煤矿主通风机不停风倒机控制系统改进探讨

董京阁，朱发和，金明明

安徽省淮北市杨柳煤矿保运一区

煤矿主通风机不停风倒机控制系统改进探讨

董京阁，朱发和，金明明

安徽省淮北市杨柳煤矿保运一区

从煤矿矿井的主通风机不通风倒机控制系统来看，它的工控机如果使用时间过久就会造成死机，因而应该在交换机上连接传感器，运用不同的工控机共同读取数据。针对温度巡检仪、电参数采集模块所输出的RS485信号不能在交换机上进行直接接入的情况，提出相关的改进方案，并根据其优缺点，择优选择增加PLC的RS485模块方案。采用这样方案可以让系统更好地运行，预期效果较佳。

通风系统；倒机原理；串口服务器

一、通风系统及倒机原理与方法

（一）原理

它的原理就是在以往的通风机上加入两个联动风门，水平与垂直风门各一个。风门都是百叶窗式的，能够让风门开闭时间更短。具体来说，当备用风机打开以后，水平风门进风流，且从出风口出去；待运转正常以后，就把垂直风门关闭并将水平风门打开，让风机空转；将垂直风门打开以后关闭水平风门，使其正常运转；当备用风机正常运作以后，原来的风机就停转，以达到倒机目的。[1]

（二）方法

煤矿通风的方法多种多样，其主通风机的工作方式也各有不同，无论是运用什么样的方式，每月都要切换一次备用通风机。当下，很多煤矿的主备用通风机倒换都是以手动未完成来进行，即通风机停止运转、风门关闭、启动备用通风机风门、运转备用通风机。

二、主通风机倒机控制系统

（一）设计要求

高突矿井如果以当前的方式倒机运行主通风机，就算停机三四分钟还是会产生瓦斯超限的问题，不利于安全生产。所以，要做到不停风，那么首先就要做到不停机。在设计过程中，应该考虑到稳定的井下通风系统、井下瓦斯符合标准、通风机设备正常运转、双回路供电网承载力等等问题，而且必须要符合安全经济、节能可靠的原则。

（二）重点问题分析

从通风机正常倒机来看，其中的一般问题出现在不通风倒机中就会产生很多问题：一是倒机为了让通风设备安全，该怎样避开通风机喘振区域；二是通风机设备安全受通风机的大风阻下堵转的影响；三是倒换中同时启动两个风门，风路短路出现在备用通风机开启前，甚至是因风路短路导致的备用通风机反转而对正向启动产生阻力；四是带压力中渐增的阻力影响风门开闭；五是怎样让倒机中通风系统不出现失稳问题，避免井下瓦斯超限；六是双机一起工作中怎样平稳过渡通风系统的风量，避免出现安全事故；七是由于倒机，几台电动机共同工作，在启动时的电网承载力；八是别的不可预料问题。

面对上述问题所要做的研究工作如下：一是确定并联运行的两台共同运转的通风机工作曲线以及喘振区；二是如何让通风机单机电动运转中的工况曲线、通风管网风阻合理配合；三是调速中两天通风机共同运转中的风量和功率关系，以及怎样分配功率，平稳过渡负压和风量；四是确定风门开度、系统风阻的联系；五是分析两个风门共同开启时风路短路问题；六是研究怎样建立空气动力学模型以及非线性系统；七是保证通风机监控系统既操作便捷，又有稳定性能，容易维护；八是保证通风机监控系统的经济性，考虑投资与节能问题。

三、改进方案

矿井主通风机不停风倒机控制系统中，工控机平稳运转很重要。工控机运转时间过长，就会早餐死机问题，鉴于此，在交换机上接入全部传感器，以不同的工控机共同读取数据。先在交换机上接入经过以太网的PLC，并加几台工控机，让她们都能够对现场数据进行读取。而系统所采用是力创EDA9033A三相电参数采集模块、百特XMD52216RS485HZ型温度巡检仪输出信号都是RS485。因为交换机不能和RS485信号直接相接，因此为了安全起见，可以运用以下两种方法：

（一）增加串口服务器

增加MOXA串口服务器NE-4110A，且有以太网接口，可以自适应100/10M，而串口则有RS422RS485(2 w/4 w)、RS422支持；对于不同的socket操作模式均支持，比如TCP Server、TCP Client、UDP Server/CLient和Ethernet Modem等Windows/Linux COM串口驱动程序模式不需要PC，对等连接方式是利用网络连接两个串口设备。在串口服务器RS485接口上连接传感器RS485接口，并在交换机上连接串口服务器网线，网线和工控机相连且接到交换机上。有驱动的串口服务器把IP地址虚拟化，形成串口，运用组态王等上位机软件，在相关联的COM中读取数据。其优势就是编程简单，软件设置便捷，用不着修改上位机以及PLC程序，只改动接线就可以了；其劣势就是传感器内部设置、上位机会限制通信。[2]传感器仅和单台工控传输正确数据，要是工控机不止台，数据传输的混乱很容易发生。

（二）增加PLC的RS485模块

从PLC的RS485模块增加角度来看，在其模块上接入传感器的RS485接口，程序编写是利用电参数通信协议和温度巡检仪来进行，数据可以定时读取。其优势是编程方式多样，可以明确通信协议，能够以不同的传感器进行多途径的数据传输；其劣势就是变成编程困难，程序要按照传感器通信协议来编写。

四、结语

总的来说，从串口服务器增加层面来看，数据传输乱是改进方案的主要问题。所以，改进方案选择增加PLC的RS485模块,且在煤矿主通风机不停风倒机控制系统中进行应用。通过交换机把煤矿全部设备数据传入服务器里，监控室工控机能够对服务器中的数据进行读取、显示。不管哪台工控机有死机问题，其它的都能够一直进行监视。所以，该种系统改进方法才能达到良好的效果。

[1]褚红伟，王红存，郭志伟.关于煤矿通风系统优化的研究[J].山东煤炭科技.2011（4）：256

[2]崔海威.东山煤矿通风系统改造方案优化[J].中国矿山工程.2011，40（3）：55