基于PLC的礦井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘要煤礦的安全生產(chǎn)中，礦井通風(fēng)系統(tǒng)起著極其重要的作用，它是煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。而礦井通風(fēng)機(jī)又是礦井通風(fēng)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一，因此對(duì)其進(jìn)行PLC控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究，不僅可以大大提高煤礦生產(chǎn)的機(jī)械化、自動(dòng)化水平，還能節(jié)省大量的電能，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。煤礦主通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括風(fēng)機(jī)性能檢測(cè)和風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)控制兩部分。本文以一臺(tái)礦用對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)為控制對(duì)象，結(jié)合PLC控制技術(shù)、變頻調(diào)速技術(shù)和組態(tài)監(jiān)控技術(shù)，對(duì)礦井通風(fēng)機(jī)進(jìn)行了PLC控制的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和變頻調(diào)速的設(shè)計(jì)和研究。監(jiān)控系統(tǒng)采用上位機(jī)加下位機(jī)的設(shè)計(jì)模式。下位機(jī)采用可靠性高的可編程邏輯控制器，通過(guò)各種傳感器和電量采集單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)通風(fēng)機(jī)的性能

2、參數(shù)和狀態(tài)參數(shù)、電機(jī)的電氣參數(shù)并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。上位機(jī)應(yīng)用北京亞控科技公司開(kāi)發(fā)的KINGVIEW6.52組態(tài)軟件編寫(xiě)人機(jī)界面，將風(fēng)機(jī)工作流程以直觀的畫(huà)面顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和顯示、關(guān)鍵數(shù)據(jù)的記錄和報(bào)警、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和報(bào)表輸出、為操作員提供良好的操作界面，完成了風(fēng)機(jī)房的無(wú)人值守自動(dòng)化監(jiān)控和管理的設(shè)計(jì)和改造。在變風(fēng)量系統(tǒng)中，主要比較了風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)與變頻調(diào)節(jié)，顯示出了變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)不僅能使風(fēng)機(jī)工作在高效區(qū)，并且其節(jié)能效果要優(yōu)于其它調(diào)節(jié)方法，具有很重要的應(yīng)用前景。風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)控制由PLC+變頻器控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)風(fēng)量控制。同時(shí)本文還研究了風(fēng)量調(diào)節(jié)的算法。關(guān)鍵詞：PLC控制；變頻調(diào)速技術(shù)；礦井通風(fēng)機(jī)；組態(tài)王軟件

3、。目錄1緒論11.1 選題的背景和意義11.2 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究狀況11.3 礦井主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控的展望21.4 本論文的主要工作和安排32系統(tǒng)構(gòu)成及各部分功能42.1 礦井主扇風(fēng)機(jī)42.1.1 礦井主扇風(fēng)機(jī)概述42.1.2 風(fēng)機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)42.1.3 風(fēng)機(jī)的特性曲線62.1.4 風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法72.2 可編程控制器的應(yīng)用72.2.1 PLC概述72.2.2 PLC的基本構(gòu)成82.2.3 PLC的工作原理92.3 風(fēng)機(jī)參數(shù)的檢測(cè)92.3.1 風(fēng)壓、風(fēng)量參數(shù)的檢測(cè)102.3.2 振動(dòng)參數(shù)的檢測(cè)102.3.3 電氣參數(shù)的檢測(cè)122.3.4 電機(jī)軸承和定子溫度檢測(cè)122.3.5 開(kāi)關(guān)量檢

4、測(cè)132.4 變頻調(diào)速132.4.1 變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用概述132.4.2 變頻調(diào)速的基本原理142.4.3 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能分析152.4.4 變頻器的結(jié)構(gòu)162.4.5 PLC控制變頻器的方式173通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)193.1 風(fēng)機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)193.2 基于現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)193.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和以太網(wǎng)技術(shù)193.2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線與以太網(wǎng)的互連203.2.3 網(wǎng)絡(luò)的具體實(shí)現(xiàn)方法214系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)224.1 系統(tǒng)硬件連接224.2 主電路224.3 控制電路的設(shè)計(jì)224.4 器件的選型254.4.1 PLC的選型254.4.2 變頻器的選型2

5、64.5 變頻器與PLC的連接264.6 風(fēng)量的控制算法274.6.1 變頻器輸入值計(jì)算274.6.2 U-P和Q-P曲線的擬合295主通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)305.1 PLC軟件設(shè)計(jì)305.1.2 子程序0和1程序流程315.1.3 子程序2和3程序流程325.1.4 子程序4程序流程335.1.5 中斷子程序345.2 組態(tài)軟彳設(shè)計(jì)355.2.2 KINGVIEW6.52操作界面355.2.3 煤礦主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主界面355.2.4 PLC控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)主界面36結(jié)論37致謝38參考文獻(xiàn)39附錄40II陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文1緒論1.1 選題的背景和意義通風(fēng)機(jī)是煤礦的四大

6、固定設(shè)備之一，它擔(dān)負(fù)著向井下輸送新鮮空氣、排出粉塵和污濁氣流的重任，具有礦井肺腑”之稱(chēng)。由于井下工作環(huán)境惡劣，主通風(fēng)機(jī)工作電壓較高，電流較大，出現(xiàn)故障的概率也較大。一旦發(fā)生故障，將會(huì)對(duì)整個(gè)礦區(qū)的生產(chǎn)和安全造成重大影響。因此，有必要建立一套功能完善的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)礦井主通風(fēng)機(jī)性能及狀態(tài)的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便在生產(chǎn)過(guò)程中及時(shí)掌握主通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，這也是主通風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。據(jù)統(tǒng)計(jì)，煤礦事故70%以上是由于通風(fēng)設(shè)備故障、通風(fēng)管理不善等所造成。隨著煤礦生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、生產(chǎn)效率的提高，井下通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)通風(fēng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)監(jiān)控也必須提出了更高的要求。利用設(shè)備在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控等相關(guān)技術(shù)，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)運(yùn)行

7、狀態(tài)，及早發(fā)現(xiàn)故障隱患十分必要。高壓變頻技術(shù)、智能控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以及工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，為滿(mǎn)足煤礦生產(chǎn)的上述要求提供了可能。本監(jiān)控系統(tǒng)就是在此背景下提出的。1.2 風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究狀況國(guó)外很早就對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了研究。至90年代，一般的風(fēng)機(jī)均配有在線監(jiān)控系統(tǒng)，集保護(hù)、檢測(cè)、控制于一體，不但能實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的自動(dòng)調(diào)節(jié)，主要能進(jìn)行故障診斷，預(yù)測(cè)使用壽命，預(yù)報(bào)維修極限，成功地對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了檢測(cè)，有效的保證了礦井通風(fēng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。美國(guó)煤礦使用的主風(fēng)機(jī)以軸流式為主，近年來(lái)開(kāi)始采用在運(yùn)行中可以改變?nèi)~片角度的液壓式動(dòng)葉可調(diào)風(fēng)機(jī)，節(jié)能效果好。德國(guó)以TLT公司為代表，采用液壓式動(dòng)葉調(diào)節(jié)的軸流

8、通風(fēng)機(jī)，具運(yùn)行效率可保持在83%88%以?xún)?nèi)。國(guó)內(nèi)在這兩方面起步比較晚。風(fēng)量調(diào)節(jié)方法都比較落后，需要在停機(jī)的情況下進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)或者是隔一段時(shí)間才能調(diào)節(jié)一次。其一這種人工操作方法只能做到階段性調(diào)節(jié)而不能做到及時(shí)連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)，而且實(shí)時(shí)性差，風(fēng)量控制不準(zhǔn)確，自動(dòng)化程度不高；另外，我國(guó)煤礦主通風(fēng)機(jī)一般都在遠(yuǎn)離煤礦管理部門(mén)的井田邊緣，通風(fēng)設(shè)備的管理由于風(fēng)量參數(shù)不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)而成為煤礦自動(dòng)化管理的薄弱環(huán)節(jié)。目前大部分廠家只對(duì)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的點(diǎn)測(cè)，或是對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)易的診斷。近幾年來(lái)，陸續(xù)有幾家大中型企業(yè)開(kāi)始安裝了專(zhuān)用檢測(cè)診斷設(shè)備對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行了長(zhǎng)期檢測(cè)。近幾年來(lái)，陸續(xù)有幾家大中型企業(yè)開(kāi)始安裝了專(zhuān)用檢測(cè)診斷設(shè)備對(duì)風(fēng)

9、機(jī)進(jìn)行了長(zhǎng)期檢測(cè)。05年南京因泰萊電器股份有限公司為銀川力城電子煤礦設(shè)計(jì)了綜合現(xiàn)代化通信、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制與檢測(cè)技術(shù)的全分布式計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它具有顯示、打印、報(bào)警、狀態(tài)識(shí)別、趨勢(shì)分析、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡等功能，在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果。但與國(guó)外還是存在著一定的距離。陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文1.3 礦井主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控的展望隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科技人員的不斷努力，礦井主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控取得了一定的成績(jī)，但也明顯存在一些不足礦井主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控主要還處在監(jiān)測(cè)水平，具控制功能很弱，對(duì)主通風(fēng)機(jī)的控制和故障診斷基本上還處在研究階段，礦井主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控的可靠性有待進(jìn)一步提高，礦井主通風(fēng)機(jī)

10、在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控是一個(gè)較獨(dú)立的系統(tǒng)未與整個(gè)礦井通風(fēng)系統(tǒng)、整個(gè)煤礦管理系統(tǒng)取得協(xié)調(diào)的聯(lián)系。針對(duì)以上不足，為了進(jìn)一步提高煤礦自動(dòng)化管理水平，提高生產(chǎn)的安全程度，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，礦并主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控應(yīng)在如下幾個(gè)方面發(fā)展：(1)煤礦監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)向集散化結(jié)構(gòu)發(fā)展新推出的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)基本上都采用集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一般由現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控分站和控制中心主站組成。分站以脫離主站自動(dòng)實(shí)現(xiàn)就地監(jiān)測(cè)和控制功能，一般由中小型可編程控制器組成。主站一般采用PC機(jī)，主要負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集、存儲(chǔ)、顯示、報(bào)警、處理、分析、報(bào)表打印等。(2)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)放化新推出的集散監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)均采用開(kāi)放系統(tǒng)互連的標(biāo)準(zhǔn)模型、通信協(xié)議或規(guī)程

11、，支持多種互連標(biāo)準(zhǔn)。任何集散測(cè)控系統(tǒng)，只要遵循這些規(guī)程，就能夠與其它系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連，方便地組成多節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的通信和數(shù)據(jù)共享。(3)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)智能化主要是指?jìng)鞲衅鞯闹悄芑?，如不斷推出的具有自?dòng)校正、靈敏度自動(dòng)補(bǔ)償、非線性自動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙δ艿闹悄軅鞲衅鳌?4)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件發(fā)展趨勢(shì)包括操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)多任務(wù)化，控制軟件的組態(tài)化、智能化和圖形化，軟件系統(tǒng)的開(kāi)放化、標(biāo)準(zhǔn)化。(5)煤礦安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)向綜合化方向發(fā)展全礦井綜合監(jiān)控系統(tǒng)是一種可用于環(huán)境安全、軌道運(yùn)輸、皮帶運(yùn)輸、提升運(yùn)輸、供電系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、礦山壓力、煤與瓦斯突出、自燃發(fā)火、大型機(jī)電設(shè)備的運(yùn)行狀

12、況等多方面綜合監(jiān)控的系統(tǒng)，既可用于某一單方面的監(jiān)控，又可實(shí)現(xiàn)全面綜合監(jiān)控。(6)發(fā)展專(zhuān)家診斷、專(zhuān)家決策系統(tǒng)軟件我國(guó)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)軟件目前停留在對(duì)被監(jiān)測(cè)量的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、超限報(bào)警及斷電、以曲線、圖形和報(bào)表形式輸出的水平，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的最基本處理，在此基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)正在開(kāi)發(fā)專(zhuān)家系統(tǒng)和礦井安全預(yù)警系統(tǒng)。在礦難發(fā)生前就能對(duì)各種安全隱患進(jìn)行預(yù)測(cè)，使安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文1.4 本論文的主要工作和安排本論文以礦井對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，以西門(mén)子S7-200可編程邏輯控制器作為監(jiān)控核心，運(yùn)用溫度，壓力，振動(dòng)等傳感器和電量采集單元對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)以及各種電量參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，利用P

13、LC和上位機(jī)之間的通信實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)運(yùn)行的在線監(jiān)控。本論文還討論了利用變頻器控制通風(fēng)機(jī)的變頻運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的高效節(jié)能運(yùn)行。具體地說(shuō)，本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：1實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、負(fù)壓、流量、軸承振動(dòng)、軸承溫度、定子溫度、電壓、電流、功率、效率等。2控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)手動(dòng)和自動(dòng)變頻運(yùn)行的切換，使風(fēng)機(jī)處于工頻或變頻運(yùn)行狀態(tài)。在變頻運(yùn)行時(shí)，該系統(tǒng)能根據(jù)壓力傳感器的模擬量輸入，經(jīng)PLC內(nèi)部運(yùn)算，計(jì)算出系統(tǒng)滿(mǎn)足安全生產(chǎn)所需的風(fēng)量大小對(duì)應(yīng)的變頻器輸入電壓值，經(jīng)擴(kuò)展模塊模擬量輸出控制變頻器自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。3本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)多種報(bào)警功能，如風(fēng)機(jī)定子，軸承溫度超限，電動(dòng)機(jī)振動(dòng)異常

14、報(bào)警，以及變頻器出現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警，及時(shí)處理的功能。4用工程制圖軟件繪制系統(tǒng)主電路圖和PLC及擴(kuò)展模塊接線圖。5用STEP7-Micro/WIN編程軟件編出PLC梯形圖。6用PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)完成對(duì)PLC通信網(wǎng)絡(luò)的組建。7模擬風(fēng)機(jī)運(yùn)行情況，用組態(tài)王軟件繪制煤礦主通風(fēng)機(jī)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主界面和PLC控制變頻器調(diào)速系統(tǒng)主界面。并生成性能參數(shù)實(shí)時(shí)曲線和歷史趨勢(shì)曲線，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)歸檔、數(shù)據(jù)報(bào)表查詢(xún)及打印，以及瓦斯?jié)舛?、風(fēng)量、風(fēng)壓等監(jiān)控量的趨勢(shì)曲線、超限報(bào)警和數(shù)據(jù)報(bào)表功能。陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文2系統(tǒng)構(gòu)成及各部分功能本論文設(shè)計(jì)的礦井主扇風(fēng)機(jī)的監(jiān)控包括風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)

15、兩部分。本系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)以工控領(lǐng)域的可編程控制器（PLC）和組態(tài)軟件為核心，以標(biāo)準(zhǔn)控制柜作為信號(hào)采集和控制輸出裝置，輔以傳感器、中間繼電器和其它輔助設(shè)備構(gòu)建整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)的煤礦主通風(fēng)機(jī)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)機(jī)的計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控以及通風(fēng)機(jī)房與工業(yè)以太網(wǎng)和煤礦安全監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息共享。風(fēng)機(jī)風(fēng)量的調(diào)節(jié)中引入變頻器對(duì)風(fēng)機(jī)風(fēng)速的調(diào)節(jié)，據(jù)所需風(fēng)量和風(fēng)壓大小通過(guò)變頻器來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在節(jié)能和提高風(fēng)機(jī)效率方面具有無(wú)與倫比的優(yōu)點(diǎn)，還能實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的軟啟動(dòng)和保護(hù)等要求。2.1 礦井主扇風(fēng)機(jī)2.1.1 礦井主扇風(fēng)機(jī)概述礦井通風(fēng)機(jī)按結(jié)構(gòu)來(lái)分，有離心通風(fēng)機(jī)和軸流通風(fēng)機(jī)，目前礦上使用最多的是軸流通風(fēng)機(jī)

16、。軸流通風(fēng)機(jī)是氣體沿軸向進(jìn)入旋轉(zhuǎn)葉片通道，由葉片與氣體的相互作用，使氣體被壓縮并沿軸向排出的通風(fēng)機(jī)。在兩級(jí)的軸流通風(fēng)機(jī)中，有一種性能比較好的軸流通風(fēng)機(jī)一對(duì)旋式軸流通風(fēng)機(jī)，它的一個(gè)葉輪裝在另一個(gè)葉輪的后面，同時(shí)兩個(gè)葉輪的旋轉(zhuǎn)方向彼此相反。它具有結(jié)構(gòu)尺寸短，效率高，反風(fēng)性能好的特點(diǎn)。目前礦井中主扇風(fēng)機(jī)大部分采用對(duì)旋式軸流風(fēng)機(jī)。本論文中采用某實(shí)驗(yàn)風(fēng)機(jī)，具技術(shù)參數(shù)如下:風(fēng)機(jī)基本性能參數(shù)轉(zhuǎn)速(r/min)風(fēng)量（錯(cuò)誤！未找到引用源。/h）全壓（Pa）效率（）直徑（mm）29005400-90001200-240085.5400配用電機(jī)基本參數(shù)型號(hào)轉(zhuǎn)速（r/min）功率（Kw）額定電壓（V）額定電流（A）Y

17、112M229004>23808.52.1.2 風(fēng)機(jī)主要技術(shù)指標(biāo)1 .風(fēng)量單位時(shí)間內(nèi)通風(fēng)機(jī)吸入的氣體的體積稱(chēng)為通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，以Q表示，單位為m/錯(cuò)誤!陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文未找到引用源。2 .風(fēng)壓在通風(fēng)中所稱(chēng)的風(fēng)壓是指單位體積的空氣所具有的能量，按其類(lèi)型可分為靜壓、動(dòng)壓和全壓，其單位為Pa。1）靜壓通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)中單位體積流體所具有的壓力能量，即為氣體的靜壓力，以錯(cuò)誤！未找到引用源。表示，在實(shí)際的通風(fēng)網(wǎng)路中，通風(fēng)截面一般不是很大，可以忽略同一截面上任意兩地之間氣體的位能之差，因此在緩變流條件下，同一過(guò)流截面上個(gè)點(diǎn)的靜壓值可以認(rèn)為相等。2）動(dòng)壓指單位體積的流體所具有的動(dòng)能，攜帶該能量的氣體

18、微團(tuán)被滯止后表現(xiàn)的壓力，故稱(chēng)為動(dòng)壓，其大小用下式計(jì)算：錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。式中：錯(cuò)誤！未找到引用源。一一氣體中某點(diǎn)的動(dòng)壓，Pa；錯(cuò)誤！未找到引用源。一一動(dòng)壓測(cè)量處的空氣密度，kg/錯(cuò)誤！未找到引用源。；錯(cuò)誤！未找到引用源。一一氣體的流速，m/s3）全壓氣流中某一點(diǎn)的滯止壓力，亦是該點(diǎn)靜壓和動(dòng)壓的代數(shù)和，以錯(cuò)誤！未找到引用源。表示：錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。3功率通風(fēng)機(jī)的功率分為軸功率和有效功率。軸功率是指原動(dòng)機(jī)傳遞給通風(fēng)機(jī)軸上的功率，有功功率是指風(fēng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)氣體做的有用功，通風(fēng)機(jī)的全壓有效功率用下式計(jì)算：錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤

19、！未找到引用源。一一通風(fēng)機(jī)全壓有效功率，kW；錯(cuò)誤！未找到引用源。一一通風(fēng)機(jī)的全壓，Pa；錯(cuò)誤！未找到引用源。一一通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，m/錯(cuò)誤！未找到引用源。若通風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓用靜壓表示，則通風(fēng)機(jī)靜壓有效功率可用下式計(jì)算：錯(cuò)誤！未找到引用源。=錯(cuò)誤！未找到引用源。式中：錯(cuò)誤！未找到引用源。一一通風(fēng)機(jī)靜壓有效功率，kW04效率陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文效率是全壓有效功率或靜壓有效功率與軸功率的比值，前者稱(chēng)為全壓效率，后者稱(chēng)為靜訴瑟軍，必公式如下："1000N_pstQ“品=1000N式中錯(cuò)誤！未找到引用源。，錯(cuò)誤！未找到引用源。一一通風(fēng)機(jī)的全壓效率和靜壓效率;N通風(fēng)機(jī)的軸功率，kW05轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速

20、是指通風(fēng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)的實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)，以n表示，單位為r/min。1.1.3 風(fēng)機(jī)的特性曲線軸流式風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況下，基本上能消除氣流的徑向流動(dòng)，但當(dāng)流量大于設(shè)計(jì)值時(shí)，葉輪下游側(cè)氣流將由內(nèi)向外朝直徑較大處偏斜；反之，氣流將朝較小處偏轉(zhuǎn)，情況嚴(yán)重時(shí)，會(huì)發(fā)生二次回流現(xiàn)象。軸流式風(fēng)機(jī)的性能曲線如圖1所示。1 .Q-H曲線大都屬于陡降型曲線流量偏小時(shí)，氣流將部分地發(fā)生二次回流現(xiàn)象，回流的液體被葉輪二次加壓，是流量較小的情況下，壓頭上升的緣故。2 .Q-N曲線在流量為零時(shí)最大當(dāng)流量增大時(shí)，H下降很快，軸功率也有所下降，這樣往往使軸流式風(fēng)機(jī)在零流量下啟動(dòng)時(shí)的軸功率為最大。因此與離心式風(fēng)機(jī)相比，軸流式風(fēng)機(jī)應(yīng)當(dāng)在管

21、路暢通下開(kāi)動(dòng)，盡管如此當(dāng)啟動(dòng)與停車(chē)時(shí)，總是會(huì)經(jīng)過(guò)最低流量的，所以軸流式風(fēng)機(jī)所配用電機(jī)要有足夠的裕量。3 .Qn曲線在最高效率點(diǎn)附近迅速下降流量不在設(shè)計(jì)工況下的氣流情況迅速變壞，以至效率下降很快，所以軸流式風(fēng)機(jī)的最佳工作范圍較窄，一般都沒(méi)有調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量。因此，Q-H曲線和Q-N曲線都是在流量從小到大增加時(shí)先下降，再上升，然后再下降，有兩個(gè)拐點(diǎn)，正常工作工況點(diǎn)應(yīng)選在Q-H曲線的二次下降段，也就是駝峰點(diǎn)的右側(cè)，它可近似用三次方程來(lái)擬合，但在整個(gè)趨勢(shì)中它和Q-H曲線的擬合方法一樣，選用有兩個(gè)拐點(diǎn)的三次方程，能很好的反映風(fēng)機(jī)工作情況的性能。Q-n曲線在整個(gè)流量變化過(guò)程中是先增大后減少，為此可用二次

22、方程來(lái)擬合它的形狀。一般工作的工況點(diǎn)選在效率大于60%的曲線段。至此，由QH曲線和Qn曲線也就決定了軸流式風(fēng)機(jī)的正常工作范圍，即在QH曲線駝峰點(diǎn)右側(cè)和Q門(mén)曲線效率大于60%的公共部分。同樣是由于在風(fēng)量較小的陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文情況下，風(fēng)機(jī)二次回流現(xiàn)象的影響，使得到某一流量時(shí)，在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增大和減小的回復(fù)，這也就是風(fēng)機(jī)喘振點(diǎn)，在風(fēng)機(jī)性能測(cè)試過(guò)程中，一般由此點(diǎn)開(kāi)始或到此點(diǎn)結(jié)束，所以大多數(shù)的風(fēng)機(jī)性能曲線的流量不是從零開(kāi)始。1.1.4 風(fēng)量的調(diào)節(jié)方法通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)是為了改變通風(fēng)機(jī)的流量，以滿(mǎn)足實(shí)際工作的需要，故通風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)又稱(chēng)流量調(diào)節(jié)。反映在通風(fēng)機(jī)性能曲線圖上就是改變風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)，流量調(diào)節(jié)主要有兩

23、個(gè)目的：第一，滿(mǎn)足礦井用風(fēng)量的要求，第二，提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率。主要的調(diào)節(jié)方法或改變風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況有兩大類(lèi)：改變管網(wǎng)性能曲線和改變通風(fēng)機(jī)性能曲線。改變管網(wǎng)曲線主要是在通風(fēng)機(jī)的管路上設(shè)置節(jié)流閥或風(fēng)門(mén)來(lái)調(diào)節(jié)流量，風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)是利用風(fēng)門(mén)來(lái)增大風(fēng)道阻力，以較少風(fēng)量，這種調(diào)節(jié)最不經(jīng)濟(jì)，人為的增加網(wǎng)絡(luò)的阻力也就是增大了每立方米空氣所消耗的電能。當(dāng)然這比不進(jìn)行調(diào)節(jié)而供給過(guò)多的風(fēng)量還是有利的（對(duì)功率曲線在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)隨風(fēng)量增加而上升的風(fēng)機(jī)而言）。改變風(fēng)機(jī)性能曲線是通過(guò)改變風(fēng)機(jī)自身運(yùn)行曲線，主要有定速和變速兩類(lèi)。定速調(diào)節(jié)包括入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)及動(dòng)葉調(diào)節(jié)。變速調(diào)節(jié)是管路特性曲線不變時(shí)，用變轉(zhuǎn)速來(lái)改變風(fēng)機(jī)的性能曲線，從而改變風(fēng)機(jī)的

24、工況點(diǎn)。變速調(diào)節(jié)大大減少附加的節(jié)流損失，在很大變工況范圍內(nèi)保持較高的效率，與傳統(tǒng)的節(jié)流調(diào)節(jié)相比，不產(chǎn)生其他調(diào)節(jié)方式附加損失，降低了功率消耗，節(jié)約了電能，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。由于高壓變頻器發(fā)展，煤礦主通風(fēng)機(jī)變頻調(diào)節(jié)系統(tǒng)由于在節(jié)能和提高風(fēng)機(jī)效率方面具有無(wú)與倫比的優(yōu)點(diǎn)，還能實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的軟啟動(dòng)和保護(hù)等要求，已開(kāi)始應(yīng)用在風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中。本文所研究的風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)節(jié)選用變頻調(diào)節(jié)。陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文2.2 可編程控制器的應(yīng)用2.2.1 PLC概述國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)PLC的定義是：可編程邏輯控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，是用來(lái)取代電機(jī)控制的順序繼電器電路的一種器件，專(zhuān)為在

25、工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制,定時(shí)，計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式輸入輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。2.2.2 PLC的基本構(gòu)成外部輸入一®輸出搔口輸入接口圖2PLC的一般構(gòu)成(l)中央處理單元(CPU)中央處理單元(CPU)一般由控制器，運(yùn)算器和寄存器組成，它是PLC的核心部分。它的主要任務(wù)有：控制接收和存儲(chǔ)編程設(shè)備輸入的用戶(hù)程序和數(shù)據(jù)；診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的錯(cuò)誤；掃描I/O接收的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，并按照用戶(hù)程序?qū)π畔⑦M(jìn)行處理，然后刷新輸出接口，對(duì)執(zhí)行部件進(jìn)行控制。(2)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是

26、PLC存放程序和數(shù)據(jù)的地方，它包括系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放PLC生產(chǎn)廠家編寫(xiě)的系統(tǒng)程序，并固化在PROM或EPROM存儲(chǔ)器中，用戶(hù)不可訪問(wèn)和修改。用戶(hù)程序存儲(chǔ)器主要包括用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)二個(gè)部分。用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)用于存儲(chǔ)用戶(hù)編寫(xiě)的控制程序，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)用于存放用戶(hù)程序中使用器件的ON/OFF狀態(tài)和各種數(shù)值數(shù)據(jù)等。(3)I/O接口輸入，輸出接口電路是PLC與現(xiàn)場(chǎng)I/O設(shè)備相連接的部件，它的作用是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換位PLC能夠接收和處理的信號(hào)，將CPU送來(lái)的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換為外部設(shè)備所需的強(qiáng)電信號(hào)。(4)電源單元陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文電源單元是PLC的電源供給部分。它的

27、作用是把外部供應(yīng)的電源轉(zhuǎn)換成CPU、存儲(chǔ)器等電路工作所需要的直流電，及向外部器件提供24V直流電源。(5)外設(shè)接口與擴(kuò)展接口PLC可以通過(guò)外設(shè)接口與監(jiān)視器、打印機(jī)、PLC或計(jì)算機(jī)相連。擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元以及功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活，以滿(mǎn)足不同控制系統(tǒng)的需要。2.2.3 PLC的工作原理PLC采用一種不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式即循環(huán)掃描技術(shù)，循環(huán)掃描技術(shù)是指當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段-輸入采樣，用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新。完成上述三個(gè)階段稱(chēng)作一個(gè)掃描周期，在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段，各個(gè)階段的功能如下：(l)輸

28、入采樣階段：PLC將掃描的輸入端子的狀態(tài)存入映像寄存器，然后進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在此階段和輸出刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，其內(nèi)容保持不變，一直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段。(2)程序執(zhí)行階段：PLC根據(jù)讀入的輸入映像寄存器中的信號(hào)狀態(tài)，按一定的掃描原則執(zhí)行用戶(hù)編寫(xiě)的程序，然后把執(zhí)行結(jié)果存入元件映像寄存器中。(3)輸出刷新階段：當(dāng)所有的程序指令執(zhí)行完后，元件映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)在輸出刷新階段被轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，然后一次性的由輸出端子輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。2.3 風(fēng)機(jī)參數(shù)的檢測(cè)本系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)使用的傳感器較多，如壓力、溫度、振動(dòng)及轉(zhuǎn)速等。為減少傳輸誤差，提高檢測(cè)精度，均選用帶變送器、

29、性能可靠、壽命長(zhǎng)、輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)420mA的傳感器，直接采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，并配以二線制RVVP電纜單獨(dú)傳送，以進(jìn)一步提高整套系統(tǒng)的可靠性。其結(jié)構(gòu)如圖3所示：陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文幫動(dòng)傳感舒負(fù)壓傳/暑壓聲息肝跳傳感罌溫度帝辟品1溢質(zhì)傳感逑相赍傳器俗占溫年盛器4mvTFEPl|P/E用中仃BP2|P/U|ET1fR|BI2的"BT3"U|BT4"U-+24V00g0i0&由由總so©Haa+a-RE時(shí)BrR£C+c-RDDH-D-皿昌一昌眶/B-ACC+C-CH-OEM上31BM235ML+-4rNOVO00121010000+24V圖

30、3傳感器與PLC擴(kuò)展模塊的連接2.3.1 風(fēng)壓、風(fēng)量參數(shù)的檢測(cè)1.風(fēng)壓（這里主要測(cè)靜壓）一般都是采取鉆孔取壓法，測(cè)點(diǎn)選擇在風(fēng)機(jī)的入口，將取得的壓力信號(hào)通過(guò)壓力傳感（變送）器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。壓力傳感器的選型需考慮礦井通風(fēng)機(jī)最大風(fēng)壓及測(cè)量精度的要求。本設(shè)計(jì)中選用CYBZI系列中量程為0-3KPa的壓力傳感器。CYBZI系列微差壓變送器采用進(jìn)口高精度、高穩(wěn)定性微壓力敏芯片，經(jīng)嚴(yán)格精密的溫度補(bǔ)償，線性補(bǔ)償，信號(hào)放大，V/I轉(zhuǎn)換，逆極性保護(hù)，壓力過(guò)載限流等信號(hào)處理，將很微小的差壓信號(hào)可靠的轉(zhuǎn)換成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電流或010V電壓信號(hào)輸出，可測(cè)小于100Pa的壓力其主要技術(shù)指標(biāo):測(cè)量范圍0-3Kpa零

31、點(diǎn)漂移0.025%FS4h測(cè)量介質(zhì)非腐蝕性氣體零點(diǎn)溫度漂移0.006%/CFS輸出信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)量程的1.5倍非線性0.0378%FS輸出信號(hào)4-20mA遲滯0.0500%FS供電24VDC重復(fù)性0.0320%FS精度0.3%溫度范圍-20-+852風(fēng)量風(fēng)量參數(shù)是利用風(fēng)機(jī)入口靜壓差及入口溫度計(jì)算得來(lái)的。計(jì)算公式:巴(273.15+A)1二二一二陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文式中錯(cuò)誤！未找到引用源。為CP201測(cè)量到靜壓，錯(cuò)誤！未找到引用源。為入口壓力CP202俵壓）的絕對(duì)值（正值），錯(cuò)誤！未找到引用源。為入口溫度，系數(shù)k因風(fēng)機(jī)參數(shù)的不同而異。風(fēng)量監(jiān)測(cè)采用KGF-2型礦用智能風(fēng)量傳感器。1.1.1對(duì)于負(fù)

32、壓參數(shù)的采集主要用于與設(shè)定的負(fù)壓值進(jìn)行比較，調(diào)整風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行在指定的工況點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)機(jī)的閉環(huán)控制。1.1.2 振動(dòng)參數(shù)的檢測(cè)風(fēng)機(jī)軸承的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與故障診斷功能及原理：通過(guò)速度傳感器測(cè)量軸承的振動(dòng)峰值、均方根值或均值，將這些測(cè)量值與事先標(biāo)定出的允許門(mén)檻值作比較，指示出軸承運(yùn)行情況的正常與否。具體測(cè)試方法為：通過(guò)安裝在軸承部位的速度傳感器拾取振動(dòng)烈度信號(hào)，經(jīng)過(guò)振動(dòng)變送器送到PLC中，以便實(shí)時(shí)監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行情況。通過(guò)風(fēng)機(jī)振動(dòng)位移和振動(dòng)周期可以反映風(fēng)機(jī)潛在的故障，避免風(fēng)機(jī)停機(jī)等嚴(yán)重故障發(fā)生。常用的振動(dòng)測(cè)量傳感器有電渦流式傳感器、速度式傳感器、加速度式傳感器。根據(jù)所需測(cè)量的參數(shù)要求，一般在

33、選用時(shí)應(yīng)考慮以下因素：若需測(cè)量振動(dòng)位移值則應(yīng)選用電渦流式傳感器；若需測(cè)量振動(dòng)速度或烈度值則應(yīng)選用速度式傳感器；若需測(cè)量振動(dòng)加速度值則應(yīng)選用加速度式傳感器。經(jīng)過(guò)比較之后，本系統(tǒng)選擇南京東大測(cè)振儀器廠生產(chǎn)的MT3T型電磁式速度傳感器。其技術(shù)指標(biāo)如下：測(cè)量范圍：151000Hz靈敏度：30mv/mm/s精度：線性誤差：0±0.5%測(cè)量方向：水平或垂直電源：蟲(chóng)2VDC,<20mA容許加速度：沿工作方向：10g連續(xù)橫向：30g短時(shí)此外，在檢測(cè)機(jī)械振動(dòng)參數(shù)時(shí)，還需要有變送器和檢測(cè)儀表將測(cè)量的振動(dòng)參數(shù)轉(zhuǎn)換成4-20mA的直流電流信號(hào)或0-5V的電壓信號(hào)，以便于傳送給PLC的模擬量模塊。本系統(tǒng)

34、考慮到現(xiàn)場(chǎng)安裝的需要，以及增強(qiáng)報(bào)警和顯示等功能，又選擇了南京東大測(cè)振儀器11陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文廠生產(chǎn)的與MT-3系列磁電式振動(dòng)速度傳感器配套使用的30ZXP-J210型振動(dòng)速度監(jiān)控裝置。該監(jiān)控儀主要用于對(duì)轉(zhuǎn)速6006000轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)機(jī)械的振動(dòng)烈度進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)當(dāng)振動(dòng)值超限時(shí)，本儀器可外接聲光報(bào)警器以提示現(xiàn)場(chǎng)操作人員采取防范措施。其具體參數(shù)如下：量程：010mm/s,020mm/s,050mm/s(均方根值)(2)頻率范圍：101000Hz(3)信號(hào)輸入：MT-3系列磁電式振動(dòng)速度傳感器的信號(hào)(4)靈敏度：30mV/mm/s<3%(5)儀表顯示顯示方式：高分辨率LCD顯示，精確度由

35、(6)信號(hào)輸出：電流輸出420mA,輸出負(fù)載0500Q(7)精確度：如.5%(8)報(bào)警輸出：警告、危險(xiǎn)兩極報(bào)警；(9)繼電器節(jié)點(diǎn)容量：DC30V/1A,AC125V/0.3A(10)使用電源：AC220V/50HZ±10%<20W1.1.3 電氣參數(shù)的檢測(cè)電氣參數(shù)指配套電機(jī)的負(fù)載和空載的電流、電壓、勵(lì)磁電流和電壓、功率、功率因數(shù)等。電量參數(shù)監(jiān)測(cè)采用EDA9033電量參數(shù)監(jiān)測(cè)模塊。該模塊采用電磁隔離和光電隔離技術(shù)，電壓輸入、電流輸入及輸出三方完全隔離。在該系統(tǒng)中，PLC通過(guò)CP341模塊與EDA9033通過(guò)MODBUS-RTU協(xié)議進(jìn)行通信，所以電氣參數(shù)通過(guò)由安裝在各開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的智能

36、儀表單元與PLC以通訊的方式得到。1.1.4 電機(jī)軸承和定子溫度檢測(cè)溫度傳感器選用Pt100鋁電阻傳感器。該傳感器利用金屬鋁在溫度變化時(shí)自身阻值也隨之改變的特性來(lái)測(cè)量溫度，能夠準(zhǔn)確的測(cè)出軸承或定子的溫度并將它們傳給PLC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)中存在溫度梯度時(shí)，所測(cè)得的溫度是感溫元件所在范圍內(nèi)介質(zhì)層中的平均溫度。這中溫度傳感器的特點(diǎn)：耐振動(dòng)，可靠性高，同時(shí)具有精確的靈敏性，穩(wěn)定性好等。其性能指標(biāo)如下：連續(xù)監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)工作時(shí)的軸承溫度和電機(jī)的軸承溫度，也是風(fēng)機(jī)工況監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。溫度參數(shù)檢測(cè)時(shí)，主要由溫度檢測(cè)元件和變送器、電壓調(diào)理電路構(gòu)成的檢測(cè)電路與PLC進(jìn)行通信，將溫度參數(shù)上傳至工控機(jī)。常用的

37、溫度檢測(cè)傳感器有熱電阻式熱電傳感器、熱電偶式傳感器和熱敏電阻傳感器等。熱敏電阻傳感器雖然價(jià)格低廉，但由于它們的阻值對(duì)溫度的變化是非線性的，故熱12陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文敏電阻通常所用的溫度范圍較狹窄。熱電偶式傳感器在中溫或高溫外露條件使用時(shí)的穩(wěn)定性不如熱電阻式傳感器。對(duì)于控制條件下校驗(yàn)熱電偶性能，其可移動(dòng)性或測(cè)試行較差。熱電偶外露線必須使用溝環(huán)才能與熱電偶儀器或控制設(shè)備相連。當(dāng)周?chē)鷾囟茸兓瘯r(shí)，所使用的儀器導(dǎo)線（鍍銅）將會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差。因此，結(jié)合本系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)要求，選擇熱電阻式熱電傳感器檢測(cè)風(fēng)機(jī)溫度。在目前廣泛使用的熱電阻中，珀電阻的化學(xué)穩(wěn)定性好，耐溫高，易提純，因而通常采用鋁電阻作為一般溫

38、度計(jì)量?jī)x器的溫標(biāo)基準(zhǔn)。按照不同測(cè)點(diǎn)對(duì)溫度測(cè)量范圍的要求，本系統(tǒng)選擇日本林電的PT100鋁電阻，具體型號(hào)選擇如下：測(cè)點(diǎn)型號(hào)測(cè)量范圍風(fēng)機(jī)主軸承溫度STT-S-AI-T0150c電機(jī)軸承溫度STT-S-AI-T3-50200c電機(jī)三相繞組溫度STT-S-AI-T3-50200c另外，在檢測(cè)溫度參數(shù)時(shí)，還需要有變送器將測(cè)量的溫度參數(shù)轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號(hào)或0-5V的電壓信號(hào)，以便于傳送給PLC的模擬量模塊。本系統(tǒng)考慮到現(xiàn)場(chǎng)安裝的需要，選擇性能/價(jià)格比較高的日本林電的STWB系列溫度變送器模塊，具技術(shù)參數(shù)如下：輸入信號(hào)：Pt100、Pt1000Cu50、K、E、S供電電壓：24V負(fù)載電阻：0500

39、Q輸出信號(hào)：DC420mA電壓誤差：0.005%/V精度：0.1%,0.2%,0.5%工作環(huán)境：溫度：-20C80C；濕度：95%RH1.1.5 開(kāi)關(guān)量檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的輸入開(kāi)關(guān)量主要包括一些開(kāi)關(guān)、繼電器的動(dòng)作信號(hào)，如：泵站電機(jī)運(yùn)行、主電機(jī)正反向合閘反饋、制動(dòng)器限位開(kāi)關(guān)、風(fēng)門(mén)的打開(kāi)和關(guān)閉、風(fēng)門(mén)過(guò)力矩、葉片執(zhí)行器自動(dòng)以及測(cè)振器報(bào)警等。監(jiān)控系統(tǒng)的輸出開(kāi)關(guān)量主要包括：泵站電機(jī)控制、風(fēng)門(mén)打開(kāi)和關(guān)閉控制、主電機(jī)正反向合閘、主電機(jī)正反向分閘、主電機(jī)正反向跳閘、制動(dòng)器控制以及聲光報(bào)警等。在PLC控制系統(tǒng)中，輸入輸出開(kāi)關(guān)量可通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊與PLC連接，由于本系統(tǒng)涉及的開(kāi)關(guān)量較多，在此不進(jìn)行討論。13陜西能

40、源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文2.4變頻調(diào)速2.4.1 變頻調(diào)速技術(shù)在礦井通風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用概述近幾年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻器的價(jià)格不斷下降，其可靠性和功能性得到了不斷提高和完善，使其在水泵、風(fēng)機(jī)、電梯等設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。通風(fēng)機(jī)在煤礦上的使用占有很大的份量，是煤礦生產(chǎn)中最大的耗電設(shè)備，采用傳統(tǒng)的方法調(diào)節(jié)風(fēng)量，風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率低，流失大量電能，因此變頻器在礦井通風(fēng)機(jī)上的應(yīng)用很有必要。一般地來(lái)講，將變頻器應(yīng)用在礦井通風(fēng)機(jī)上，具有以下的功能和優(yōu)點(diǎn)：(l)可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的無(wú)級(jí)平滑調(diào)速，及時(shí)滿(mǎn)足礦井生產(chǎn)的風(fēng)量需求，提高風(fēng)機(jī)的運(yùn)行效率，節(jié)省大量的電能損耗。(2)限制風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)電流，減少啟

41、動(dòng)時(shí)的峰值功率損耗，消除電機(jī)起動(dòng)和停止時(shí)，對(duì)機(jī)械和電氣元件的沖擊，延長(zhǎng)其使用壽命。(3)PLC控制技術(shù)和變頻器結(jié)合使用，可以使通風(fēng)系統(tǒng)具有完善的監(jiān)控功能和高可靠性，減少通風(fēng)機(jī)的檢修和維護(hù)的工作量，節(jié)約設(shè)備的費(fèi)用。(4)變頻器自身的保護(hù)功能齊全，有欠電壓保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、短路保護(hù)、風(fēng)機(jī)軸承過(guò)熱保護(hù)等，使風(fēng)機(jī)安全運(yùn)行的可靠性得到大大提高。2.4.2 變頻調(diào)速的基本原理交流異步電機(jī)以其體積小、重量輕、價(jià)格低廉、運(yùn)行性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械的電力傳動(dòng)中應(yīng)用最為普遍。但是交流電機(jī)不象直流電機(jī)那樣，可以很方便地進(jìn)行調(diào)速，它的調(diào)速問(wèn)題一直比較困難。經(jīng)過(guò)幾十年的研究和發(fā)展，出現(xiàn)了許多交流電機(jī)的調(diào)速方

42、式，如異步電機(jī)的變極調(diào)速、定子電壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子用電阻調(diào)速、用級(jí)調(diào)速、變頻調(diào)速等。目前，使用最廣泛，效果最好的還是變頻調(diào)速，變頻調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展，使交流電機(jī)調(diào)速困難的問(wèn)題得以解決。由電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)原理，可知交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式為：601n、60%n、(2-1)(2-2)H1(1s)=(1s)p27rp式中：工定子電源頻率；%相應(yīng)的角頻率；P異步電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)；$電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率，$=(/一n)/nf=(%一8)式中:陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文由上式（2-1）、（2-2）和（2-3）可以看出，如果改變輸入到異步電機(jī)定子繞組的電源頻率錯(cuò)誤！未找到引用源。，就可以改變異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速錯(cuò)誤！未找到

43、引用源。和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n由電機(jī)學(xué)知識(shí)可知，交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n總是小于同步轉(zhuǎn)速錯(cuò)誤！未找到引用源。，而且它是隨著同步轉(zhuǎn)速的變化而變化的。當(dāng)電源頻率錯(cuò)誤！未找到引用源。增加時(shí)，同步轉(zhuǎn)速錯(cuò)誤！未找到引用源。增加，交流異步電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n也增加。反之，當(dāng)電源頻率錯(cuò)誤！未找到引用源。降低，同步轉(zhuǎn)速錯(cuò)誤！未找到引用源。降低，交流異步電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速n也降低。這種通過(guò)改變電源頻率來(lái)改變交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速方式稱(chēng)為變頻調(diào)速。在變頻調(diào)速技術(shù)中，使用變頻器向電動(dòng)機(jī)提供頻率可變的電源，去改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。2.4.3 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能分析閥門(mén)調(diào)節(jié)與變頻調(diào)速的節(jié)能比較：圖4為一礦井通風(fēng)機(jī)的壓力一流量（HQ）特性曲線圖，其

44、中曲線a、b為管網(wǎng)阻力的特性曲線（錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。），曲線1、2為風(fēng)機(jī)在轉(zhuǎn)速為錯(cuò)誤！未找到引用源。和錯(cuò)誤！未找到引用源。時(shí)壓力一流量特性曲線（錯(cuò)誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。），交點(diǎn)A、B、C為礦井通風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)。陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文圖4風(fēng)機(jī)及管網(wǎng)的HQ特性曲線圖圖4中曲線1為風(fēng)機(jī)開(kāi)始調(diào)節(jié)前的風(fēng)壓一風(fēng)量（HQ）特性曲線，曲線a為管網(wǎng)風(fēng)阻特性曲線（管網(wǎng)阻力最小）。假設(shè)風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工作在A點(diǎn)效率最高，輸出風(fēng)量錯(cuò)誤！未找到引用源。為100%,對(duì)應(yīng)的軸功率錯(cuò)誤！未找到引用源。從與風(fēng)量錯(cuò)誤！未找到引用源。和風(fēng)壓錯(cuò)誤！未找到引用源。的乘積面積A錯(cuò)誤！未找到引用源。成正比

45、。如果生產(chǎn)要求風(fēng)量從錯(cuò)誤！未找到引用源。減少到錯(cuò)誤！未找到引用源。時(shí)，若采用關(guān)小風(fēng)機(jī)管路閥門(mén)的方法調(diào)節(jié)，相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性曲線變化到b,系統(tǒng)工況點(diǎn)也由A點(diǎn)變到B點(diǎn)。從圖中可以看出，風(fēng)量雖然減小了，風(fēng)壓反而增加了，代表軸功率的面積B錯(cuò)誤！未找到引用源。比調(diào)節(jié)前減少不多。若采用變頻調(diào)速控制局部通風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，隨著風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降，風(fēng)壓-風(fēng)量特性變?yōu)榍€系統(tǒng)工況也由A點(diǎn)變到C點(diǎn)，代表軸功率的面積C錯(cuò)誤！未找到引用源。比采用前一種方法調(diào)節(jié)顯著減少，兩者之差即是節(jié)省的氣體功率。當(dāng)通風(fēng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓、功率與轉(zhuǎn)速有以下比例關(guān)系：錯(cuò)誤！未找到引用源。=昔誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找

46、到引用源。=昔誤！未找到引用源。錯(cuò)誤！未找到引用源。=昔誤！未找到引用源。式中：錯(cuò)誤！未找到引用源。、錯(cuò)誤！未找到引用源。一通風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)前后的轉(zhuǎn)速，r/min;錯(cuò)誤！未找到引用源。、錯(cuò)誤！未找到引用源。一通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)前后的風(fēng)壓，Pa；錯(cuò)誤！未找到引用源。、錯(cuò)誤！未找到引用源。一通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)前后的功率，W由以上的比例關(guān)系，可以看出風(fēng)機(jī)的風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速的平方成正比，功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。如果通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降低為原來(lái)的50%則風(fēng)量也變?yōu)樵瓉?lái)的50%功率降低為原來(lái)的12.5%,這說(shuō)明通過(guò)改變通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的方式，可以改變通風(fēng)機(jī)的功率輸入，可以節(jié)省大量的電能。根據(jù)上述變頻調(diào)速的原理，礦井

47、通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。的改變，可以通過(guò)改變通風(fēng)機(jī)輸入電源的頻率f1來(lái)改變，這一過(guò)程可以通過(guò)變頻器來(lái)完成。2.4.4 變頻器的結(jié)構(gòu)變頻器按結(jié)構(gòu)來(lái)分，分為交一交變頻器和交一直一交變頻器兩種。交一交變頻器可16陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文將工頻交流電直接轉(zhuǎn)變成頻率和電壓均可控制的交流電，又稱(chēng)為直接變頻器。交一直一交變頻器是把工頻交流電經(jīng)整流器先轉(zhuǎn)換成直流電，然后經(jīng)濾波環(huán)節(jié)后，再把直流電轉(zhuǎn)換成頻率、電壓可控制的交流電，又稱(chēng)為間接變頻器。目前，使用最多的通用變頻器多是交一直一交變頻器，它由主電路，包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器和控制電路組成，其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示0AC整流器DC逆姿需用便4更雨雪中同君赤環(huán)節(jié)也

48、衰方“空渝器拄.(fel指令圖5變頻器基本結(jié)構(gòu)圖(1)整流器整流器即是網(wǎng)側(cè)變流器，它的作用是把三相或單相交流電整流成直流電。整流電路有可控整流電路和不可控整流電路兩種(2)逆變器逆變器即是負(fù)載側(cè)的變流器，它的主要作用在控制電路的控制下將直流電轉(zhuǎn)變成頻率、電壓調(diào)節(jié)后的交流電，輸出給外部設(shè)備。六個(gè)半導(dǎo)體主少干關(guān)器件組成的橋式電路是常見(jiàn)的逆變電路，通過(guò)控制電路控制開(kāi)關(guān)器件的通、斷，可以得到所需頻率的交流電輸出。(3)中間直流環(huán)節(jié)中間直流環(huán)節(jié)又稱(chēng)為中間儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，這是因?yàn)槟孀兤鞯呢?fù)載多為感性負(fù)載，其功率因數(shù)小于1,使得在中間直流環(huán)節(jié)和電動(dòng)機(jī)之間存在著無(wú)功率的交換。這種無(wú)功能量需要中間直流環(huán)節(jié)中的電容器或

49、電抗器來(lái)進(jìn)行緩沖(4)控制電路控制電路是變頻器的核心，它通常由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路、外部接口電路和保護(hù)電路等組成，其作用主要是完成對(duì)逆變器的開(kāi)關(guān)控制和頻率控制、對(duì)整流器的電壓控制以及完成各種保護(hù)功能等2.4.5 PLC控制變頻器的方式在許多工程應(yīng)用中，為了提高控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，需要把PLC和變頻器結(jié)合起來(lái)使用，對(duì)異步電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制?？偟膩?lái)說(shuō)，PLC控制變頻器的方式主要有以下三種方式：17陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文(1)頻率輸出控制端子的邏輯組合方式大多數(shù)變頻器都有幾個(gè)不同的頻率輸出控制端子，我們可以通過(guò)變頻器參數(shù)的設(shè)定，設(shè)置控制端子不同的頻率輸出。通過(guò)對(duì)變頻器控制端子邏

50、輯輸入口的邏輯組合，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟?？刂坪洼敵鲱l率的改變網(wǎng)。其邏輯組合控制是用PLC的輸出去控制變頻器控制端子的ON/OFFF犬態(tài)，使變頻器輸出不同頻率的電源，進(jìn)而控制異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由于變頻器控制端子的輸出頻率是預(yù)先設(shè)定的，它的輸出頻率也只是一些固定的數(shù)值，不能實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)的無(wú)級(jí)平滑調(diào)速。因此，這種控制方式只適合不需要電機(jī)連續(xù)調(diào)速就能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求的場(chǎng)合。(2)通訊的方式目前一般的變頻器都帶有RS485S口，大多數(shù)的PLC也都支持RS485的通訊。通過(guò)用行電纜把PLC和變頻器的RS485通訊接口連接起來(lái)，用通訊的方式把頻率由PLC傳給變頻器，這就是PLC控制變頻器的通訊方式。在這種控制方式中

51、，要占用PLC的一個(gè)通訊接口，如果PLC的通訊接口為RS232接口，加一個(gè)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成RS485接口就可以了。如PLC通過(guò)通訊的方式來(lái)監(jiān)控變頻器，可以傳送大量的信息，連續(xù)地監(jiān)控多臺(tái)變頻器，還可以通過(guò)通訊修改變頻器的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)多臺(tái)變頻器的聯(lián)動(dòng)控制和同步控制。由于變頻器的種類(lèi)很多，不同廠家生產(chǎn)的變頻器使用不同的通信協(xié)議，有Modbus從站協(xié)議、USS協(xié)議和用戶(hù)自定義協(xié)議等，必須用變頻器支持的協(xié)議來(lái)完成PLC和變頻器的通訊。(3)模擬量控制的方式現(xiàn)在生產(chǎn)的PLC一般都具有模擬量信號(hào)處理的功能，模擬量信號(hào)通過(guò)A/D模塊和D/A模塊轉(zhuǎn)換后，輸出010V的電壓或420mAi勺電流，把輸出的信輸入到變頻器相

52、應(yīng)的模擬量輸入端子，可以控制變頻器輸出電源的頻率，這種PLC控制變頻器的方式，稱(chēng)為模擬量的控制方式。它要求PLC和變頻器的控制距離不是很遠(yuǎn)，且是一對(duì)一的控制場(chǎng)合，但這種控制方式使用起來(lái)比較簡(jiǎn)單，對(duì)PLC的要求也不是很高。由于本控制系統(tǒng)中采用的是兩臺(tái)變頻器控制對(duì)旋軸流風(fēng)機(jī)兩臺(tái)電機(jī)的方案，是一對(duì)一控制，為說(shuō)明問(wèn)題，本系統(tǒng)采用PLC控制變頻器的模擬量控制方式。18陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文3通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)3.1 風(fēng)機(jī)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)共分三層：設(shè)備層，控制層，監(jiān)控層設(shè)備層即現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量層主要實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)變量參數(shù)的測(cè)量和風(fēng)機(jī)的控制，由各種傳感器，電量監(jiān)測(cè)設(shè)備，變頻器等組成，完成對(duì)設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)控制

53、和監(jiān)控設(shè)備本身的運(yùn)行工況參數(shù)的采集。中央控制層由帶有以太網(wǎng)接口的PLC組成，PLC作為總站，就地站以及遠(yuǎn)程輸入站作為從站，采用PROF舊US-DP場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互連，節(jié)省了大量的A/D等傳輸和轉(zhuǎn)換模塊。通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)與上層監(jiān)控管理層的工控機(jī)聯(lián)網(wǎng)，向工控機(jī)傳送風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)（運(yùn)行、停止、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等），同時(shí)接收工控機(jī)的控制命令，采集風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的工況參數(shù)（如風(fēng)壓、風(fēng)量、風(fēng)機(jī)軸承溫度、電機(jī)定子繞組溫度、電壓、電流、功率因數(shù)、功率和開(kāi)關(guān)狀態(tài)等），其采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后遠(yuǎn)傳給上層監(jiān)控管理層的工控機(jī)。遠(yuǎn)程監(jiān)控管理層直接接入礦調(diào)度室，由上位工控機(jī)、打印機(jī)、不間斷電源等設(shè)備組成，提供集中監(jiān)控管理功能

54、，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行工況、故障報(bào)警與分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、報(bào)表生成打印、歷史數(shù)據(jù)記錄管理等操作。19陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文以太網(wǎng)AIV現(xiàn)場(chǎng)總線AUH設(shè)缶層圖6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3.2 基于現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和以太網(wǎng)技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)、通訊、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)得到了迅速發(fā)展。相對(duì)于傳統(tǒng)的DCS空制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線有著分散控制更徹底、開(kāi)放性好、可靠性高、總體價(jià)格也較便宜等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，它的出現(xiàn)，標(biāo)志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域又一個(gè)新時(shí)代的開(kāi)始。對(duì)于礦井通風(fēng)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)而言，為保證通風(fēng)機(jī)的安全可靠運(yùn)行，其功能必須涵蓋通風(fēng)

55、機(jī)電動(dòng)機(jī)啟停控制、風(fēng)門(mén)的開(kāi)合、風(fēng)量調(diào)節(jié)、各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)以及上下位機(jī)通信等多個(gè)方面。大型煤礦生產(chǎn)企業(yè)所應(yīng)用的生產(chǎn)設(shè)備往往多而分散，對(duì)于傳統(tǒng)的基于PCPLC等產(chǎn)品的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如不采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將各生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)地連為一體，則難以及時(shí)有效地對(duì)各設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，在很大程度上不利于生產(chǎn)效率和安全性的提升。與此同時(shí)，以太網(wǎng)作為一項(xiàng)比較成熟的技術(shù)正向自動(dòng)化領(lǐng)域逐步滲透，從企業(yè)決策層、生產(chǎn)管理調(diào)度層向現(xiàn)場(chǎng)控制層延伸。以太網(wǎng)傳輸速度的提高、高速以太網(wǎng)的應(yīng)用以及工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)部件推出，使影響以太網(wǎng)進(jìn)入工控領(lǐng)域的確定性問(wèn)題和可靠性問(wèn)題逐漸得到解決。以太網(wǎng)將能逐步勝任那些目前由工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)

56、的控制任務(wù)，基于以太網(wǎng)的工業(yè)控制系統(tǒng)將會(huì)更多地出現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用中，成為一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)、實(shí)用的企業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)方案。工業(yè)以太網(wǎng)是基于以太網(wǎng)技術(shù)和TCP/IP技術(shù)開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)廣泛應(yīng)用于工廠的控制級(jí)通信，以實(shí)現(xiàn)PLC與PLC之間,20陜西能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文PLC與PC機(jī)之間的通信。3.2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線與以太網(wǎng)的互連為了解決現(xiàn)場(chǎng)總線面臨著標(biāo)準(zhǔn)繁多、難以與企業(yè)管理網(wǎng)絡(luò)集成等諸多問(wèn)題，于是就出現(xiàn)了把自動(dòng)控制與計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，集管理和控制為一體的系統(tǒng)。一些復(fù)雜的控制系統(tǒng)常采用兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。底層用現(xiàn)場(chǎng)總線以便控制裝置盡可能靠近現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，上層采用工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的集中管理和分散控制，這種將兩層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到自動(dòng)化系