洛阳理工学院毕业设计（论文）
第4章PLC软件设计
矿井主要通风机装置性能测试工作是复杂多变的，涉及主要通风机装置进、出口空气的温度和湿度、大气压等气象参数，风压参数、流经主要通风机前后的风量，电气参数，还有电动机和主要通风机的转速及传动效率等参数。
在距风压测试点20m内的巷道内，用气压计测量绝对静压，用干、湿温度计测量干、湿温度。每调节工况一次测量三次，取其算术平均值来计算
本设计采用了PLC作为控制核心，所以必须为PLC编写相应的程序以实现各种控制动作。软件程序控制流程如图4-1所示：
图4-1程序流程图
4.1系统启动及停止
按下启动按钮，程Y0（中间继电器）得电，输出Y0使中间继电器K0
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闭合，同时硬件电路中通过K0的触点给主接触器KM0送入电源，接通主回路电源。同时给变频器信号，启动变频器，风机开始运行。如图4-2。
图4-2启停控制
按下停止按钮时，断掉中间继电器M1,关断控制继电器，断掉继电器K0的电源，KO掉电的同时主回路接触器KM0掉电，系统主回路断掉，风机停止运行。
4.2模拟量编程及应用
FX2N-4AD的32个缓冲寄存器（BFM）的编号分配及含义都要按照使用手册来使用。根据使用手册BFM的设定值可以改变FX2N-4AD模块的运行参数，可调整其输入模式、输入增益和偏移量等。同时也可以根据使用手册BFM的数据使用PLC的FROM指令读出。
图4-3模拟量模块识别
在“0”位置的特殊功能模块的ID号有BFM#30中读出，并保存在主单元的D0中。比较该值以检查模块是否是FX2N-4AD，如是则M31变为ON。如图4-3所示。
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图4-4温度模块识别
同理，在“1”位置的特殊功能模块的ID号有BFM#30中读出，并保存在主单元D10中。比较该值以检查模块是否是FX2N-4AD-PT模块，如是则M41为ON。如图4-4所示。
图4-5 错误状态识别
模拟量输出模块则是通过PLC的TO指令来读出，H0选择BFM#0初始化通道，运行PC，K4——BFM#1选择4个通道。BFM#29通道则为错误状态，如出现错误M210、M220为ON。无法再读取程序。如图4-5
4.3瓦斯浓度的监测
矿井瓦斯导致的爆炸是一种热的链式反应（也叫链锁反应）。当可爆炸的易燃混合物吸收到一定的能量（一般是燃烧火源给定的热能，或者其它途径获得的热效应）后，反应分子的分子链即断裂，离解成两个或两个以上的游离基（也叫自由基）。这类游离的基具有非常大的化学活性，它的持续活性成为了反应连续进行的催化剂。当有适合的条件下，一个游离基又非常迅速的进行下一步的分解，再产生两个或N个的游离基。如此这样循环往复不已，游离基越来越增多，化学反应速度也变得越来越快，最后就可以形成为燃烧或者叫做可以爆炸式的氧化反应。故而，瓦斯爆炸就其本质来说，是空气中可作用的各种物质和一定浓度的甲烷气体产生的强烈的氧化反应。
瓦斯浓度给定范围及依据：一般意义上瓦斯的爆炸的爆炸是在一定的浓度范围，通常是把在大气中瓦斯气体遇火后引起爆炸时候的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。一般来讲瓦斯爆炸界限是5%～16% 。
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当瓦斯浓度值低于5%时，遇火不爆炸，却会形成一种燃火层，当瓦斯浓度为9.5%时，洋河反应为完全反应，爆炸达到最大；瓦斯浓度在16%以上时，却因为瓦斯的浓度过高导致爆炸性消失，但是在空气中遇明火后仍会燃烧。
瓦斯爆炸界限是可以改变的，温度、压力以及粉尘、其它可燃性气体、惰性气体的混合等这几项因素会对瓦斯爆炸界限有影响。
本设计采用的是KGJ16B 型瓦斯浓度传感器，通过瓦斯浓度传感器将连续变化的瓦斯浓度信号采集并转换为标准的模拟信号4～20毫安的电流，然后经A/D转换模块FX2N-4AD，通过其内部的采样、滤波，转换为PLC能识别的二进制信号存储到PLC存储器中的D120数据模块中，程序中将D120与预设值D20的数值进行比较，大于则输出端有输出，否则没有。在离心风机运行过程中若矿井工作面的瓦斯浓度大于设定的报警瓦斯浓度上线时，Y3闭合，系统将发出指示并报警。并通过触摸屏显示出来。以警示工作人员工作面瓦斯涌出量已有安全隐患，做好排放瓦斯的安全准备。若井巷工作面瓦斯浓度继续增大， PLC将发出切断电源的指令，将PLC所有输出和内部位复位，并切断风机电源各井巷工作面的电源，防止有明火引起与其爆炸。抽放瓦斯后，当瓦斯浓度D120的存储值再次下降到小于断电瓦斯浓度上线时，风机组并不能重新运行工作。只有当瓦斯浓D120的存储值下降到小于瓦斯浓度报警上线时，PLC才恢复风机组再次启动并将风机组运行工作。如图4-6。
图4-6 瓦斯浓度报警
4.4压力的监测
4.4.1风压给定及依据
在通风中所称的风压是指单位体积的空气所具有的能量，按其类型可
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分为静压、动压和全压，其单位为Pa。矿井自然风压的计算
但是矿井进、回风井的空气柱的的容重差（容重差又主要由温度差造成）以及高差和其它自然因素所形成的压力差称为自然风压.它对矿井主扇的工况点会产生一定的影响，因此设计中应考虑自然风压对主扇的影响。 4.4.2风压测定及控制
为求得主要通风机装置的静压，应测出主要通风机进风端空气的相对静压，其测定位置应布置在工况调节装置与主要通风机进风口之间直线段上，尽量选择在接近主要通风机进风口而又风流稳定处。通常轴流式主要通风机可在距离进风口一倍叶轮直径处测量。对单吸风口的离心式风机则应布置在控制闸门后两倍叶轮直径以外处测量。对双吸风口的离心式风机应在风道分支一倍叶轮直径处的稳定处的稳定风流中测量。
空气压力值通过FX2N-4AD送入PLC中，经过模数转换后，其压力值存储于数据块D130中，同样应用比较指令，将D130与预设值D30中的值进行比较，小于则输出，输出为中间值M21，M21置1时为气压过低，设置启动紧急排风，同时给变频器输出端Y4及Y5置1，使两台变频器同时工作，知道输入的空气压力值大于设定报警值。如图4-7。
图4-7 气压报警
4.5温度的监测
本设计的风机组设有轴承温度和定子温度过热保护。综合所选用的风机组自身特性和国家规定标准，设置了风机组轴承温度和定子温度报警温
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