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基于PLC的皮带集中控制系
统设计毕业论文
目 录
1 绪论 ........................................................ 1 1.1 概述 ...................................................... 1 1.2 胶带输送机集中控制系统 .................................... 1 1.2.1 胶带输送机集中控制系统的重要性 ....................... 1 1.2.2 集中控制系统的发展及存在的问题 ....................... 2 1.3 本课题研究的主要容 ........................................ 2 2 胶带机集中控制系统的总体设计 ................................ 4 2.1 课题背景介绍 .............................................. 4 2.2 胶带输送机集中控制系统的功能设计 .......................... 5 2.3 胶带输送机集中控制系统结构设计 ............................ 6 2.4胶带输送机集中控制系统设备构成 ............................ 7 2.4.1 胶带输送机 ........................................... 7 2.4.2 参数检测及故障保护装置 ............................... 8 2.4.3 PLC简述 ............................................. 14 2.4.4 人机界面HMI ......................................... 17 3 胶带输送机集控系统硬件设计 ................................. 19 3.1 SIMATIC S7-300 PLC简介 .................................. 19 3.1.1 SIMATIC S7-300 PLC简介 .............................. 19 3.1.2 模块安装 ............................................ 20 3.2 集控系统PLC的设计 ....................................... 21 3.2.1 CPU的选择 ........................................... 21 3.2.2数字量模块选择 ....................................... 23 3.2.3模拟量模块选择 ....................................... 25 3.2.4电源模块的选择 ....................................... 26 3.3西门子ET200M与PROFIBUS-DP总线 .......................... 28 4 胶带集中控制系统软件设计 ................................... 30 4.1 集中控制的流程图 ......................................... 30 4.2 系统软件实现 ............................................. 31
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4.2.1 控制方式选择 ........................................ 31 4.2.2 模拟量的处理 ........................................ 32 5 控制系统的抗干扰措施 ....................................... 34 5.1主要干扰源 ............................................... 34 5.2抗干扰措施 ............................................... 35 6 总结 ....................................................... 37 参考文献: .................................................... 38 附录 ......................................................... 40 翻译部分 ..................................................... 42 英文原文 ................................................... 42 中文译文 ................................................... 55 致 谢 ....................................................... 65
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1 绪论
1.1 概述
煤炭运输是煤炭生产过程中不可缺少的一部分。矿井中，运输线路比较长，巷道条件多种多样，运输若不通畅，采掘工作或是其它的工作都无法进行，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，按运行方式不同，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、钢绳芯胶带输送机、钢绳牵引胶带输送机等均属于此类运输设备。往返运行式运输设备的特点是，在运行区间，以一定的方式，作往返式周期性运行，运行中需要操作换向。机车运输及单绳牵引运输等属于此类运输设备。
随着科学技术的不断发展，矿井生产规模的不断扩大，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（输送机化），设备大型化（使用长运距、大运营、高运速、大功率输送机）、自动化、高可靠性与安全性能来保证矿井的连续、高效生产。
矿井胶带运输系统，是由多条胶带搭接或由煤仓形成的煤流运输系统，因此它部的基本运输单元就是单台胶带机。胶带输送机是选煤广的主要运输设备，它可用于物料的水平或倾斜运输上。由于胶带输送机的输送能力变化围大、运输距离长、货载和输送机间没有相对运动、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，在选煤厂中得到广泛应用。
1.2 胶带输送机集中控制系统
1.2.1 胶带输送机集中控制系统的重要性
矿井胶带运输系统是原煤运输的唯一途径，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。由于矿井胶带运输系统分布广、信息分散以及控制要求高的特点，随着矿井生产规模的不断扩大，以及技术水平的不断提高，现代化矿井也需要现代化的管理，因此对胶带运输系统的控制和管理提出了更高的要求。
以往对胶带输送机都采用人工就地分台控制，即每台输送机的控制均由一名司机就地操作，这是一种最原始的控制方式。这种控制方式是直接操作输送机的控制开关，操作最简单，不增加任何的控制元器件，维护工作较少，但需要人员太多，
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并因每个司机的思想素质和技术素质不等常有以外事故发生，影响生产的正常进行。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，在控制室集中操纵机构，由一名司机来完成操作。这不但节省了大量的司机人员，也为及时发现故障，缩短停产时间和综合自动化创造了条件。目前，已经成为矿井胶带运输的主要控制方式。
1.2.2 集中控制系统的发展及存在的问题
在煤矿中，煤流的运输一般在几百米到十几公里之间，因此它的运输系统要有多台胶带输送机、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，对其进行完善的管理和监控是现代矿井煤流运输迫切需要的一项技术。
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，对胶带输送机的集中控制系统也得到了飞速发展。从单台控制系统到多台的集中控制系统，有价格相对较贵的PLC构成的系统和低廉的单片机应用系统。目前，虽然市场上有着各式各样方案构成的集控系统，但发展的方向是一致的，那就是朝自动化、智能化、信息化的方向发展。
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。 目前对胶带输送机集中控制系统存在的主要问题有：
(1)在安全保护方面，为提高胶带输送机运行的可靠性，安全性，减少故障，提高效率，多种检测方法已应用于电动机、液力偶合器、减速器和胶带运行系统故障检测，但是这些系统是相互独立的。
(2)故障检测系统误报率高。误报将造成胶带输送机不应有的停机，使全矿井停产，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其他控制系统共享，不能与整个矿井信息系统的集成。视频监视系统不规，没有语音通讯功能，不能实现无人值守。
1.3 本课题研究的主要容
矿井生产自动化已经成为一种趋势，如何更好的实现矿井运输系统的集中安全控制管理是现在迫切解决的问题。而皮带机集中控制系统可实现对整个皮带机运输系统的遥测、遥信、遥控，提高生产效率、降低事故率，减少故障处理时间、减少现场操作人员、提高经济效益。本论文正是以此为目的，以新疆哈密煤矿主斜井与地面胶带输送机为背景，设计一种基于PLC的运输皮带和给煤机的集中控制系统。
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本次设计主要容如下：
(1)对胶带运输控制系统概述。
(2)以哈密煤矿主斜井与地面胶带输送机为背景，概述胶带输送机集中控制系统的功能，设计其系统结构，讨论要监控的故障对象、传感器配置及对故障的处理措施。
(3)胶带集控系统的硬件设计，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，进行及时的报警显示和记录。
(4)进行系统的软件设计，实现系统功能。
(5)最后分析控制系统产生干扰的原因，提出对应抗干扰措施。
(6)完成中英文翻译。
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