矿井通风自动控制系统
一、系统概述
KJ607矿井通风自动控制系统是KJ60煤矿安全生产管理系统的一个重要子系统，本系统基于西门子S7-300实现矿井主通风机的远程集中控制。实时在线监测风机的各项参数，实现超限报警，在通风机故障或正常停风停机时报警，只有故障排除后(或按下故障信号消除按钮后)，故障信号才能消失，并通过上位机界面、声光报警器进行提示。通过本监控系统的实施，最终对主风机房实现全自动安全可靠的监控，监测准确、控制可靠；实时监控风机的运转工况；实时记录系统运行数据，以便为现场设备运行、故障信息分析等提供定量的数据，是井下采、掘行业必不可少的环节。
二、 设计方案
用变频调速来控制风机的运行，通常有单片机或PLC控制两种方式，但在软件设计上，PLC比单片机的编程更简洁、直观；从硬件接口考虑，单片机电路稍微复杂一些；从经济方面考虑，由于PLC工艺的日渐成熟，小型PLC的成本与单片机相差无几，由于要根据现场情况调整系统参数，PLC的软件中时间参数的调整更简单，硬件接口简易可行、提高系统运行的可靠性，特别是整个系统的稳定性和抗干扰能力很强，这样更有利于售后服务人员掌握。
本设计方案将PLC与变频器结合在一起组成自动化的通风控制系统，更好的优化了传统的通风系统，解决了传统系统中能耗大、通风质量差等诸多问题，它用PLC进行逻辑控制，用变频器对电机速度进行调节，自动控制电机转速，在保持恒压状况下，达到控制风量的目的。
系统通过瓦斯传感器检测瓦斯浓度和压力传感器检测的负压，经变送器转换后，送到PLC进行比较、判断，将控制信号送给变频器，从而控制通风电机的转速，使之实现最优控制。系统应具有“变频/工频”切换功能，当变频器出现故障或电机需要长期在工频状态下运行时，可将电机切换到工频状态，有手动和自动切换2种方式，同时还有手动“启/停”功能、电机过热保护、声光报警等功能，提高了系统可靠性。
三、系统的控制原理
通过安装在矿井内部的瓦斯传感器和压力传感器，将信号传给变送器变成标准电信号送入PID调节器，经运算与给定压力参数进行比较，得出调节参数送给变频器，由变频器控制风机电机的转速.。
系统工作主电路如图2所示，当系统切换到自动状态时，根据检测到矿井内负压的大小，首先控制通风电机M1软启动，变频运转并随时检测其数值，如果得到设定值，系统将处于当前状态恒速运行。否则频率上升到50Hz，M1工频运行，如果还未得到设定值，系统软启动M2电机，变频运行并无冲击切换到工频电源，直到矿井内负压达到设定值为止，实现通风电机循环软起动。当所需负压减小时，M2电机转速逐渐下降到某一个设定低速值，如井内负压仍高于设定值，然后停止该台电机运转。停止一台电机后，如果仍高于设定值，系统将M1电机由工频切换为变频运行，以此实现通风电机循环运行，直到压力等于设定值。M3做备用电机，当M1或M2发生故障，以及需要维修和紧急情况时，通过启用M3电机来达到正常工作的目的。
四、系统主要功能特点
1、采用模块化结构编程，系统可按程序模块分段调试，使程序结构清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，且运行速度快。
2、系统实现对现场进线柜、换向柜、电机启动柜、润滑油站以及风门的集中控制。实现风机的远程集中控制，自动化控制。
3、实现高压开关柜微机保护单元和PLC通讯协议转换，实现对电机的运行参数监测和保护。
4、按照现场实际形成RS485、TCP/IP等总线形式组成的系统多种总线协议转换，保证系统内通讯的高可靠性。
5、实时显示风机的动压、静压、温度、振动、电流、电压等参数，超限报警，故障点自动闪烁。具有故障记录，历史数据查询等功能。
6、系统控制具有自动、手动和检修三种工作方式。
7、系统保护功能有以下几种：
超温保护：风机长期运行，当轴承温度或定子温度超出允许值时，通过温保护装置及PLC 实现超限报警。电动机故障：利用PLC及上位计算机监测电机过电流、漏电、低电压等电气故障，并参与控制。故障自动诊断：具有故障自动判断能力，在即将达到报警值前，提前预警，并将结果在屏幕上显示。
8、检测系统的运行显示。检测系统中各项参数，建立数据库，绘制风机的实际特性曲线，并显示实时工况点。
