基于PLC的矿井局部通风机瓦斯浓度智能控制系统研究

摘要

矿用局部通风机是煤矿安全生产的常用设备，为掘进作业提供风量，稀释瓦斯，防止瓦斯积聚。经过调研发现局部通风机供风量不足，特别是不能有效稀释掘进工作面瓦斯，已经成为引发瓦斯爆炸的一个重要因素。对矿井局部通风机的智能控制显得非常有必要的。
　　本文以对旋轴流式局部通风机为对象，研究基于PLC控制器设计方法，针对瓦斯浓度在工作面涌出变化特征，研究和设计了矿井局部通风机变频调速技术下的瓦斯浓度智能控制系统。以实现在瓦斯浓度智能监测的基础上，能根据监测得到的瓦斯特征、实时调节风机的风量以保证掘进工作面通风安全。
　　本文主要完成了以下工作：
　　①在调研了局部通风机控制技术以及瓦斯治理现状基础上，以存在问题为切入点，提出了本文研究的主要内容、意义和技术路线；
　　②按照掘进巷道中通风要求、瓦斯传感器和局部通风机的布置要求，建立模型分析掘进工作面的通风与瓦斯涌出运动方式，风机供风量调整与瓦斯浓度分布关系，得到巷道瓦斯浓度对局部通风机调整的作用准则；
　　③研究设计局部通风机控制的逻辑模糊算式，该算式以瓦斯浓度传感器采集到的瓦斯浓度采样平均值为输入、以局部通风机的转速为输出，确定了局部通风系统的电气控制系统方案，并对其进行优化，完善其功能；
　　④在实验室对该系统进行模拟调试运行，包括硬件电路的连接和软件程序的编制调试，完成以瓦斯浓度控制为目标的供风量控制功能测试。

目录

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 煤矿局部通风机研究现状

1.3 矿井局部通风机控制方式的研究现状

1.4 PLC及变频器在矿井通风机上的应用

1.5 本论文的研究内容

1.6 技术路线

2 瓦斯涌出及局部通风基础理论

2.1 掘进巷道瓦斯涌出

2.2 局部通风与矿井瓦斯涌出

2.3 局部通风基本理论

2.4 局部通风机风量控制

2.5 本章小结

3 矿井局部通风机瓦斯控制系统研究

3.1 矿井局部通风机控制要求

3.2 瓦斯浓度的模糊控制算法

3.3 矿井局部通风机控制系统方案

3.5 本章小结

4 基于瓦斯涌出的矿井局部通风优化控制

4.1 瓦斯电锁闭功能要求

4.2 矿井局部通风控制优化方案

4.3 本章小结

5 控制系统设计及实验研究

5.1 硬件系统设计

5.2 软件系统设计

5.3 实验内容与结果的分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录