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摘 要 ：提供一种基于PLC 控制器和光纤通讯中继器控制器相结合的装置， 是两套相互独立的系统， 可同时监测与控制井下通 风机，具有良好的稳定性。可以有效解决跳闸不变判断、巷道偏远、无法实时监测、维护不便、不易操作控制，自然巷道安全系 数低的问题。减少人员投入， 提高效率， 达到降本增效的目的。
关键词 ：PLC 控制 ；光纤中继器 ；监测 ；控制 ；维护 ；安全系数
武山铜矿是一座井采铜矿山，采矿以地下作业为主。由于地 下构造的复杂性， 经常出现各种成分复杂的有毒有害气体， 到达 一定浓度时， 对人体产生危害。为满足井下工作人员呼吸所必须 的新鲜空气， 需采用通风机将井下的有害气体排出， 输送新鲜空 气。通风机需24 小时运转， 保证井下的空气输送。当夏季打雷闪 电时， 武山铜矿北配电站偶尔会保护跳闸， 在地面上无法判断井 下设备是否正常运行。但井下通风机通常设在巷道偏远地方， 通 常这些巷道行人稀少，无法实时监测，相对维护较少，不易操作 控制。自然巷道时常有松石掉落，安全系数较低，存在一定安全 隐患。且每天的需两名工作人员下井巡检， 耗费人力和精力。
随着科学技术的不断提升与突破，井下通风设备及系统的 创新力度也不断提升。目前， 井下采矿通风自动化控制已经成为 井下重要应用技术该系统可以实现自动化调节及控制，不仅提 升了效率而且做到了节能减排。井下采矿通风自动化控制系统 主要是通过远程控制中心， 将井下信息情况进行实时监测， 并采 用安置摄像头及感应装置等，为防止风险产生及隐患存在提供 提前预警服务，从根本上起到降低与消除井下作业开采安全隐 患等问题。本设计提供了一种基于PLC 控制器和光纤通讯中继 器控制器相结合的装置， 是两套相互独立的系统， 可同时监测与 控制井下通风机， 具有良好的稳定性。
1 监测与控制系统的结构及工作原理
1.1 控制柜结构
如下图 1所示，控制柜由 1、开关电源，2、断路器，3、光纤 通讯中继器， 4、PLC控制器， 5、220V继电器， 6、信号隔离器， 7、 24V继电器， 8、电压变送器， 9、电流变送器， 10、端子排组成。
开关电源与断路器连接，断路器与PLC 控制器及光纤通讯 中继器连接，220V 继电器连接与PLC 控制器及光纤通讯中继器 连接，信号隔离器与PLC 控制器及光纤通讯中继器连接，24V 继 电器与PLC 控制器及光纤通讯中继器连接。端子排分别与220V 继电器、24V 继电器和电压变送器连接。
1.2 元器件作用
模拟量数字量混合光纤光纤中继器 ：可同时支持 1~4 通道 模拟量信号（电流 / 电压）、1~4 通道开关量 / 数字量信号、以及 1路RS232/RS485 信号的光纤中继。该设备采用双电源供电，高 性能ARM 芯片处理器，10 位AD 转换芯片，解决了电磁干扰、 地环干扰和雷电破坏的难题， 大大提高了控制信号可靠性、安全 性和保密性， 同时也解决了电缆传输距离受限的问题。
MIK-DJV 系列交流电压变送器 ：用于测量交流电压，特别 使用于工频 50Hz 正弦波交流电压。最佳的性能 / 价格比，耗电 损，体积小， 重量轻， 安装简便， 测量电压直接输入。
MIK-DJI 系列接线式交流电流变送器 ：用于测量交流电流， 特别使用于工频 50Hz 正弦波交流电流。最佳的性能 / 价格比， 耗电损， 体积小， 重量轻， 安装简便， 穿孔输入， 无插入损耗。
1.3 工作原理
（1）开关电源给光纤通讯中继器及PLC 控制器供电。
（2）220V继电器连接端子排， 将井下通风机启动、运行、故障、 正转、反转、停止等状态反馈给光纤通讯中继器及PLC控制器。
（3）井下温度巡检仪传输的模拟信号通过信号隔离器将电 机温度分成两个信号传输给光纤通讯中继器及PLC 控制器。
（4）24V 继电器连接端子排 1，将光纤通讯中继器及PLC 控 制器的启动、运行、故障、正转、反转、停止等控制指令传递给 井下通风机。
（5）电压变送器连接端子排将井下通风机380V 电压转变成 4mA~20mA的模拟信号传输给光纤通讯中继器及所述PLC控制器。
（6）电流变送器串接现场电流互感器二次回路，将回路的 0A~5A 电流变成4mA~20mA模拟信号传输给光纤通讯中继器及 所述PLC 控制器。
1.4 故障监测代码
以上代码可实现对电压、电流、温度实现实时故障监测。当 电压低于 250V、电流高于 300A 或温度高于 110° C 时，该段程 序会进行故障显示并停机保护。
2 调试安装及试运行
2.1 调试安装
武山铜矿采矿车间通风机远程监测与控制设备于2020 年 10 月 15 日安装完成。在安装调试过程中，设备出现的主要问题及 解决办法见下表。
2.2 试运行
远程监测与控制系统于2020 年 11 月 17 日试运行， 截至2020 年 12 月 17 日正常稳定运行了一个月。图 6 为光纤中继器所控制 的无纸记录仪显示的画面，图 7 为 PLC 控制器所控制的触摸屏 显示画面。两个显示画面中的数据大致相同， 根据表2表3所示 ： 电机电压都为400V左右，电机电流都为270A左右，电机温度都 为 60℃左右。均为正常数值，且可通过显示屏从地面直接控制 井下 -160 通风机的运行、停止、正转、反转。试运行期间未发生 异常问题， 该控制系统运行可靠。
3 结语
井下矿山生产作业的核心实质是稳固安全，而电气自动化 控制技术正好有效地解决了相关的安全问题。通过设计一种基 于PLC 控制器和光纤通讯中继器控制器相结合的装置，可监测 与控制井下通风机， 有效预防与缓解了矿下危险事故的发生， 为 提高矿业产量与企业壮大发展打下坚持的保障基础。
参考文献
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