基于PLC控制的恒压供风系统的设计

摘要：本文采用基于PLC控制的恒压供风系统对煤矿动力用风系统进行改造。该系统由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节。变频器，可编程控制器作为系统控制的核心部件，时刻跟踪管内压力与给定压力的偏差变化，自动控制风机投入的台数和电机转速，经变频器内置PID进行运算，通过PLC控制变频和工频切换，实现闭环自动调节恒压供风。

关键词：恒压控制；PLC；供风系统

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 08-0000-02

随着自动控制在日常生产生活中的日益普及，PLC控制技术也就越来越突显了其重要性和便捷性。PLC变频恒压供风系统集变频技术、电气技术、现代控制技术、现代控制技术于一体。采用该系统实现了风机电机无极调速，依据在煤矿开采时用风量的变化情况自动调节系统的运行参数，在用风量发生变化时保持风压恒定以满足用水要求，是先进、合理的节能型供风系统，同时还可以提高供风系统的稳定性和可靠性。所以研究设计该系统，对煤矿开采的过程中起到的节能减耗作用是功不可没的。

一、系统的构成及其工作原理

（一）恒压供风系统的构成

本次论文中系统将采用4台压风机供风方式，选用专运用于工业环境中，特别是针对风机和水泵用的可编程控制器和内置PID控制模块的变频器作为此次系统的核心元件，还选用压力传感器进行压力比较。系统还设有选择开关K，可选择系统在自动和手动状态下工作。

1.自动控制状态

当选用自动控制状态下工作的时候，PLC将利用变频器软启动一台压风机，系统启动后，压力传感器检测当前压力，将当前管网内压力转换成4—20mA电流信号反馈到变频器中，与预先设定的压力进行比对，通过变频器内置的PID控制模块进行运算，来对变频器的频率进行调节，使得实际压力与给定的压力值相一致。但是如果在用风量较大的情况下，变频器的频率接近工频时，且不能保证管网的实际压力与给定的压力值相一致的情况下，PLC将当前工作的变频风机由变频切换到工频的工作状态，并关断变频器，再将变频器切换到另一台风机上，由变频器软启动该风机。这样子，变频器的连续调节和工频风机的分级调节相配合，确保了恒压供风的实现。

2.手动控制状态

当选用手动状态下工作的时候，可分别通过按钮控制4台风机单独在工频下运行与停止，这主要是为了在故障检修的时候用的，这是为用户应急设置的一种工作方式。

（二）恒压供风系统的工作原理

电机有两种工作模式，即：在工频下和变频下运行。四台电机，分别为M1，M2，M3，M4，接触器KM1，KM3，KM5，KM7，分别控制M1，M2，M3，M4工频运行，接触器KM2，KM4，KM6，KM8分别控制M1，M2，M3，M4变频运行；FR1，FR2，FR3，FR4分别为四台压风机电机的过载保护用的热继电器，利用电流的热效应原理工作的保护电路，它在电路中用作电动机的过载保护；QS1，QS2，QS3，QS4分别为变频器和四台压风机电机主回路的隔离开关；熔断器FU用于短路保护中，是电路中的一种简单的短路保护装置，使用中，由于电流超过允许值产生的热量使串接于主电路中的熔体熔化而切断电路，防止电气设备短路和严重过载。

在本次恒压供风的系统中，首先检查线路安全，当一切准备好之后，将开关Q合上，供风系统便开始投入运行。

本系统采用是运行方式是四台压风机组循环变频。即在运行时，四台压风机组中，只有一台压风机在变频运行状态下作变频运行，其余三台压风机，都是在工频的运行状态下做恒速运行。

二、系统功能

系统有手动和自动两种控制方式。

自动方式是正常恒压供风状态下的工作方式，在该方式下，一切管网的不同供风要求都将在系统的有效控制中。该方式的主要功能有：

（一）用户可根据工业环境的现场实际需要任意设定管网压力，系统会自动改变变频器的频率，对压风机的运行个数进行自动地加减，以便达到维持设定风压的恒定的目的。

（二）可以实现压风机的综合保护的功能。系统能够自动检测系统内电机温度、电流等参数的变化，并根据不同情况发出报警信号和自动停车，实现了设备的综合保护功能。

（三）能有效的延长风压机组的设备的使用寿命。鉴于风压机均采用变频器进行软启动和软停止，消除了启动时大电流对电网的冲击 对于几台主风压机的运行遵循先开先停、先停先开工作机会均等原则进行选择工作， 能有效延长每台风压机的使用寿命。

三、结论

在深入对目前国内变频恒压供风控制系统的控制方式作了一个细致的比较和分析之后，针对各个控制方式的优缺点的比较，确立了本次论文将采用可编程序控制器（PLC）控制方式，即以PLC和通用变频器为系统核心来实现的变频恒压供风，确定了适合目前供风状况的最佳控制方案。通过了PLC控制变频器作为系统的核心部分，以闭环控制方式不断采集传感器反馈的管网风压信号，经过PID运算调节，不断与给定值进行比较，控制变频器输出频率变化，实现恒压供风的目的，这样还是相对成功的。

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第一作者简介：贾传圣，男（汉），江苏徐州人，教授