本實(shí)用新型屬于礦井通風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種礦井通風(fēng)風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國平均百萬噸煤由于瓦斯爆炸造成的死亡人數(shù)，是美國的20倍，是印度的12倍，因此我國礦井通風(fēng)狀況仍需進(jìn)一步優(yōu)化，風(fēng)機(jī)的自動化水平還需進(jìn)一步提高。

本實(shí)施例通過現(xiàn)代控制理論與控制技術(shù)，對主風(fēng)機(jī)控制方式進(jìn)行改進(jìn)，不僅要實(shí)現(xiàn)送風(fēng)量的自主控制與自動調(diào)節(jié)，還能對故障進(jìn)行提前預(yù)警與實(shí)時報警，預(yù)測器件的使用狀態(tài)與壽命，從根本上確保井下風(fēng)機(jī)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，保證井下通風(fēng)狀況良好，避免惡性事故的發(fā)生具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種礦井通風(fēng)風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)2方面功能，主風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的調(diào)節(jié)與主風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控。所述技術(shù)方案如下：

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種礦井通風(fēng)風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)，包括井下工控機(jī)、井上工控機(jī)和設(shè)于通風(fēng)系統(tǒng)上的檢測模塊；所述檢測模塊包括電磁式速度傳感器、振動速度傳感器、壓力傳感器、主風(fēng)機(jī)主軸承溫度傳感器和三相繞組與電機(jī)軸承溫度傳感器；所述井下工控機(jī)包括PLC、變頻器模塊、PROFIBUS-DP通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊，所述PLC與變頻器模塊、PROFIBUS-DP通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊電連接，所述檢測模塊通過PROFIBUS-DP通信模塊與PLC進(jìn)行通信，所述PLC通過以太網(wǎng)通信模塊與井上工控機(jī)進(jìn)行通信，所述變頻器模塊與通風(fēng)系統(tǒng)上的主風(fēng)機(jī)電連接；所述電磁式速度傳感器、振動速度傳感器、壓力傳感器、主風(fēng)機(jī)主軸承溫度傳感器和三相繞組與電機(jī)軸承溫度傳感器通過對應(yīng)的變送器與PROFIBUS-DP通信模塊電連接。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的檢測模塊還包括粉塵濃度傳感器，所述粉塵濃度傳感器通過對應(yīng)的變送器與PROFIBUS-DP通信模塊電連接。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的檢測模塊還包括環(huán)境溫度傳感器，所述環(huán)境溫度傳感器通過對應(yīng)的變送器與PROFIBUS-DP通信模塊電連接。

其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的變頻器模塊包括控制電路、整流器、直流轉(zhuǎn)換電路和逆變器，所述控制電路與整流器、逆變器和PLC電連接，所述整流器與逆變器之間設(shè)有直流轉(zhuǎn)換電路，所述逆變器與主風(fēng)機(jī)電連接。

其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的控制電路包括變頻器和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，所述變頻器與PLC和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片電連接，所述數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片與PLC和變頻器電連接。

其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的井上工控機(jī)包括控制模塊、通信模塊、顯示模塊、報警模塊、風(fēng)機(jī)啟停模塊和風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)模塊，所述通信模塊、顯示模塊、報警模塊、風(fēng)機(jī)啟停模塊和風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)模塊與控制模塊電連接，所述通信模塊與以太網(wǎng)通信模塊通過網(wǎng)絡(luò)連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種礦井通風(fēng)風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過下位機(jī)與上位機(jī)的結(jié)合，應(yīng)用變頻器完成對主風(fēng)機(jī)的無極變速控制，添加多種傳感器獲取井下自然參數(shù)與風(fēng)機(jī)工況信息，實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)井下通風(fēng)主風(fēng)機(jī)的控制，整個系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，有較好的實(shí)際應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的礦井通風(fēng)風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的變頻器模塊的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的控制電路與PLC連接的電路圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種礦井通風(fēng)風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括井下工控機(jī)、井上工控機(jī)和設(shè)于通風(fēng)系統(tǒng)上的檢測模塊。其中，檢測模塊包括電磁式速度傳感器、振動速度傳感器、壓力傳感器（可檢測電機(jī)位移等）、主風(fēng)機(jī)主軸承溫度傳感器和三相繞組與電機(jī)軸承溫度傳感器等，各傳感器設(shè)于相應(yīng)位置，如電磁式速度傳感器設(shè)于主風(fēng)機(jī)主軸上，振動速度傳感器設(shè)于主風(fēng)機(jī)機(jī)殼上，具體設(shè)置方式為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。具體地，電磁式速度傳感器可以采用東大測振的MT3T型電磁式速度傳感器，振動速度傳感器可以采用30ZXP-J210型振動監(jiān)測裝置，前述兩個傳感器配合使用，將具體檢測到的振動參數(shù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)直流信號完成對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸，采集信號精度可達(dá)±0.5%。壓力傳感器的選型考慮最大風(fēng)壓及測量精度的要求，可以選用CYBZI的壓力傳感器，可將較小的差壓信號轉(zhuǎn)換成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電流完成溫度的傳輸。溫度傳感器的測溫電阻使用林電PT100鉑電阻，主風(fēng)機(jī)主軸承溫度傳感器可以采用STT-S-AI-T，三相繞組與電機(jī)軸承溫度傳感器可以使用STT-S-AI-T3。各傳感器均帶有對應(yīng)的變送器，輸出電流信號為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA，使用專用RVVP電纜傳輸采集信號，為整個系統(tǒng)提供穩(wěn)定準(zhǔn)確的現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息。其中，井下工控機(jī)包括PLC（具體可以為PLC S7-200）、變頻器模塊、PROFIBUS-DP通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊（還可以包括光電報警模塊和按鍵控制模塊）等，PLC與變頻器模塊、PROFIBUS-DP通信模塊和以太網(wǎng)通信模塊電連接，PLC與PROFIBUS-DP通信模塊可以設(shè)置外接的模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片（如BM231和BM235）連接也可以通過自帶的模數(shù)轉(zhuǎn)化芯片實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換。檢測模塊通過PROFIBUS-DP通信模塊與PLC進(jìn)行通信（即檢測模塊通過PROFIBUS-DP通信模塊與PLC連接），PLC通過以太網(wǎng)通信模塊與井上工控機(jī)進(jìn)行通信（即PLC通過以太網(wǎng)通信模塊與井上工控機(jī)連接）。變頻器模塊與通風(fēng)系統(tǒng)上的主風(fēng)機(jī)電連接；電磁式速度傳感器、振動速度傳感器、壓力傳感器、主風(fēng)機(jī)主軸承溫度傳感器和三相繞組與電機(jī)軸承溫度傳感器通過對應(yīng)的變送器與PROFIBUS-DP通信模塊電連接。即整個系統(tǒng)通信通過PROFIBUS-DP總線與工業(yè)以太網(wǎng)完成，使用PROFIBUS-DP電纜將現(xiàn)場使用的各種傳感器連接到一起，PLC通過CP243-1以太網(wǎng)通信模塊與井上工控機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時風(fēng)機(jī)狀態(tài)顯示和控制。

進(jìn)一步地，參見圖1，本實(shí)用新型實(shí)施例中的檢測模塊還包括粉塵濃度傳感器，粉塵濃度傳感器通過對應(yīng)的變送器與PROFIBUS-DP通信模塊電連接，用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)井下的粉塵濃度對風(fēng)機(jī)的自動控制以達(dá)到最佳的控制效果。粉塵濃度傳感器具體可以為GCG-1000檢測模塊。其設(shè)置方式與前述的各傳感器的設(shè)置方式相同，具體可設(shè)于風(fēng)機(jī)和礦井壁上。

進(jìn)一步地，本實(shí)用新型實(shí)施例中的檢測模塊還包括環(huán)境溫度傳感器，環(huán)境溫度傳感器通過對應(yīng)的變送器與PROFIBUS-DP通信模塊電連接，用于根據(jù)環(huán)境濃度對風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)自動調(diào)整。其具體采用林電PT100鉑電阻。

其中，參見圖2，本實(shí)用新型實(shí)施例中的變頻器模塊包括控制電路、整流器、直流轉(zhuǎn)換電路和逆變器等，直流轉(zhuǎn)換電路為LC電路，控制電路與整流器、逆變器和PLC電連接，整流器與逆變器之間設(shè)有直流轉(zhuǎn)換電路，整流器與電源電連接，逆變器與主風(fēng)機(jī)電連接。

其中，參見圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例中的控制電路包括變頻器和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，變頻器與PLC和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片電連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片與PLC和變頻器電連接，通風(fēng)系統(tǒng)的主電機(jī)與變頻器電連接。具體地，變頻器為MM430，數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片為EM235。

變頻控制過程為：PLC輸出的模擬信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片的轉(zhuǎn)換，將電流信號輸入到變頻器的模擬量輸入端，完成變頻器輸出頻率的控制，再由整流器和逆變器控制主風(fēng)機(jī)的電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)送風(fēng)量大小的變換。其中，變頻器可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的無極調(diào)速，減少啟動時的峰值功率損耗，降低了電耗，提高了電機(jī)的使用壽命，同時變頻器的自身保護(hù)功能健全，提高了主風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

其中，本實(shí)用新型實(shí)施例中的井上工控機(jī)包括控制模塊、通信模塊、顯示模塊、報警模塊、風(fēng)機(jī)啟停模塊和風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)模塊等，其中，風(fēng)機(jī)啟停模塊用于遠(yuǎn)程控制風(fēng)機(jī)的開啟和關(guān)閉，風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)模塊用于遠(yuǎn)程控制風(fēng)機(jī)的反轉(zhuǎn)，報警模塊用于風(fēng)機(jī)異常時發(fā)出報警（具體為聲光報警結(jié)構(gòu)），控制模塊用于實(shí)現(xiàn)整個井上工控機(jī)的控制，通信模塊用于與井下工控機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)等通信。其中，通信模塊、顯示模塊、報警模塊、風(fēng)機(jī)啟停模塊和風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)模塊與控制模塊電連接，通信模塊與以太網(wǎng)通信模塊通過網(wǎng)絡(luò)連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種礦井通風(fēng)風(fēng)機(jī)自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過下位機(jī)與上位機(jī)的結(jié)合，應(yīng)用變頻器完成對主風(fēng)機(jī)的無極變速控制，添加多種傳感器獲取井下自然參數(shù)與風(fēng)機(jī)工況信息，實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)井下通風(fēng)主風(fēng)機(jī)的控制，整個系統(tǒng)節(jié)能效果顯著，風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，有較好的實(shí)際應(yīng)用價值。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。