矿用救生舱测试系统的研制

摘要

矿井中瓦斯煤尘爆炸、井下透水、失火、矿井顶板坍塌等事故，及引起的连锁事故导致大量人员受伤遇难，一直以来来困扰着煤炭开采人员，限制着我国煤炭业的发展。据统计我国大中型煤矿每年千人死亡率长期在0.5以上，而世界主要产煤国家的死亡率基本在0.2左右。
　　主要是因为国外的煤炭安全法规严格，救生设备研制开发成熟。目前为止加拿大美国等公司已经生产出几代的救生舱设备，而我们国内的井下救援设备到06年已初见规模，但对矿用救生舱的性能测试、评价、考核等仍存在很多问题。所以研制一套矿用救生舱测试系统变得尤为的重要。
　　本课题研究目标是能够结合人体呼吸代谢原理，替代真人在进舱测试前获得必要的数据，并能检测出舱内各种所需气体和有害气体实时的含量。选择西门子PLC作为核心控制单元，研制了一组呼吸机设备来模拟真人的呼吸；结合人体呼吸代谢原理，设计了一套模拟人体呼出气体成分配比的气路系统，应用PLC的PID硬件模块来闭环控制各种气体的配比，并通过计算改制了一个仿人体辐射加热器和一个空气加湿器，用PLC的开关量来进行控制；同时通过PLC与各种气体分析仪连接，采集、检测救生舱内气体成分含量，然后将测量数据显示在上位机界面上，并且能通过上位机实现手动控制PLC等设备。
　　本文详细介绍了救生舱测试系统的总体设计方案，外围气路的连接、电路的设计，各部分工作原理与调控方案，简单介绍了呼吸机、仿人体加热器、加湿器的原理与机械结构。说明了如何使用西门子S7-300PLC的编程软件进行编程控制，和组态王软件实现了与S7-300PLC的通信与界面的设计。
　　经过硬件系统与软件程序的调试与改进，对比真人进舱测试数据，分析可见该系统基本满足设计要求，额定工作时间内连续性、稳定性较好。

目录

矿用救生舱测试系统的研制

DEVELOPMENT OF TESTING SYSTEM OFMINE LIFE-SAVING CAPSULE

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 救生舱保测试系统综述

1.4 本课题的主要研究内容

第2章 救生舱测试基础

2.1 氧气供给指标

2.2 空气净化温湿度调节

2.3 环境监测要求

2.4 通讯设施要求

2.5 动力保障要求

2.6 本章小结

第3章 矿用救生舱测试系统的设计

3.1 测试系统的设计

3.2 总体方案设计

3.3 本章小结

第4章 PLC主机系统设计

4.1 可编程控制器概述

4.2 PLC软件程序设计

4.3 本章小结

第5章 系统调试及实验数据分析

5.1 PLC控制系统调试

5.2 呼吸机的测试

5.3 运行数据分析

5.4 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢