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1、.wd.煤矿顺槽皮带勺杆电机软起动控制及保护系统设计1 总体设计本设计主要是关于皮带监控与保护的设计，要考虑到安全和快速等问题，主要用到的设备如下：皮带头部安装两台主电机以及堆煤传感器，速度传感器，烟雾传感器，两个跑偏传感器，每100米一个急停，每200米一个 ，每400米处一台智能 KTK1I接两个跑偏传感器，在皮带尾部接一纵撕传感器。实现对皮带的各种保护及故障监测。1.1 AST线和LINIE线在PROMOS系统中，采用的是LINIE线和AST线通过智能现场设备，把控制模块和I/O模块置入现场设备，加上现场设备具有通信能力，现场的测量边变送仪表可以与阀门，接触器等执行机构直接传输信号，因此
2、控制系统功能能够不依赖控制室的计算机或控制仪表，直接在现场完成，实现彻底的分散控制。1.2PROMOS系统配置设计原那么在PROMOS的系统配置中，应严格遵循如下原那么：1每个系统的AST线都从控制器开场。2每条AST线都以一台KFD1型系列线路终端完毕。3在AST线上，每100m必须有一台PROMOS设备。4工作时终端电压不得小于8V。5AST线上的设备排列顺序是可以调换的，密度不受限制。6AST线上的智能I/O部件，用于和传感器和执行装置相连，导线的最大长90m。1.3 供电1KJF21控制器采用KDW10型稳压电源供电。2KJJ10，KJJ10A，KJA4，KJA4A采用AC 127V供
3、电。1.4 负载电流PROMOS系统在正常工作时，控制器耗电流200mA，智能型部件耗流15mA，扬声器耗电流13.5mA，急停开关和手动开关耗电流2mA，终端耗电流20mA，从负载能力考虑，可将所有设备的耗流相加，只要不大于1.0A即可。1.5 设计方案及选择在实际工作中，设备有可能不均匀分布，但也不可能出现完全将设备集中到电缆的末端，相反，就皮带系统而言，设备多集中在皮带的头部，这样更有利于电源的传输。基于以上的分析，我设计了配置方案。每种方案的配置原那么，都应保证终端KFD1的电压大于8V，这样才能使设备正常工作。方案如下：1方案一：此配置电缆长度3000米，是针对信号较少而通讯距离较长
4、的场所而配的，如皮带运输系统自动化控制。2方案二：此配置针对信号范围广而通讯距离长而配置的。具体为二台控制器串联使用。3方案三：此配置是针对大规模集中控制而配置的。具体为最多32台控制器串联使用，每台控制器的具体配置可选用方案一或方案二的任意一种。4方案四：此配置是在方案二的基础上，将LINIE线通过耦合器延伸到地面，供全矿井监控系统使用。本次设计采用方案一：本次设计的配置图安排如下：在皮带头部安装一台KJF21型控制器，一台KZC5型液力调速接口，一台KCC1D型智能I/O接口箱，两台主电机以及堆煤传感器，速度传感器，烟雾传感器，两个跑偏传感器，每100米一个急停，每200米一个 ，每400
5、米处一台智能 KTK1I接两个跑偏传感器，在皮带尾部接一纵撕传感器。实现对皮带的各种保护及故障监测。以下是对各局部硬件的详细表达。图1-1PROMOS自动化系统配置图Fig.1-1 PROMOS Automation System Configure Plan图1-2 系统程序流程图Fig.1-2 systemProceduresFlow chart2 PROMOS系统简介2.1 概述KJ50型PROMOS监控系统以下简称PROMOS系统是一种适用于各种控制任务的通用型、高性能、高可靠性的工业自动化系统。该系统有较强的适用性和可扩展性，可以组成不同的控制规模，小到一条皮带，大到整个采区乃至全矿
6、井的生产过程控制。方便灵活，其逻辑控制方式可以通过软件编程来实现，使复杂的控制逻辑变得简单易行。系统中的产品采用简便快捷的直插式插接件相连，使系统在恶劣的环境中也能快速准确的安装和更换。系统中有独立的语音通讯线，使系统在可以延伸的地方就可以进展语音通讯。系统中有特定的安全保障回路，与控制回路相连使用，可使系统控制安全可靠。2.2 系统构造2.2.1 PROMOS系统简图图2-1PROMOS系统简图Fig.2-1 PROMOS System sketch2.2.2 系统组成本次设计的硬件主要由以下部件组成：控制器、液力调速接口、智能I/O接口箱、急停、 带急停、堆煤传感器、速度传感器、烟雾传感器
7、、跑偏传感器、张力传感器、纵撕传感器、温度传感器。2.3 工作原理PROMOS监控系统的控制器通过AST线来发送数据、命令、语音等信号，再通过AST线来接收沿线智能元件的反响信号再传给控制器。2.3.1 编程及程序传送PROMOS系统要完成监控功能，首先应根据用户的具体要求进展编程。在普通PC机的Windows环境下，应用PROMOS公司自己的编程软件PROMOS-CAD，可以绘制出配置图和逻辑关系图，然后经过PC机的编译汇编，生成控制器可以识别的机器码，通过通讯口传给控制器，也可以通过Linie总线将控制程序代码传给现场的其他控制器。控制器把程序代码存入EPROM中，就可在每次上电后执行程序
8、。2.3.2 运行上电后，控制器首先对非智能部件进展查询。以确定其数量、状态。控制器检测出急停开关及安全回路的具体状态，对非智能部件检查完成后，开场对智能部件进展初始化。根据用户程序对智能部件进展设置，以确定每一输入口是模拟量、开关量，还是频率量，每一输出口是开关量或频率量。另外，智能部件的配接顺序必须与程序设定一样。控制器同智能部件之间的通讯为令牌式。控制器连续不断地向AST线发送令牌，当智能部件接收的传感器信息发生改变，需要向控制器汇报时，捕捉令牌，将自己的信息以报文的形式发送给控制器，这种方法被称作汇报式。通过这种方法，智能部件只有在传感器状态发生改变时才和控制器进展通讯，通过传感器采集
9、数据，智能部件进展预处理，然后传送给控制器，由控制器进展处理，这样即节省了时间，又保证了反响速度。2.4 技术特性2.4.1 电源电压输入：AC 127V波动范围-25+10电压输出：DC 12V二路，DC5V一路。其中 12V 用于供给控制器本身和 AST 设备，另一路12V供给Linie卡，5V 供给控制器本身的CPU局部。2.4.2控制器程序存贮器容量EPROM 256K 可扩展5122.4.3 监测系统可对现场各种环境参数及生产设备工作状态进展采集监测。如：甲烷、一氧化碳、烟雾、温度、皮带速度、打滑、跑偏、断带、电压、电流、频率等。2.4.4 安全保障PROMOS系统是完善的语音通讯系
10、统，可实现全矿井或局部区域的语音通讯。PROMOS系统具有独立的安全保障回路，在任何情况和任何地点，通过按下急停按钮或拉线式急停开关，都能使被控设备立即停车，以保证人身和设备的安全。2.5使用和操作PROMOS系统是一个多功能的通用系统，每一套系统都是根据用户的实际需要进展设计，所以每套系统的使用方法和操作方法都有所不同。2.5.1 急停操作当工作人员发现有故障发生时，可以按下最近一个急停按钮。2.5.2 语音通讯系统中的任何一台 都可以收话，按下扬声器的讲话按钮，可以送话。除本台 外其它任何一部 都能听到讲话声音。2.6 PROMOS系统的特点1系统的核心是控制器，最多256台2系统供电：A
11、C127V，50Hz，+20，-303最大传输距离：3.2km4控制器与控制器之间通讯速度最大：38.4k bit/s5控制器与传感器接口的通讯速度：2.4k bit/s2.6.1 模块组合PROMOS系统具有较强的适应性和可扩展性，可以组成不同的控制规模，来完成监测、控制、通讯、安全、生产管理功能。2.6.2 可编程用逻辑关系图进展软件编程，简便、直观、容易实现各种复杂的控制功能。2.6.3 独立完善的语音通讯功能通过具体设计，可以实现全矿井或局部区域的语音通讯，且可与普通 系统连网2.6.4 独立的安全保障回路在任何情况下按动急停开关或拉动PROMOS系统电缆，都能保证设备立即停车，保证人
12、员及设备的安全，使系统具有高可靠性，高安全性。2.6.5 集中管理PROMOS系统能对现场的各种信息进展采集、整理，并进展存储，通过分析、判断，做出综合处理，且可根据需要显示打印各种系统报表，在井上调度室进展实际工作状态的仿真模拟，参数设置，故障诊断等，实现全矿井的集中管理。2.6.6 独特的优秀技术系统的联结采用简便快捷的环行柱状直插式插接件，适合于在煤矿井下等恶劣的环境中使用。灵活的控制方式可由用户定义，可集中程序控制和就地远程控制。具有完善的监测功能，可对现场安全环境参数及生产设备的运行状态进展采集监测和保护。系统运行和故障状态可集中定性定位显示在液晶显示器上，故障监测直观。传输速度快，
13、控制器和外围设备信号传输速率为2.4K波特，保证信号采集和处理快捷。3 系统硬件设计本次设计的配置安排如下：在皮带头部安装一台KJF21型控制器，一台KZC5型液力调速接口，一台KCC1D型智能I/O接口箱，两台主电机以及堆煤传感器，速度传感器，烟雾传感器，两个跑偏传感器，每100米一个急停，每200米一个 ，每400米处一台智能 KTK1I接两个跑偏传感器，在皮带尾部接一纵撕传感器。实现对皮带的各种保护及故障监测。以下是对各局部硬件的详细表达。3.1 KJF21A型控制器3.1.1 概述KJF21A型控制器是KJ50型PROMOS监控系统中的核心产品，是一种多功能可编程通用型控制器。3.1.
14、2 控制器的主要功能程序存贮和处理；集中控制台；语音通讯、预警发生、故障报警；急停和闭锁；信息显示；系统网络终端或服务器。3.1.3 型号及其含义KJ：矿用监测、控制系统或设备，F：分站设备，21：登记序号，A：变形序号。3.1.4 组成构造1外部构造图3-1 控制器外部构造图Fig.3-1 Structure chart External the controller1扬声器2键盘3显示器4磁感应开关指示灯5外围设备错误指示灯6安全回路状态指示灯7维修状态指示灯8单机状态指示灯9被控设备运行指示灯10预警按钮11麦克风12讲话按钮13急停开关14前门锁孔153#单台启停旋钮16备用单台启停旋
15、钮171#单台启停旋钮182#单台启停旋钮19Linie右20AST口21Linie左22集中控制开关23控制方式开关24磁感应开关2内部构造X1AST线NF语音通信功能X2NF语音内部通信插座X3前面板通信总线插座X4PS2305S电源插座X6PS2300电源AMP插座X7AST1和LINIE外部电源插座X12AST1插座S1AST和SKR连接电源开关H1-H10发光指示图3-2 控制器内部构造图Fig.3-2 Structure chart within the controlle表3-1电源连接插座接线表Tab.3-1 The power joins the socket wiring form说明X7端子+5V1GND2+12V AST14GND AST15+12V LINIE7GND LINIE8+12VGND表3-2底板AST插座接线表Tab.3
