基于PLC的煤矿瓦斯浓度监控系统

洛阳理工学院毕业设计（论文）I基于PLC的煤矿瓦斯浓度监控系统摘要煤矿矿井通风系统能否正常工作与矿井内工作环境条件，生产效率，安全生产密切相关。随着我国政府对各行各业安全生产监管力度的不断加大，尤其对煤矿生产的安全要求越来越高，对煤矿矿井通风系统进行技术改造，提高其运行稳定性，可靠性，节能性等势在必行。本系统将三菱PLC与变频器结合起来，采用瓦斯浓度和井下压力为主要参数，实现对矿井通风机的工作过程和运转速度的有效控制，从而达到矿井下通风安全、稳定，同时使得资源最大的利用。并且PLC对通风机有过热保护、故障报警、机械故障和瓦斯高浓度报警等功能。为了矿井通风的安全节能技术改造提供新的技术。关键词：PLC,瓦斯浓度,传感器，通风机洛阳理工学院毕业设计（论文）IICoal-mineGasConcentrationMonitoringSystembasedonPLCABSTRACTTheworkingconditions,thenormalworkofmineventilationsystemandwhetherthecoalmineproductionefficiency,safetyproductioniscloselyrelatedto.AlongwiththeChinesegovernmentonallkindsofproductionsafetysupervisionincreased,especiallyforcoalmineproductionsafetyrequirementsmoreandmorehigh,thetechnicalreformationofcoalmineventilationsystem,improvetheoperationstability,reliability,energysavingandsobeimperative.ThissystemwillcombinewithMitsubishiPLCinverter,theconcentrationofgasanddownholepressureasthemajorparameter,achieveeffectivecontrolofworkingprocessandtherunningspeedofthemineventilator,soastoachievethemineventilationandsafety,stability,andmakesuseofthemostresources.AndPLCoverheatingprotection,faultalarm,faultandhighgasconcentrationalarmfunctionoffan.ProvideanewtechnologyfortechnologicaltransformationofmineventilationandsafetyandenergysavingKEYWORDS:PLC，Gas，Transducer，ventilate洛阳理工学院毕业设计（论文）III目录前言................................................................................................1第1章瓦斯相关介绍.......................................................................21.1瓦斯气体................................................................................21.1.1瓦斯气体性质..............................................................21.1.2瓦斯气体的爆炸..........................................................21.1.3本课题研究的意义......................................................3第2章监控系统控制方案...............................................................4第3章系统硬件设计.......................................................................53.1控制核心PLC概述................................................................53.1.1三菱PLCFX2N—16MR简介.........................................53.1.2A/D转换模块FX2N—4AD.........................................63.2矿井主扇风机概述................................................................73.3触摸屏概述............................................................................83.4传感器部分概述....................................................................93.4.1瓦斯浓度传感器........................................................103.4.2温度传感器...............................................................103.4.3空气压力传感器.......................................................11第4章PLC软件设计......................................................................124.1系统启动及停止..................................................................124.2模拟量编程及应用..............................................................134.3瓦斯浓度的监测..................................................................144.4压力的监测..........................................................................154.4.1风压给定及依据........................................................154.4.2风压测定及控制........................................................164.5温度的监测..........................................................................16第5章运行结果与调试.................................................................18结论..............................................................................................20谢辞................................................................................................21洛阳理工学院毕业设计（论文）IV参考文献..........................................................................................22附录..............................................................................................23洛阳理工学院毕业设计（论文）1前言随着煤矿开采规模的扩大和数量的增加,瓦斯灾害问题日益突出。在煤矿安全生产过程中,矿井通风系统起着极其重要的作用,它是煤矿安全生产的关键环节。矿井通风机承担着矿井瓦斯排放的重任,为了达到节能效果,通风机的转速应与瓦斯浓度的增减成比例地升降,即随瓦斯浓度的变化自动调整转速。因此,对矿井通风机的主要参数及瓦斯浓度的监控非常必要。以PLC为控制核心结合变频器组成的控制系统具有可靠性高、抗干扰能力强、维修方便等诸多优点。随着社会的发展，能源结构正在发生深刻的变化，各种清洁能源技术不断取得新的应用。但是，对于我国这样一个发展中的大国，煤炭在很长时间内仍然是我国的主要能源，占我国能源消费的67%。从2001年到2006年，我国的煤炭产量每年增长2亿吨以上，这在煤炭工业史上是前所未有的，但仍然满足不了国内更快的需求增长。煤炭供应紧张、价格直线上升，煤矿超能力生产问题非常严重，煤矿安全成为社会广泛关注的重点，国家安全生产监督管理局的统计数字令人触目惊心：在去年19.5亿吨的产量中，只有12亿吨是有安全保证的，而全国煤矿安全欠帐已经达到500亿元左右。煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故23起，死亡人数682人，分别上升67%和162%，其中瓦斯事故18起，死亡599人，同比增加8起，382人。瓦斯事故仍然是煤矿安全生产中发生最多和最严重的。这些事故的发生有其客观的原因，但也跟管理和技术手段的应用有着紧密的联系。据资料显示美国的煤矿死亡人数一年大约在30人左右，澳大利亚2003年的死亡为零。山西省晋城市自2002年实现数字化远程瓦斯监测系统以来，瓦斯事故也得到了很好的治理。由此可见，煤矿瓦斯事故并非不可治理，只要加强管理再配合先进的技术手段（煤矿安全生产监测系统和数字化远程瓦斯监测系统）的应用，瓦斯事故是可以得到治理的。从而大大减少安全事故的发生，保护广大煤矿工人的生命财产安全，为建立一个和谐、平等的社会，为国家的发展做出贡献。洛阳理工学院毕业设计（论文）2第1章瓦斯相关介绍1.1瓦斯气体1.1.1瓦斯气体性质了解瓦斯的特点和性质是搞好瓦斯管理的先决条件。瓦斯是煤矿开采过程中的一种有害气体的总称，它有自己的性质和特点，是可以被认识的，也是可以被控制和利用的。所以说要搞好瓦斯管理工作，必须首先学习有关瓦斯的知识，了解瓦斯的性质和特点。矿井瓦斯是指从煤体和围岩中逸出的以及在生产过程中产生的多成分的混合气体，包括CH4、COZ、CO、NZ、CZH6、502、HZS等。主要成分是甲烷（CH4）、一氧化碳（CO）和二氧化碳（COZ）、硫化氢（HZS）等。沼气是矿井瓦斯的主要成分，是一种无色无味的气体。不助燃，但当与空气混合到一定浓度时，遇火能燃烧或爆炸，爆炸界限为5一16.5%；空气中沼气浓度超过40%时，空气中的氧含量将下降到12%以下，此时空气与沼气的混合气体不再发生爆炸，但将使人窒息。1.1.2瓦斯气体的爆炸瓦斯爆炸须具备3个条件：C氏浓度、02浓度及引爆温度。瓦斯在煤体和围岩中以游离状态和吸附状态存在，一般情况下处于动态平衡，当外界温度、压力变化时，几种状态会互相转