Logic Controller)and frequency converter to the system, and carried on deeper research in feasibility. The fact indicates，adopting control system，the shaft hoist works reliably，easy to use，energy-saving well，and have dynamical shown function.Keywords：Shaft hoist；Frequency conversion；Vector control；PLC目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)1.1课题概述 (1)1.2课题来源 (1)1.3国内外提升机研究状况 (2)1.4本文内容及研究意义 (5)1.4.1研究内容 (5)1.4.2研究意义 (6)第2章提升机的工况分析 (9)2.1提升系统简介 (9)2.2提升机电动机运行方式 (9)2.3提升机的速度图和力图 (10)2.3.1提升机的速度图 (10)2.3.2力图 (11)2.4矿井提升机对电气控制系统的要求 (12)本章小结 (15)第3章可编程控制器简介 (17)3.1PLC的基本特点 (17)3.2PLC的基本结构 (19)3.3PLC的工作原理 (20)3.4PLC的分类 (21)3.5PLC编程 (23)3.5.1PLC执行用户程序的过程 (23)3.5.2梯形图的表示 (24)3.5.3梯形图的编程规则 (25)本章小结 (25)第4章：矢量控制变频调速 (27)4.1变频调速的发展及在提升机系统中的应用 (27)4.2变频调速基本原理 (29)4.3变频调速控制方式分类 (32)4.4变频器按中间直流环节方式分类 (33)4.5变频调速技术的发展现状 (34)本章小结 (35)第5章总体设计方案 (37)5.1系统控制要求 (37)5.2选择机型 (37)5.3控制系统的I/0点 (38)5.4系统控制结构 (38)5.4.1系统主电路图 (38)5.4.2系统控制电路图 (39)5.4.3系统外围接线图 (39)5.5设计步骤 (39)5.6系统流程框图 (40)5.7硬件部分设计 (41)5.7.1输出规格 (41)5.7.2标度变换 (41)5.7.3变频器参数设置表 (41)5.8软件部分设计 (42)5.9实验及结果 (43)5.9.1实验过程 (43)5.9.2实验现象 (43)5.9.3实验结果 (44)本章小结 (44)结论 (45)参考文献 (47)致谢 (49)附录 (51)第1章绪论第1章绪论1.1 课题概述矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械[1]，广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井，是生产运输的主要工具。

本科毕业设计（论文）通过答辩本科毕业论文（设计）论文题目：基于PLC的矿井通风控制系统设计改造设计学生姓名：所在院系：所学专业：导师姓名：完成时间：优秀论文设计，答辩无忧，值得下载！摘要随着煤矿工业的发展，安全生产已经成为其中重要的组成部分，为确保煤矿的安全生产，矿井通风成为煤矿安全生产的重要要保障。

本论文针对某煤矿主通风机控制系统存在的问题，设计出一种基于PLC的矿井主通风机组的变频控制系统。

该系统采用西门子S7—200PLC 来设计矿井主通风机组自动化监控系统，以矿井气压压力和瓦斯浓度为主控参数，利用先进可靠的传感器进行信号采集，再经过变送器将现场信号变换成统一的标准信号,送入A/D转换模块进行模数转换,然后送入PLC，PLC将检测到的数值信号与设定参数进行比较来调节通风机组电机的启/停与转速从而实现最优控制，实现了实时监测及远程通讯，达到了安全监控与节能目的，保证了主通风机经济、可靠地运行。

关键字：西门子S7-200PLC，通风机，变频器，传感器。

1PLC-based design of the mine ventilation system designtransformationAbstractAlong with the coal industry development,the safety in production ready became important part.In order to guarantee the coal min the safety in production,mine ventilation is an important. safeguard to the coal mine production security.Aim at the monitoring system of the main fan in coal mine,which had some problem,one kind of the conversion control system which based on the PLC was designed.The main contents of the disquisition is to use the Simmens S7—200 PLC to design fanner automation supervion system,regarding gas and gas pressure consistency as the control parameter,The use of advanced sensors and reliable signal acquisition,and then to the scene by the transmitter signal into the A/D converter digital-analog conversion module,and then into the PLC,PLC to detect the signal and the numerical values set parameters to regulate ventilation units from the motor on/off and speed in order to achieve optimal contral.adjust the rotational speed of local fan motor to realize optimum control,achieve remote detection and remote communication,safe monitor and saving energy,ensure the fan reliable operation of the economy.Keywords：S7-200PLC, Main Fan, Inverter, Sensor2目录1 绪论 (4)2 系统结构和控制方案 (4)2.1系统的设计功能 (4)2.2系统组成及方案 (5)3 通风机组部分 (6)3.1KXJT型矿用通风机结构 (6)3.2KXJT型矿用通风机技术参数 (6)4 系统硬件构成及各部分功能 (7)4.1PLC可编程控制器部分 (7)4.1.1 PLC概述 (7)4.1.2 PLC的一般构成和基本工作原理 (7)4.1.3 可编程控制器的工作方式 (8)4.1.4 PLC选型及特点 (8)4.1.5 PLC内部分配 (8)4.1.6 CPU模块的外部连接 (9)4.1.7 扩展模块的外部连接 (9)4.2传感器部分 (12)4.3变频器部分 (13)4.3.1 变频器的基本构成 (13)4.3.2 变频器选型 (13)4.3.3 变频器与PLC的外部连接 (14)5 软件设计 (14)5.1温度控制部分 (15)5.2瓦斯浓度控制部分 (17)5.3压力控制部分 (18)6 结束语 (22)致谢 (22)参考文献 (23)附录(程序清单) (24)3煤矿矿井通风系统是煤矿矿井安全生产的重要组成部分，合理，稳定，可靠的矿井通风系统是保证矿井安全生产的基础，矿井随着深度的增加，开采强度的增大，综合机械化程度的提高，瓦斯压力，瓦斯含量和瓦斯涌出量越来越大，使得矿井通风线路长，通风阻力大，同时矿井和采区所需风量也大幅度增加，为此需及时调整矿井通风系统，对已不能满足矿井安全生产需要和矿井通风能力要求的通风系统进行技术改造。

基于PLC的矿井通风控制系统设计摘要本文提出了一种基于PLC的矿井通风控制系统设计。

首先，对矿井通风控制的基本原理进行了介绍和分析；其次，结合矿井通风控制的特点，设计了系统的硬件和软件；最后，通过实验验证了系统的可行性和稳定性。

结果表明，该系统具有较高的控制精度和反应速度，能够有效地保障矿工的生命安全和矿井的正常运行。

关键词：PLC；矿井；通风控制；可行性；稳定性AbstractThis paper proposes a design of mine ventilation control system based on PLC. Firstly, the basic principles of mine ventilation control are introduced and analyzed; secondly, the hardware and software of the system are designed with the characteristics of mine ventilation control; finally, the feasibility and stability of the system are verified through experiments. The results show that the system has highcontrol accuracy and response speed, which can effectively ensure the safety of miners' lives and the normal operationof the mine.Keywords: PLC; mine; ventilation control; feasibility; stability1. 前言矿井通风控制是保障矿工生命安全和矿井正常运行的关键环节。

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

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作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文系本人在导师指导下独立完成的研究成果。

尽我所知，除了文中特别加以标记和致谢的部分外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的材料。

与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

本人如违反上述声明，愿意承担由此引发的一切责任和后果。

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研究生签名：导师签名：日期：年月日毕业论文基本要求1．毕业论文的撰写应结合专业学习，选取具有创新价值和实践意义的论题。

2．论文篇幅一般为8000字以上，最多不超过15000字。

3．论文应观点明确，中心突出，论据充分，数据可靠，层次分明，逻辑清楚，文字流畅，结构严谨。

毕业设计论文基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计摘要本设计在原有的继电器—接触器电控系统的基础上，对提升机的电控系统进行了改进，改用PLC控制，与传统的继电器—接触器电控系统相比，调速时的能耗大大降低，运行效率也有很大的提高，而且减少了维修的成本。

如果需要改变系统的装置，可以直接在计算机上相应的梯形图进行修改，不像传统的电控系统，需要改变很多继电器，接触器的接线，这在无形之中就节省了大量的劳动力和时间，进而提高了劳动生产率。

在矿井提升机控制系统研究中，采用变频器和可编程控制器相结合的方法，在使用过程中实现了变频调速，换向等功能，使运行更加平稳可靠。

适应范围广，节能效果更加明显。

通过对已改造的提升机设备进行调研以及相关文献的阅读可以看出PLC控制的变频调速提升机有明显的社会效益和经济效益。

关键词：矿井提升机，变频调速，PLCMine Hoist Frequency Control System Design Based On PLCABSTRACTThis design in the original relays-contactor control system based on, on the basis of hoist electric control system is improved, and switch to PLC control, and the traditional relays-contact device than the electric control system, the energy consumption greatly reduced speed, efficiency also have greatly increased, and to reduce the maintenance cost. If need to change the system of the device, can be directly in computer on corresponding ladder diagram modified, unlike traditional electric control system, need to change a lot of relays, contact device wiring, this in the void will save a lot of labor and time, and improve the labor productivity.In the mine elevator control system study, based on frequency and programmable is combined with the method, in use process realized the frequency control, reversing, and other functions, make run more stable and reliable. The range is wide, the energy conservation effect more apparent. Through the reform of the hoist equipment has investigation and related literature reading can see the PLC control variable frequency speed regulation hoist has obvious social benefits and economic benefits.KEY WORDS: mine hoist，Variable frequency speed regulation，PLC目录前言 (1)1.1课题概述 (1)1.2国内外矿井提升机研究现状与发展趋势 (1)1.2.1 国外矿井提升机的现状 (1)1.2.2 国内提升机的现状与发展趋向 (3)1.3 本文研究意义 (4)第1章矿井提升机 (1)1.1科技名词定义 (1)1.2矿井提升机的组成 (2)1.3矿井提升机的分类 (2)1.4提升机电动机运行方式 (3)1.5提升机的受力情况 (5)第2章PLC简介 (6)2.1 PLC的基本概念 (6)2.1.1 PLC的基本结构 (6)2.1.2 PLC的基本特点 (7)2.2 PLC的选型 (9)2.3 PLC的工作原理 (10)2.4 PLC的外围接线及各部分细节 (12)2.5 PLC的编程语言 (12)2.6 梯形图的编程规则 (13)第3章变频器简介 (14)3.1 变频调速技术的发展现状 (14)3.2 变频调速的概述 (14)3.3 变频器的基本结构 (15)3.4 变频调速原理 (15)3.5 变频器的工作原理 (16)3.6 变频器的参数设置 (16)3.7 变频调速主电路设计 (17)3.8 变频器在调速系统中的优点 (18)3.9 变频器MM420的控制面板 (19)第4章总体设计方案 (20)4.1 系统流程框图 (20)4.2 硬件部分设计 (21)4.2.1 系统主电路图 (21)4.2.2 PLC与变频器的外围接线图 (21)4.2.3 系统控制电路图 (22)4.2.4 控制系统外部接线图 (23)4.2.5 模拟输出信号规格图 (24)4.3 控制系统要求 (25)4.4 控制系统总体设计 (25)4.5 系统软件编程 (26)4.5.1 系统的软件设计 (26)4.5.2 梯形图 (28)第5章调试过程及结果 (31)5.1 调试过程 (31)5.2 调试结果 (31)结论 (32)谢辞 (33)参考文献 (1)外文资料翻译 (36)中文资料翻译 (38)前言1.1课题概述矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械，广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的竖井、斜井，是生产运输的主要工具。

摘要矿井主通风机是煤矿生产的关键性设备，其可靠性及安全性直接关系到矿井生产的正常化及煤矿工人的人身安全。

随着中国煤炭工业的不断发展，国家对安全生产治理力度的加大,煤矿企业对矿井通风监控系统提出了更高的要求。

风机在线监控系统能够使操作人员更为直观地了解风机当前的运行状况，并通过观测风机系统相关参数、历史数据来分析风机工作情况，预测风机可能发生的故障隐患。

监控系统的实时报警功能能够使风机操作人员及时发现风机出现的故障并加以解决，确保风机可靠、稳定地运行。

本文设计了基于PLC的煤矿主扇风机在线监控系统。

该通风机在线监测系统可以实现对通风机性能参数、工矿参数的在线实时监测和对于风机的远程控制。

可以根据用户需要绘制出通风机的性能曲线和打印数据报表方便用户管理。

文中给出了系统的总体设计情况，并详细的介绍了传感器、PLC的选型、以及PLC软件的设计和上位Wincc组态软件设计过程，而后从理论上分析了风机运行的相关参数及测量方法。

监测系统界面友好、操作方便、功能齐全，既实现了对现场数据的实时监测、控制，又提高了矿井现代化管理水平，对于同类系统的设计具有一定的借鉴意义。

关键词：煤矿主通风机 Wincc组态软件 PLC 监控系统设计AbstractThe coal mine main fan is the coal mine production crucial equipment, its reliability and safety is directly related to the normalization of mine production normalized and coal miner's personal safety. Along with the China coal industry unceasing development, the country to safety in production government dynamics enlarging, the coal mine enterprise a higher request to mine ventilation equipment.On line monitoring and control system of coal mines provides operators a more intuitive understanding of current working of the fan. Monitoring historical data of parameters of coal mines fan will help to analyze the working status of fans and predict possible failures hidden in fan. Real-time alarm monitoring system enables the operator to find the problems of the fan and resolve problems to ensure working of the fan in a reliable and stable way.This article devises the mine ventilator supervisory system, which is based on the programmable controller andthe touch screen as the core. This ventilator performance observation system may realize the online real-time monitor of ventilator performance parameter and the operating mode parameter, as well as the remote control of air blower. According to the user need, it can draw up the ventilator's performance curve and the printing data report form, and it is much convenient for user’s management. The article has shown the general design situation by the numbers, and introduction sensor, PLC shaping, as well as PLC software's design and superior Wincc configuration software design process in detail, and analysis of the relevant parameters of coal mines fan and their measurement methods. The observation system contact surface is friendly with the ease of operation, and the function is also completed. It does not realize the field data real-time monitor and control, but also raises the mine pit modern management level, besides, it has the significant meaning for the similar system's design. Keywords: coal mine; mine ventilator; Wincc configuration software ；PLC; monitoring andcontrol system; design目录摘要 (1)Abstract (2)1 绪论 (7)1.1 矿井主通风机在线监控现状 (7)1.2矿井主通风机在线监控的展望 (9)1.2.1矿井主通风机故障诊断智能化 (10)1.2.2矿井主通风机可控制化、控制智能化 (12)1.2.3矿井主通风机在监测监控系统与整个矿井系统的协调 (14)1.3本课题研究目的和意义 (15)2 通风机在线监控系统的设计需求分析 (16)2.1通风机简介 (16)2.2 主通风机主要性能参数的测量 (17)2.2.1 电动机温度检测 (17)2.2.2 通风机振动量采集 (18)2.2.3 巷道通风风量检测 (18)2.2.4 风机效率的计算 (20)2.2.5 电量的检测 (22)2.3 对旋轴流式风机的结构和工作原理 (23)2.3.1 对旋轴流风机的基本结构 (23)2.3.2 对旋轴流风机的工作原理 (24)3 监控系统的硬件设计与选型 (24)3.1 系统功能 (24)3.2 系统的整体设计 (25)3.2.1 监测监控系统 (25)3.2.2 RS485通信协议 (27)3.3 风机监测量的布点 (30)3.4 传感器（变送器）选型 (32)3.4.1 瓦斯传感器选型 (32)3.4.2 一氧化碳传感器选型 (35)3.4.3 温度传感器选型 (35)3.4.4 风压传感器选型 (37)3.4.5 风量传感器选型 (38)3.4.6 通风机设备开停传感器选型 (40)3.4.7 电机电压传感器选型 (41)3.4.8 电机电流传感器选型 (43)3.4.9 电机功率传感器选型 (44)3.5 S7-300 PLC的模块选型 (46)3.5.1 S7-300的基本组成 (46)3.5.2 S7-300的系统结构 (47)3.5.3 西门子PLC的分类 (48)3.5.4 S7-300的模块选择 (48)4 PLC的软件设计及编程 (54)4.1本设计所用STEP7编程器的相关知识 (54)4.2本监控系统的系统流程图 (56)4.2.1 风机的启动流程图 (56)4.2.2 控制方式流程图 (57)4.3主通风机监控系统的程序设计 (60)5 WICC监测系统界面设计 (66)5.1 组态主界面 (66)6 结论与展望 (67)7 致谢 (70)参考文献 (71)翻译部分 (73)中文翻译 (73)英文原文 (74)1 绪论主通风机是煤矿的四大固定设备之一，担负着向井下输送新鲜空气、排出粉尘和污浊气流的重任。

学号10212410310毕业设计（论文）基于PLC的矿用通风机监控系统的设计教学系：信息工程系指导教师：专业班级：自动化1103学生姓名：二零一四年五月毕业设计(论文)任务书学生姓名专业班级自动化1103 指导教师工作单位设计(论文)题目基于PLC的矿用通风机监控系统的设计设计（论文）主要内容:1、设计矿用通风机监控系统的总体方案；2、设计系统的硬件电路；3、设计系统的程序；4、运行系统并调试。

要求完成的主要任务及其时间安排:毕业设计(论文)开题报告井田边缘，通风设备的管理由于风量参数不能实现在线监测而成为煤矿自动化管理的薄弱环节。

而且大部分厂家只对设备进行简单的点测，或是对风机进行简易的诊断，可想而知其风机的不可靠性。

近几年来，才陆续有几家大中型企业开始安装专用检测诊断设备对风机进行了长期检测，可以看出，我国自动化工艺与国外还是存在着一定的距离。

2．基本内容和技术方案：图1 控制结构图基本内容：1实现信号采集与实时监测，包括风机的运行状态、故障状态、负压、流量、轴承振动、轴承温度、定子温度、电压、电流、功率、效率等。

2控制系统能实现风机手动和自动变频运行的切换，使风机处于工频或变频运行状态。

在变频运行时，该系统能根据压力传感器的模拟量输入，经PLC内部运算，计算出系统满足安全生产所需的风量大小对应的变频器输入电压值，经扩展模块模拟量输出控制变频器自动调整风机的转速。

3本系统能实现多种报警功能，如风机定子，轴承温度超限，电动机振动异常报警，以及变频器出现故障及时报警，及时处理的功能。

4 用工程制图软件绘制系统主电路图和PLC及扩展模块接线图。

5 用STEP7-Micro/WIN编程软件编出PLC梯形图。

3．进度安排：第1-2周布置毕业设计任务书，查阅文献资料，了解设计选题的主要内容；郑重声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

基于PLC的矿井通风机监控系统设计随着科技的不断发展，我们的生活方式和生产方式都发生了翻天覆地的变化。

其中，自动化技术作为一项重要的技术在现代化的生产管理中发挥着极为重要的作用。

在工业生产中，矿井是一种特殊的生产环境，由于其特殊性质其支撑起了许多工业企业的生产。

在矿山生产中，矿井通风是非常关键的环节，因为它可以起到保障矿工生命安全、维护矿井设备的良好运行等多种功能。

因此，设计一套基于PLC的矿井通风机监控系统，可以提高矿井通风机的工作效率、降低能源消耗和提高企业的生产效益，同时也可以保障矿工生命安全。

本文就对基于PLC的矿井通风机监控系统进行一番探究。

一、矿井通风机基础知识1. 通风机的类型通风机是指将空气通过机械设备强制送出或吸入所需要的机器设备。

按照其分类方法，通风机主要有离心式通风机、轴流式通风机和斜流式通风机。

其中，离心式通风机、轴流式通风机是矿山生产中常用的通风机型号。

2. 通风机的参数通风机的性能参数主要包括电压、功率、电流、频率、转速、张力等。

3. 通风机的运行原理在矿井生产过程中，通风机是通过转动叶轮将风压进行传送的，从而起到通风作用。

在发动机正常工作的时候，强制空气进入通风管道，并将废气泵出通风管道，从而起到保障矿工生命安全的作用。

二、基于PLC的矿井通风机监控系统设计方案为了保障矿工和矿企之间的生产关系，在矿井生产中，需要对矿井通风机进行监控。

基于PLC的矿井通风机监控系统可以大大提高矿山生产的生产效率、节约能源和保障矿工生命安全。

基于PLC的矿井通风机监控系统设计方案如下：1. 硬件设计硬件设计方案主要包括PLC控制器、传感器、培养管、执行器、显示器和人机界面。

其中，PLC控制器作为矿井通风机监控的核心，通过进行数据采集和控制实现矿井通风机自动监控和控制。

传感器主要用于检测矿井通风机的电流、温度、振动、功率等参数的变化，从而判断矿井通风机是否出现故障。

培养管是通风系统中的一个非常重要的组成部分，它可以帮助矿工监测空气质量、湿度和气量等指标，从而降低空气因突发事件而造成的危险。

矿井通风机系统设计论文一、系统设计方案我们研究了矿井风机监控系统，主要采用PLC结合变频器和组态软件的方式，能够随时随地的观察风机的各种状况，随时可以自动改变通风机的电机频率，在整个过程中解放了劳动力。

详细分析了煤矿风机监控系统，根据监控系统的需求特点，从不同方面设计本课题，主要有：（一）分析了矿井主通风机的具体结构及特点，对矿井主通风机的运行参数进行详细分析，如：温度、振动等，还对传感器、通风机进行了合理地选型。

（二）西门子S7-300在本系统中被我们作为下位机使用，整个监控系统的构成更加符合现代工业的需求。

（三）采用了Wincc组态软件作为上位机监控软件来进行开发和设计，能够随时观测风机的各种运行状况，并根据实际需求对风机进行控制。

如能随时查看当前数据，对以前的数据也能够保存和打印和发生报警时有语音提示等功能，还可以把各种数据转化为曲线的形式，方便工作人员对风机的运行状况进行分析。

二、系统的基本构成在整个煤矿系统中，不可能只使用一台风机，根据不同的用途，主、辅通风机，整体和局部通风机，它们的作用也不尽相同。

矿井主通风机主要担负着整个矿井或矿井某一区域的通风任务，由于主通风机需要保持长期持续的运转状态，所以主通风机工作状况的不论是好的还是坏的，它和煤矿的安全生产和职工的生命安全息息相关。

本系统的主通风机有两台，它们之间没有主次之分，两台通风机轮流使用，一台在工作时，另一台处于保养状态，这样就能够保证一旦主通风机出现故障时，这个通风机系统不至于瘫痪，既能使设备得到及时的保养，又能使系统可靠运行，这种结构就是双冗余结构。

风压、温度、瓦斯浓度等数据是本系统只要控制的依据，根据测量数据的不同来改变通风机的旋转频率。

保证各项数据各项数据在最佳范围内浮动，确保系统的稳定性。

本系统主要由两部分构成，即上位机系统和下位机系统。

上位机的主要功能是使各种数据被实时显示出来，设定系统的各个参数的数值，并根据反馈回来的数据下达指令，控制整个系统的运行状况。