Вариант 9. Вентиляция и температурный режим шахты

Автоматизированный комплекс вентиляции и температурного режима шахты (см. рисунок 3.9) содержит локальную вентиляционную установку 1 с регулируемым уровнем мощности (от 0 до 100%); датчик температуры входного воздуха 2; датчик разности температуры воздуха в выработке 3, формирующий разность заданной и фактической температуры в выработке; датчик скорости движения воздуха в выработке 4; блок индикации состояния объекта управления 5, отображающий состояние сигналов, передаваемых системой управления в АСУ ТП верхнего уровня; графопостроитель 6, показывающий изменение температуры в выработке во времени.

Рисунок 3.9 – Вентиляция и температурный режим шахты

Регулирование температуры воздуха в выработке осуществляется изменением мощности локальной вентиляционной установки, что в свою очередь изменяет величину притока свежего воздуха с поверхности шахты. Так, при повышении температуры воздуха в выработке осуществляется увеличение притока свежего воздуха, что приводит к снижению температуры в выработке.

Аналогичным образом, при снижении температуры воздуха в выработке, мощность ЛВУ снижается, воздух в выработке нагревается за счет более высокой температуры горных пород. Таким образом, устройство управления работает по принципу ПИ-регулятора, сигналом которого является ошибка регулирования, то есть разность фактической и заданной температуры в выработке, а выходным сигналом – мощность локальной вентиляционной установки.

При создании алгоритма управления необходимо учитывать, что мощность ЛВУ должна регулироваться таким образом, чтобы скорость движения воздуха не была ниже 0,25 м/c и не превышала 0,75 м/с, что требуется нормативными документами на проведение подземных работ.

С учетом данного требования, а так же в зависимости от температуры входного воздуха, возможна ситуация, когда регулятор не может обеспечить поддержание заданной температуры. Так например, при высокой температуре входного воздуха регулятор увеличивает производительность ЛВУ до скорости движения воздуха 0,75 м/с, но температура воздуха в выработке остается выше заданной.

В этой ситуации, регулятор (контроллер) выдает сигнал о необходимости охлаждения входного воздуха, который поступает в систему управления вентиляцией на поверхности шахты. С другой стороны, при низкой температуре входного воздуха регулятор снижает производительность ЛВУ до скорости движения воздуха 0,25 м/с, но температура воздуха в выработке остается ниже заданной.

В этой ситуации, регулятор (контроллер) выдает сигнал о необходимости нагревания входного воздуха, который поступает в систему управления вентиляцией на поверхности шахты.

Кроме основной функции регулирования температуры устройство управления выполняет две дополнительные функции.

Во-первых, функцию контроля температуры входного воздуха: при снижении температуры входного воздуха ниже +2оС, выдается сигнал «Температура входного воздуха ниже 2 град. С».

Во-вторых, функцию усиленного режима проветривания: при срабатывании газовой защиты ее выходной сигнал поступает в систему управления локальной вентиляционной установкой, которая увеличивает производительность ЛВУ до максимальной и выдает сигнал «Скорость движения воздуха > 0,75 м/с».

Для проверки алгоритма работы контроллера необходимо использовать регуляторы «Температура входного воздуха», «Температура горных пород», «Заданная температура воздуха» имитирующие возмущающие воздействия на систему управления.

Перечень датчиков и сигналов управления представлен в таблице 3.4.

Таблица 3.4 – Перечень датчиков и сигналов управления

Номер бита (датчика) в ПК	Назначение датчика
0…4	Величина разности фактической и заданной температуры, оС
5	Знак разности фактической и заданной температуры (1 – отрицательна, 0 – положительна)
6…9	Скорость движения воздуха в м/с, умноженная на 10 (значения 0…15 соответствуют скорости 0…1,5 м/с)
10…14	Температура входного воздуха, оС
15	Сигнал от газовой защиты (1 соответствует максимальной производительности ЛВУ)
Номер бита (команды) в ПК	Назначение команды управления
0…7	Мощность ЛВУ (0 мин., 100 макс.)
8	Сигнал «Температура входного воздуха < +2 град.С»
9	Сигнал «Скорость движения воздуха > 0,75 м/с»
10	Сигнал «Необходимость нагревания входного воздуха»
11	Сигнал «Необходимость охлаждения входного воздуха»