1、主通风机控制系统技术方案公司年月目 录1. 概述.41.1. 主要技术参数.41.1.1. 风机主要参数 .41.1.2. 电机主要参数 .41.2. 使用条件.51.3. 遵循的标准.52. 总体设计.52.1. 系统总图.62.2. 设计目标.63. 供电部分.83.1. 高压供电.83.2. 低压供电.84. 高压变频器部分.94.1. 主要技术指标.94.2. 技术性能及特点.104.3. 外形尺寸及安装要求.114.4. 原理.124.5. 控制方式.134.6. 速度设置方式（或闭环运行时的给定方式）.134.7. 运行方式.144.8. 对外接口.144.9. 单元旁路及冗余设计
2、.144.9.1. 单元旁路 .144.9.2. 工频旁路 .154.10. 人机界面 .154.11. 如何实现风机的高效节能运行 .154.12. 元器件 .165. PLC 控制部分 .175.1. 主要功能.175.2. 软件编制.185.3. 风机启停控制.185.4. 运行参数监测.195.5. 瓦斯联动.195.6. 自动切换风机.195.7. 自动反风.195.8. 应急情况处理.196. 监控部分.206.1. 触摸屏.206.2. 远程监控.207. 测量及传感部分.218. 设备清单.229. 技术支持及服务.239.1. 资料提供.239.2. 技术服务.231.概述开
3、滦蔚州矿业崔家寨矿地面主通风机改造后将采用两台离心风机，每台风机电机功率为 1000KW，电压为 6KV。其电控系统采用我公司生产的 KY-ASCS-CS 型矿井主扇变频控制系统。此系统采用变频控制系统来实现节能运行，并结合 PLC 控制、远程监控等技术，实现主通风机的自动运行，提供通风安全，并能实现无人值守，到达减员增效的目的。1.1. 主要技术参数1.1.1. 风机主要参数型 号扬 程流 量转 速效 率配用功率制造厂家1.1.2. 电机主要参数型 号电 压 6000V电 流功 率 1000KW转 速重 量接 法频 率1.2. 使用条件海拔高度 不超过 2000 米周围介质温度 不高于+60
4、，不低于-20空气相对湿度 5%-90% 无冷凝安装位置 矿井主通风机房(矿用一般性设备应用场合)特别说明的是：由于采用变频技术，因此主风机所配用的电机最好为变频专用电机或者电机的绝缘等级应不小于 F 级。1.3. 遵循的标准 煤矿安全规程和煤矿设计规范 爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求GB 3836.4-83 爆炸性环境用防爆电气设备通用要求GB 3836.1-83 矿用一般型电气设备GB12173-90 电磁兼容性符合 GB/T17626-4-99 标准有关规定要求 煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求 MT209-92.总体设计 KY-ASCS-CS 型矿井
5、主通风机控制系统采用 “PLC 控制远程监控”的模式，实现对矿井地面主扇的自动控制，系统包括： 两套 PLC 控制系统，包括一台西门子 S7-300PLC 系统及触摸屏 一套远程监控系统，采用组态软件“组态王”作为开发平台。 一套测量及传感器件，包括负压、温度、振动、电压、电流、电量等。 根据用户情况，可选择配置高压供电和低压供电系统。如采用原供电系统，则必须保证供电系统具有实现自动及远程控制的条件。 另外，为实现风机的自动控制，需对目前的风门执行机构、供电、位置检测等进行改造，以便实现自动化控制。2.1. 系统总图系统总图如下所示：以 太 网触 摸 屏 触 摸 屏PLC旁路柜 变频器变频器
6、旁路柜 传感器件 传感器件1#进线 2#进线变压器 变压器6KV高 压 配 电 柜 低 压 配 电 柜 监 控 系 统风 门 风 门 低 压 配 电 柜2.2. 设计目标采用 KY-ASCS-CS 型矿井主通风机变频控制系统将达到如下目标： 采用先进的高压变频及 PLC 控制、远程监控技术，实现矿井主通风机的安全、稳定、可靠、自动运行。 采用先进测量及传感技术实现通风机运行工矿的实时监测，并能形成运行情况数据库，实现状态查询和分析。并能对风机的运行效率、节能情况等进行分析和统计，以利风机运行在最经济、最节能的状况。 利用变频技术，并结合通风机的特性，使通风机降频运行，实现节能目标。 利用变频器
7、所具备的 PID 闭环功能，实现通风机风量的闭环控制，使得通风机能适应管网等的变化，保证稳定的供风能力。 利用 PLC 控制技术，实现通风机的“一键式启动” 、 “故障风机自动化切换” 、 “自动反风” 、 “瓦斯联动风量自动调整” 、 “变频/ 工频自动旁路 ”等功能。 实现与风门的联动，能实现风门的自动关启 通过本地触摸屏控制，实现集中操作。 通过远程监控，实现通风机的远程操作和监测，能通过远程监控终端，有授权的进行风量调节，以应对通风需求的变化。并能通过以太网将通风机运行情况发布给调度、机电、通风等职能部门以利决策。 实现风机的三层控制模式，按优先级由高到低分为就地、集中和远程，三种控制
8、方式能实现“无缝切换” ，能在运行过程中自由切换而不影响风机运行，无须停机。 最终使通风机达到无人值守、有人巡视的运行。3.供电部分3.1. 高压供电高压供电部分的要求如下： 配置 7 台高压柜：两进四出，一联络。 每台高压柜都配有智能综保。 高压柜性能符合国家有关规定。 3.2. 低压供电低压供电系统的要求如下： 配置两台低压柜，冗余设计，能实现双回路自动投切。 供电容量不小于 300A。 电压等级为 AC380V 和 AC220V 至少应包括如下供电回路：风门电机电源、PLC 柜电源、空调及照明等。 所有空开及接触器均需具备电动机构，并能实现远程控制。4.PLC 控制部分PLC 控制系统是
9、风机系统的核心，其主控单元和各测量装置的好坏直接关系到控制功能和控制效果的实现。因此，在综合考虑可靠性、稳定性、处理速度和通讯功能等多项指标的基础上，考虑采用西门子的 S7-300 系列 PLC 作为本系统的主控单元。PLC 控制系统包括以下部件：SIEMENS S7-300PLC 及数字量、模拟量和通讯单元模块等，振动变送器二台、温度巡检仪二台、UPS 不间断电源一台、24V 开关电源以及继电器和接线端子若干。由于单条导轨所能容纳的 PLC 模块数量有限，而本系统中的输入、输出量较多，因此使用了扩展导轨，即利用 IM365 模块再增加一条导轨。4.1. 主要功能PLC 控制系统作为本监控系统
10、的控制中心，主要具有以下的功能： 控制和检测高压配电系统的开关状态，通过 485 总线通讯，利用系统设置的综保单元，实现对高压配电系统电气参数的采集； 控制和检测低压配电系统的开关状态，实现对低压配电系统电气参数的采集； 实时检测风机电机的温度和振动参数，利用电机定子线圈预埋的温度传感器和电机上装设的振动传感器，实现电机工况参数的实时监测； 为系统控制算法的快速处理，提供可靠的平台； 完成系统实时数据的以太网发布，为远程监控系统提供实时数据； 控制风门电机的启停，并与风机电机实现逻辑闭锁，防止误操作； 为远程监控系统提供以太网通讯 实现对变频器变频或风量的给定； 实现风机启停时的加速及减速过程
11、的自动控制。 实现主备风机的故障自动化切换 实现井下火灾等情况下的自动反风，或按预设方案进行自动或手动反风。4.2. 软件编制考虑到矿井主风机运行工况的特殊性（是不间断运行系统） ，程序的设计按控制方式的不同分三个部分：自动，手动，远控。此处还有自诊断技术等。 自动方式在此种方式下，不需要人的参与，完全由现场的 PLC 进行智能检测控制；若运行时出现问题，风机即能自动的调节风量切换到另一台风机；并提示相关的工作人员进行现场维护。 远控方式即在中央集控室的上位机上进行控制，此时，自动方式失效，只能由集控室的工作人员进行相应的控制；此种方式时，工作人员必须按照正确的操作规程进行控制，在上位机软件上
12、进行了相关的控制闭锁，若操作出错时，会进行相应的警告或提示。 手动方式在此种运行方式下，所有控制均在现场的触摸屏上进行控制，控制的优先级最高，但是在此种方式下进行操作时，因为触摸屏是直接改写 PLC 的内部寄存器，所以强烈建议操作人员要严格执照操作规程来进行操作。 自诊断技术在程序中进行了设备的自诊断，在起动设备前，依靠高可靠的检测装置，可以在程序中对设备运行条件进行检测，若某一运行条件不满足，就给出相应的运行警告，提示工作人员迅速检查设备，并进行相应的操作，沿路进行工况的需求。4.3. 风机启停控制根据检测到的风机参数是否正常，若不正常，则给出相应的提示，风机不能正常起动，若正常，则进入风机
13、起动流程，开始起动风机。工频启动时采用直接启动。4.4. 运行参数监测通过传感器和变送器,可检测风机风量、轴温、振动、电机温度、电流、功率等风机与电机的工作参数,以监测风机系统的运行状况,并适时对其进行调节。4.5. 瓦斯联动为了更好的发挥通风机的作用，风机运行系统与井下的瓦斯检测系统进行了联动，当井下的瓦斯含量偏高时，若风机运行在自动方式，则 PLC 程序自动的发出相应的指令，提高变频器输出频率，来提高通风量，缓解瓦斯的浓度，达到安全生产的目的。此过程也可手动进行，即当监测到瓦斯含量偏高时，发出警报，通知监护人员，监护人员可通过就地触摸屏或远程监控终端，对风量进行重新设定，以提高通风能力。4
14、.6. 自动切换风机当监测系统检测到一组风机的运行参数出现故障时，风机故障系统进行相应的报警提示，并自动切换到备用的另一台风机，同时完成风门控制、风机加速启动、风量调节过程，保证风机的切换过程在 5 分钟以内完成。4.7. 自动反风风机的反风运行是受严格控制的，当井下发生大的火灾时，需要进行反风运行，系统可提供两种模式的反风运行，一是自动反风，为实现自动反风不能运行在手动方式，必须在 PLC 控制的模式下，并需要与火灾束管系统进行通讯，以便能及时获得火灾信息。二是手动反风，即需要进行反风操作时，操作人员可通过就地触摸屏或远程监控终端进行有权限的发出反风命令，系统降会自动停止运行中的风机并转入反
15、正运行状态。4.8. 应急情况处理此处所指的紧急状态是指可能影响到风机正常运转、并有可能导致风机停机的状态，至于普通的警告信息，在风机的运行规范中会进行详细的说明，在此不再赘述。在自动方式时，若程序检测到风机停止运行，或电压电流等出现过大的波动，则自动切换到另一台风机并发出紧急报警信号，提示维护人员进行紧急维护，同时，在上位机和触摸屏的组态界面上会给出相应的故障信息。手动或远控方式时，风机不能自动停机或切换风机，只给出相应的紧急报警信息，提示维护人员进行紧急维护。此外，若风机的三种操作方式同时失效的情况下，还有一种预备方案，那就是进行现场高压柜的手动控制。此情况只是一种预设，出现的几率几乎为零
16、，但是考虑风机运行时的特殊工况要求，仍然给出此种情况下的处理方案作为可靠性的保证。此种情况一般只是进行现场设备调试时的一种应紧措施。进行现场高压柜的手动控制时，要严格按照操作规程来进行操作，此时没有任何的安全闭锁存在，要求操作人员要具有较高的素质，对系统要有较完善的了解。正常运行时若在自动方式状态，除了象停电这样的非常规故障外，风机的自动控制系统能够满足各种故障情况下的不间断通风运行。从而达到自动控制的目的。5.监控部分监控部分分为两部分，一是安装在 PLC 柜上的触摸屏，二是远程监控系统。5.1. 触摸屏触摸屏作为现场最高优先级的控制工具，在对其软件的组态时，充分考虑了其相关的安全问题，考虑到现场工作人员的方便操作，组态界面对现场设备进行了很好的模
