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1、西南科技大学本11机制毕业生毕业论文 题目:基于PLC的矿井皮带运输系统设计 院系名称：电子电气工程系专业_ 学生：学号： 指导 教师职称：2012年 9 月5日摘 要煤矿的运输系统对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。为了保证煤矿运输系统可靠安全运行，对带式输送机进行集中监视和控制很必要。本文以XX哈密煤矿主斜井与地面胶带输送机为背景，设计出了以PLC技术为核心的集中控制系统，提高了运输系统的监测和控制水平。文中首先介绍了本次设计的背景，然后设计了胶带输送机集中控制系统的结构和应具有的控制功能，参数的检测和故障保护装置，确定了各故障检测传感器的类型与安装位置。在此基础上采用SIEMENS的S
2、7-300系列PLC对系统进行硬件和软件设计，其中包括PLC的模块配置与外部连线，梯形图程序设计。最后提出PLC控制系统的主要干扰源，并设计了抗干扰的措施。关键词：胶带输送机； S7-300； 集中控制系统AbstractCoal transport system to ensure normal production of mine played a very important role. In order to guarantee coal mine safety and reliable operation ofthe transport system, the belt convey
3、or to focus on surveillance and control is necessary. In this paper, the Xinjiang Hami Coal Mine inclined conveyor belt and the ground as the background, to design the PLC technology as the core of the centralized control system to improve the transport system of monitoring and control level.First i
4、ntroduced in the text of this design background, and then design a conveyor belt on the structure and control system should have the control, fault detection and parameters of the protection device, identified the fault detection sensors and installation of the type of position. On this basis the us
5、e of SIEMENS S7-300 series PLC to the system hardware and software design, including the PLC module configuration and external connections, ladder program design. Finally, PLC control system the main source of interference and the design of the anti-jamming measures.Keywords:Belt conveyor； S7-300； C
6、entralized control system 目录1绪论11. 1皮带运输的发展概述11. 2系统设计的背景与意义11.2.1系统设计的背景11.2.2系统设计的意义21.3系统的任务与要实现的主要功能32 皮带集中控制系统要求42.1系统控制工艺42.2系统工艺控制要求53 系统控制思想73.1皮带输送机控制系统结构设计方案73.2皮带输送机集中控制系统设备构成83.2.1 皮带运输机83.2.2 皮带运输机参数检测与故障保护装置设计94 胶带输送机控制系统硬件选型164.1 PLC硬件设计164.1.1 CPU的选择164.1.2数字量模块选择184.1.3模拟量模块选择214.1.
7、4电源模块的选择214.2 PROFIBUS-DP总线与ET200M选型244.3 外围设备硬件选型255 皮带控制系统软件设计275.1 集中控制的流程图275.2 系统软件设计285.2.1硬件组态285.2.2 控制方式选择295.2.3 模拟量的处理315.3人机界面（HMI）设计326 控制系统的抗干扰措施设计346.1主要干扰源346.2抗干扰措施357 系统的安装、调试与维护377.1 系统的安装377.1.1系统安装方法377.1.2注意以下问题377.2 系统的调试387.3 系统的维护39结束语41致谢42参考文献43 / 1绪论1. 1皮带运输的发展概述利用皮带运输是煤炭
8、生产过程中不可缺少的一部分。矿井中，皮带运输的线路很长，巷道条件有限，并且大多都采用继电器进行控制，出现故障也不好检查，若运输不畅，采掘工作或其它工作都无法进行，整个煤炭生产系统将处于瘫痪状态。矿井运输机械的类型很多，按运输方式可分为连续运行和往返运行两种。连续运行式运输设备的特点是：一经开动就不需操作而连续运行。普通胶带机、钢绳芯胶带机、钢绳牵引胶带运输机等均属于此类运输设备。往返运行式设备的特点是：在运行区间，以一定的方式，做往返式周期性运，运行中需要操作换向。机车运输与单绳牵引运输等属于此类运输设备。 此段字号不对！随着科学技术的不断发展，矿井生产规模的不断扩大，原有的继电器控制已经不能
9、满足生产的需要，运输系统也经历了不断的变革和进步，并以煤流运输的连续化、设备大型化、自动化、高可靠性与安全性来保证矿井的连续、高效生产。矿井皮带运输系统，是由多条皮带搭接而成或由煤仓形成的煤流系统，因此它部形成的单元就是单台皮带机。皮带运输机是选煤厂的主要运输设备，它可用于物料的倾斜运输或水平运输。由于皮带运输机的运输能力变化围大、运输距离长、载货和运输机间没有相对运动、运转时阻力小等，因而具有适应性强、工作平稳可靠、动力消耗小、机件磨损小、使用维修方便等优点，在选煤厂中得到了广泛应用。窗体底端1. 2系统设计的背景与意义1.2.1系统设计的背景 目前，矿井皮带运输系统是原煤运输的唯一途径，还
10、是矿井生产的重要环节，因此它的安全高效运行受到很大程度的重视。由于矿井皮带运输系统分布广，信息分散以与控制要求高的特点，随着矿井生产规模的不断扩大，以与技术水平的不断提高，现代化矿井也需要现代化管理，因此对皮带运输系统的控制和管理提出了更高的要求。 以往对皮带运输机都采用人工分台就地控制，即每台运输机的控制都由一名人员就地控制，这是一种最原始的控制方式。这种控制方式是直接操作运输机的控制开关，操作简单，不增加任何控制元件，维护工作较少，但需要人员较多，并且每个皮带工的思维与技术水平不一等常有意外事故发生，影响生产的正常运行。而集中控制方式是在整个运输线上新增一套集中控制装置，在控制室集中操作，
11、由一名操作人员完成即可。这样即节省了大量的人力资源，也为与时发现故障，缩短停产时间和提高自动化效率创造了条件。现在，已成为矿井煤炭运输的主要控制方式。在煤矿中，煤流的运输一般在几百米到几十公里，因此它的运输系统要有多台皮带运输机、给煤机、煤仓等构成协调配合完成长距离运输任务。为保证运输系统的安全可靠，提高运输效率，对其进行完整的管理和监控是现代矿井煤流运输迫切需要的一项技术。皮带机的综合自动化控制是整个矿井实现自动控制的重要组成部分。目前，对皮带运输机集中控制存在的主要问题有： （1）在安全保护方面，为提高皮带运输机的可靠性、安全性、减少故障、提高效率等多种检测方法已用于电动机、液力耦合器、减
12、速器和皮带运行故障检测，但是这些系统是相互独立的。 （2）故障检测系统误报率高。误报将造成皮带运输机不该有的停机，使得全矿井停产，对矿井生产造成极大影响。 （3）皮带机的控制、运行、保护等信息不能较好的与矿井的其它控制系统共享，不能与整个矿井信息系统集成。视屏监控系统不规，没有语音通讯功能，不能实现无人值守。 随着矿井功能和规模的不断扩大，计算机技术、网络技术、新的工业控制器技术等新技术的应用，将逐步取代继电器控制，给皮带运输的集中控制系统提供了发展空间。从单台控制系统到多台控制系统，有价格相对较贵的PLC构成的系统和价格低廉的单片机系统应用。目前，虽然市场上有着各种各样的集控系统，但是都是朝
13、着自动化、智能化、信息化方向发展。1.2.2系统设计的意义采用PLC对皮带集中控制系统具有强大优势，这些优势体现在：1、高可靠性。由于工业生产过程是昼夜连续的，一般的生产装置要几个月甚至几年就大修一次，所以这就要求PLC具有较高的可靠性，告可靠性是PLC的最突出特点之一。PLC采用微电子技术，所有I/O接口电路均采用光电隔离措施，使工业现场的外电路与PLC部电路之间在电气上隔离。大量的开关动作由无触点的半导体完成，另外还采用了屏蔽和抗干扰措施。它的平均故障间隔时间为3-5万个小时。 2、丰富的I/O接口。由于工业控制机只是整个工业生产过程自动控制系统中的控制中枢，为了实现对工业生产过程的控制，
14、它还必须与各种工业现场的设备相连才能完成控制任务。因此，PLC除了具有计算机的基本功能（如CPU何存储器）以外，还有丰富的I/O接口模块与工业现场的器件或设备（如按钮、行程开关、接近开关、传感器与变送器、电磁线圈、电动机启动器和控制阀等）直接相连。有些PLC还有通信模块和特殊功能模块等。 3、灵活性。有了PLC，电气工程师不必为每套设备配置专用装置。如果控制系统的硬件设备采用相同的PLC，只需编写不同的应用软件即可。而且可以用一台PLC控制几台操作完全不同的设备。 4、采用模块化结构。为了适应各种工业控制的需要，除单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC都采用模块化的结构。PLC的各个部件均采用
15、模块化的设计，由机架与电缆将各模块连接起来。5、模拟调试。PLC能对所控功能在实验室进行模拟调试，缩短在现场的调试时间。6、对现场进行监视。在PLC系统中，操作人员能通过显示器观测到所控每个节点的运行情况，随时监视事故发生点。1.3系统的任务与要实现的主要功能本次课题任务是为了改变原有的继电器在皮带运输系统中的应用，而采用现代化可编程控制器PLC进行控制，进行S7-300 PLC模块选型和外部连线设计。为了使集控系统更加完善，实现控制的可观化、清晰化，加入了触摸屏设计。它可以实时显示系统的运行情况和各种故障情况，进行与时的报警显示和记录。进行系统的软件设计，实现系统功能。最后分析控制系统产生干扰的原因，提出对应抗干扰措施。采用可编程控制器PLC对皮带集中控制系统可实现以下功能：（1）、智能控制：具有拟人的智力，在环境条件变化时能自主地完成控制目标的自动控制系统。（2）、顺序控制：按照规定的时间或逻辑的顺序，对某一工艺系统或主要辅机的多个终端控制元件进行一系列操作的控制系统。3、监控：对装备与系统的工作状态不间断地实时监测，并根据反馈信息自动对系统中异常部位实施相应措施的闭合自动控制作用。2 皮带集中控制系统要求2.1系统控制
