专利名称：基于plc变频调速的瓦斯抽排放装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种瓦斯抽排放装置，特别是基于PLC变频调速的瓦斯抽排放装置，属工业机器及自动化技术领域。
背景技术：
在煤矿企业中，瓦斯爆炸是有发生。根据《国有煤矿瓦斯治理规定》，煤矿严禁瓦斯超限作业，瓦斯浓度达到1. 5%时候，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理，否则极易造成安全事故。传统的通风机开停主要采用手动方式，当需要采煤的时候，现场开启抽排风机。该操作虽然方便，但是有致命的缺点。在采煤之前，采煤区域已存在一定量的瓦斯， 工作人员不知道实际的瓦斯浓度，在短暂的抽排风机通风运行后就进去采煤，瓦斯气并未排放到允许浓度，容易造成瓦斯中毒；此外，如果抽排风机一直保持着大功率的运行，会消耗掉不必要的电能。本实用新型可以有效的解决这两方面问题。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于PLC变频调速的瓦斯抽排放装置，可保证随时监控瓦斯浓度，并根据浓度范围调节抽排风机的抽排风量。解决技术问题所采用的具体方案是基于PLC变频调速的瓦斯抽排放装置，包含变频器2、接触器常开触点4、抽排风机5、瓦斯传感器9和接触器线圈10、PLC控制器12和直流电池13。变频器2至少可调节出三种频率的电能，它与接触器常开触点4之间连接有三路电线，接触器常开触点4又与抽排风机5的电机通过三路电线连接，变频器2与PLC控制器12的三个输出端子连接，瓦斯传感器9的输出端与PLC控制器12的输入端连接，接触器线圈10与PLC控制器12的一个输出端子连接，PLC控制器12由直流电池13供电。PLC 控制器12将瓦斯传感器9传输的浓度信号划分成三个范围<0. 5%、0. 5% 0. 8%、>0. 8%，每个瓦斯浓度范围控制一个与变频器2连接的PLC控制器输出端子的信号。PLC控制器12的其它输出端子上还可连接有风机运行指示灯11和瓦斯浓度显示器14。瓦斯传感器9与PLC控制器12连接，将检测到的采煤区瓦斯浓度信号转换成电信号传输给PLC控制器。通过人工编程，PLC控制器的内部运算处理单元可将传送的电信号做如下处理瓦斯浓度范围划分为三个等级<0. 5% (直至可检测到的浓度)、0. 5% 0. 8%、 >0. 8%，不同的浓度范围分别控制一个与变频器2连接的PLC控制器输出端子Y0，Yl, Y2的信号，使变频器输出不同的电压和频率，从而根据浓度从低到高带动与之相连的抽排风机的电机保持低速、中速或高速运转，风机的抽排风量依次增加。当瓦斯传感器将检测到有瓦斯信号传输给PLC的时候，PLC控制器输出端子的接触器线圈10得电，主回路接触器常开触点4闭合，风机运行；同时通过编程控制与PLC相连的风机运行指示灯11常亮；编程控制与PLC相连的瓦斯浓度显示器显示相应的浓度值，给采煤工作人员以参考。本实用新型的有益效果是(1)节约能源。瓦斯浓度传感器将检测到的采煤区域的瓦斯浓度值传输给PLC，PLC将瓦斯浓度信号值分成三个范围，对应不同的通风量，抽排风机无需一直保持高功率运行，节约电能。(2)安全可靠。瓦斯浓度传感器将检测到的瓦斯浓度值传输给PLC，PLC将瓦斯浓度信号传输给瓦斯浓度显示器，实时显示瓦斯浓度值，以供采煤人员参考。(3)智能化程度高。由PLC直接控制变频器频率，从而控制抽排风机转速的转变， 不需要人工手动操作，可自动运行。
图1为基于PLC变频调速的瓦斯抽排放装置的结构示意图；图中各标号依次表示1-空气开关，2-变频器，3-热继电器，4-接触器常开触点，5-抽排风机，6-启动按钮，7-停止按钮，8-直流电池，9-瓦斯传感器，10-接触器线圈， 11-风机运行指示灯，12-PLC控制器，13-直流电池，14-瓦斯浓度显示器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型作进一步阐述。实施例1 如附图所示，本瓦斯抽排放装置包含变频器2、接触器常开触点4、抽排风机5、瓦斯传感器9和接触器线圈10、PLC控制器12和直流电池13。将抽排风机5安装在采煤区域通风比较好的地方，瓦斯传感器9的检测端子置于瓦斯集中的采煤区域，其输出端通过线路将其与PLC控制器12连接，将检测到的采煤区瓦斯浓度信号转换成电信号传输给PLC控制器。变频器2至少可调节出三种频率的电能，它与接触器常开触点4之间连接有三路电线，接触器常开触点4又与抽排风机5的电机通过三路电线连接，变频器2与PLC 控制器12的三个输出端子连接，接触器线圈10与PLC控制器12的一个输出端子连接，PLC 控制器12由直流电池13供电。新的PLC控制器第一次使用时，手动按下启动按钮6，PLC 开始工作；需要更换PLC控制器时，手动按下停止按钮7，切断PLC的输出；按钮6和按钮7 由直流电池8供电。通过人工编程，PLC控制器12的内部运算处理单元可将瓦斯传感器9传送的电信号做如下处理将瓦斯浓度信号划分成三个范围<0. 5%、0. 5% 0. 8%、>0. 8%，每个瓦斯浓度范围控制一个与变频器2连接的PLC控制器输出端子Y0，Yl，Y2的信号，使变频器输出不同的电压和频率，从而根据浓度从低到高带动与之相连的抽排风机的电机保持低速、中速或高速运转，抽排风机的抽排风量依次增加。如此时瓦斯传感器检测出瓦斯浓度为0. 3%,PLC 控制器的YO端子传输电信号至变频器2，变频器输出最低的电压和频率为抽排风机5的电机供电，使电机按1/3的功率运行。连接在PLC控制器12其它输出端子上的风机运行指示灯11开始常亮显示，瓦斯浓度显示器14实时显示当前浓度值为0. 3%。实施例2 如附图所示，本瓦斯抽排放装置包含变频器2、接触器常开触点4、抽排风机5、瓦斯传感器9和接触器线圈10、PLC控制器12和直流电池13。将抽排风机5安装在采煤区域通风比较好的地方，瓦斯传感器9的检测端子置于瓦斯集中的采煤区域，其输出端通过线路将其与PLC控制器12连接，将检测到的采煤区瓦斯浓度信号转换成电信号传输给PLC控制器。变频器2至少可调节出三种频率的电能，它与接触器常开触点4之间连接有三路电线，接触器常开触点4又与抽排风机5的电机通过三路电线连接，变频器2与PLC控制器12的三个输出端子连接，接触器线圈10与PLC控制器12的一个输出端子连接，PLC 控制器12由直流电池13供电。新的PLC控制器第一次使用时，手动按下启动按钮6，PLC 开始工作；需要更换PLC控制器时，手动按下停止按钮7，切断PLC的输出；按钮6和按钮7 由直流电池8供电。通过人工编程，PLC控制器12的内部运算处理单元可将瓦斯传感器9传送的电信号做如下处理将瓦斯浓度信号划分成三个范围<0. 5%、0. 5% 0. 8%、>0. 8%，每个瓦斯浓度范围控制一个与变频器2连接的PLC控制器输出端子Y0，Yl, Y2的信号，使变频器输出不同的电压和频率，从而根据浓度从低到高带动与之相连的抽排风机5的电机保持低速、中速或高速运转，抽排风机5的抽排风量依次增加。如此时瓦斯传感器9检测出瓦斯浓度为 0. 5%，PLC控制器的Yl端子传输电信号至变频器2，变频器2输出较高的电压和频率为抽排风机5的电机供电，使电机按2/3的功率运行。电机转速发生转变的瞬间冲击电流较大，由热继电器3对电机进行过载保护。如此时瓦斯释放加剧，浓度传感器检测到浓度逐渐增加为0. 6%、0. 7%、0. 8%，则电机的转速不变，而连接在PLC控制器12其它输出端子上的风机运行指示灯11常亮显示，瓦斯浓度显示器14分别实时显示浓度值为0. 5%、0. 6%、0. 7%、0. 8%。实施例3 如附图所示，本瓦斯抽排放装置包含变频器2、接触器常开触点4、抽排风机5、瓦斯传感器9和接触器线圈10、PLC控制器12和直流电池13。将抽排风机5安装在采煤区域通风比较好的地方，瓦斯传感器9的检测端子置于瓦斯集中的采煤区域，其输出端通过线路将其与PLC控制器12连接，将检测到的采煤区瓦斯浓度信号转换成电信号传输给PLC控制器。变频器2至少可调节出三种频率的电能，它与接触器常开触点4之间连接有三路电线，接触器常开触点4又与抽排风机5的电机通过三路电线连接，变频器2与PLC 控制器12的三个输出端子连接，接触器线圈10与PLC控制器12的一个输出端子连接，PLC 控制器12由直流电池13供电。新的PLC控制器第一次使用时，手动按下启动按钮6，PLC 开始工作；需要更换PLC控制器时，手动按下停止按钮7，切断PLC的输出；按钮6和按钮7 由直流电池8供电。通过人工编程，PLC控制器12的内部运算处理单元可将瓦斯传感器9传送的电信号做如下处理将瓦斯浓度信号划分成三个范围彡0. 5%、0. 5% 0. 8%、彡0. 8%，每个瓦斯浓度范围控制一个与变频器2连接的PLC控制器输出端子Y0，Yl, Y2的信号，使变频器输出不同的电压和频率，从而根据浓度从低到高带动与之相连的抽排风机的电机保持低速、中速或高速运转，抽排风机5的抽排风量依次增加。瓦斯传感器9检测出瓦斯浓度为0. 9%， PLC控制器的Y2端子传输电信号至变频器2，变频器2输出最高的电压和频率为抽排风机 5的电机供电，使电机按满功率运行。电机转速发生转变的瞬间冲击电流较大，由热继电器 3对电机进行过载保护。连接在PLC控制器12其它输出端子上的风机运行指示灯11常亮显示，瓦斯浓度显示器14实时显示当前浓度值为0. 9%。各主要元件选型为瓦斯传感器采用红外瓦斯传感器型，变频器采用FR-A540型， PLC采用FX 2 N型，直流电池8和13的输入电压为MV。
权利要求1.基于PLC变频调速的瓦斯抽排放装置，包含变频器(2)、接触器常开触点(4)、抽排风机(5)、瓦斯传感器(9)和接触器线圈(10)、PLC控制器(12)和直流电池(13)，其特征在于 变频器(2)至少可调节出三种频率的电能，它与接触器常开触点(4)之间连接有三路电线， 接触器常开触点(4 )又与抽排风机(5 )的电机通过三路电线连接，变频器(2 )与PLC控制器 (12)的三个输出端子连接，瓦斯传感器(9)的输出端与PLC控制器(12)的输入端连接，接触器线圈(10)与PLC控制器(12)的一个输出端子连接，PLC控制器(12)由直流电池(13) {共 ο
2.按权利要求1所述的基于PLC变频调速的瓦斯抽排放装置，其特征在于PLC控制器 (12)将瓦斯传感器(9)传输的浓度信号划分成三个范围<0. 5%、0. 5% 0. 8%、>0. 8%，每个瓦斯浓度范围控制一个与变频器(2)连接的PLC控制器输出端子的信号。
3.按权利要求1所述的基于PLC变频调速的瓦斯抽排放装置，其特征在于PLC控制器 (12)的一个输出端子上连接有风机运行指示灯(11)，指示灯的另一端与接触器线圈(10) 连接。
4.按权利要求1所述的基于PLC变频调速的瓦斯抽排放装置，其特征在于PLC控制器 (12)的一个输出端子上连接有一个瓦斯浓度显示器(14)。
专利摘要本实用新型涉及一种瓦斯抽排放装置，特别是基于PLC变频调速的瓦斯抽排放装置。包含变频器、接触器常开触点、抽排风机、瓦斯传感器和接触器线圈、PLC控制器和直流电池。变频器至少可调节出三种频率的电能，它与PLC控制器的接触器常开触点之间连接有三路电线，接触器常开触点又与抽排风机的电机通过三路电线连接，变频器与PLC控制器的三个输出端子连接，瓦斯传感器的输出端接入PLC控制器，传送瓦斯浓度电信号，PLC控制器由直流电池供电。PLC控制器将瓦斯传感器传输的浓度信号划分成三个范围，每个浓度范围控制一个与变频器的输出频率和电压，最终控制抽排风机的抽排风量。可实现依据瓦斯浓度进行风机抽排量的全自动控制，安全可靠，节省电能。
文档编号F04D27/00GK202064996SQ20112016538
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者罗小林, 袁明利 申请人:昆明理工大学