1、.畢業(yè)設(shè)計（論文）作業(yè)本摘要的運輸系統(tǒng)對保障礦井的正常生產(chǎn)起著非常重要的作用。為保證煤礦運輸系統(tǒng)的可靠安全運行，需要對帶式輸送機進行集中監(jiān)控。本文以何莊煤礦帶式輸送機為背景，設(shè)計了以PLC技術(shù)為核心的集中控制系統(tǒng)，提高了輸送系統(tǒng)的監(jiān)控水平。本文首先介紹了本次設(shè)計的背景，然后設(shè)計了帶式輸送機集中控制系統(tǒng)、參數(shù)檢測和故障保護裝置的結(jié)構(gòu)和控制功能，確定了各故障檢測傳感器的類型和安裝位置。在此基礎(chǔ)上，采用SIEMENS的S7-300系列PLC進行系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計，包括PLC模塊配置和外部連接、梯形圖編程等。最后，提出了PLC控制系統(tǒng)的主要干擾源，并設(shè)計了抗干擾措施。關(guān)鍵詞：帶式輸送機； S7-300；

2、集中控制系統(tǒng)目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc9191 1 簡介 PAGEREF _Toc9191 1 HYPERLINK l _Toc28307 1.1 簡介 PAGEREF _Toc28307 1 HYPERLINK l _Toc28280 1.2 帶式輸送機集中控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc28280 1 HYPERLINK l _Toc4408 1.2.1 帶式輸送機集中控制系統(tǒng)的重要性 PAGEREF _Toc4408 1 HYPERLINK l _Toc15130 1.2.2 集控系統(tǒng)發(fā)展及存在問題 PAGEREF _Toc15130 2 H

3、YPERLINK l _Toc23234 1.3 本研究的主要內(nèi)容 PAGEREF _Toc23234 3 HYPERLINK l _Toc26837 4集中控制系統(tǒng)總體設(shè)計 PAGEREF _Toc26837 HYPERLINK l _Toc26796 2.1 課題背景介紹 PAGEREF _Toc26796 4 HYPERLINK l _Toc22374 2.2 帶式輸送機 PAGEREF _Toc22374 4集中控制系統(tǒng)功能設(shè)計 HYPERLINK l _Toc15146 2.3 帶式輸送機 PAGEREF _Toc15146 5集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 HYPERLINK l _Toc2

4、0469 2.4 帶式輸送機集中控制系統(tǒng)的設(shè)備組成 PAGEREF _Toc20469 7 HYPERLINK l _Toc8576 2.4.1 皮帶輸送機 PAGEREF _Toc8576 7 HYPERLINK l _Toc19593 2.4.2 參數(shù)檢測及故障保護裝置 PAGEREF _Toc19593 8 HYPERLINK l _Toc15908 15簡要說明 PAGEREF _Toc15908 HYPERLINK l _Toc23584 2.4.4 人機界面HMI PAGEREF _Toc23584 19 HYPERLINK l _Toc2290 3 帶式輸送機集中控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

5、 PAGEREF _Toc2290 21 HYPERLINK l _Toc4250 3.1 SIMATIC S7-300 PLC 簡介 PAGEREF _Toc4250 21 HYPERLINK l _Toc10232 3.1.1 SIMATIC S7-300 PLC 簡介 PAGEREF _Toc10232 21 HYPERLINK l _Toc3281 3.1.2 模塊安裝 PAGEREF _Toc3281 22 HYPERLINK l _Toc31648 3.2 集中控制系統(tǒng)PLC的設(shè)計 PAGEREF _Toc31648 23 HYPERLINK l _Toc15505 3.2.1 C

6、PU PAGEREF _Toc15505 23的選擇 HYPERLINK l _Toc24909 3.2.2 數(shù)字模塊選擇 PAGEREF _Toc24909 25 HYPERLINK l _Toc19804 3.2.3 模擬量模塊選擇 PAGEREF _Toc19804 28 HYPERLINK l _Toc1947 3.2.4 功率模塊的選擇 PAGEREF _Toc1947 29 HYPERLINK l _Toc30218 3.3 西門子ET200M和PROFIBUS-DP總線 PAGEREF _Toc30218 31 HYPERLINK l _Toc18916 4 磁帶集中控制系統(tǒng)軟件

7、設(shè)計 PAGEREF _Toc18916 34 HYPERLINK l _Toc19667 4.1 集中控制流程圖 PAGEREF _Toc19667 34 HYPERLINK l _Toc29886 4.2 系統(tǒng)軟件實現(xiàn) PAGEREF _Toc29886 35 HYPERLINK l _Toc9798 4.2.1 控制方式選擇 PAGEREF _Toc9798 35 HYPERLINK l _Toc9094 4.2.2 模擬量處理 PAGEREF _Toc9094 37 HYPERLINK l _Toc3371 5 控制系統(tǒng)的抗干擾措施 PAGEREF _Toc3371 39 HYPERL

8、INK l _Toc10046 5.1 主要干擾源 PAGEREF _Toc10046 39 HYPERLINK l _Toc8819 5.2 抗干擾措施 PAGEREF _Toc8819 40 HYPERLINK l _Toc10555 6 總結(jié) PAGEREF _Toc10555 42 HYPERLINK l _Toc28059 參考文獻： PAGEREF _Toc28059 43 HYPERLINK l _Toc4225 附錄 PAGEREF _Toc4225 44 HYPERLINK l _Toc10541 至 PAGEREF _Toc10541 46.1簡介1.1簡介煤炭運輸是煤炭生

9、產(chǎn)過程中不可缺少的環(huán)節(jié)。礦山運輸線路較長，巷道條件多樣。如果運輸不暢，采礦工作或其他工作就無法進行，整個煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)就會癱瘓。礦山運輸機械的種類很多，根據(jù)作業(yè)方式的不同可分為連續(xù)作業(yè)和往返作業(yè)。連續(xù)運行運輸設(shè)備的特點是一旦啟動，即連續(xù)運行，無需任何操作。常見的帶式輸送機、鋼絲繩芯帶式輸送機、鋼絲繩牽引帶式輸送機等都屬于此類運輸設(shè)備。往返運輸設(shè)備的特點是在作業(yè)區(qū)間內(nèi)，以一定的方式，進行往返周期性作業(yè)，作業(yè)過程中需要反轉(zhuǎn)作業(yè)。機車運輸和單繩牽引運輸屬于此類運輸設(shè)備。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展和礦山生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，交通運輸系統(tǒng)也發(fā)生了不斷的變化和進步。運行、高速、大功率輸送）、自動化、高可靠性和安全

10、性能，確保礦山連續(xù)高效生產(chǎn)。礦用帶式輸送系統(tǒng)是由多條皮帶或煤倉重疊形成的煤流輸送系統(tǒng)，因此其基本輸送單元為單條帶式輸送機。皮帶輸送機是選煤寬的主要輸送設(shè)備，可用于物料的水平或傾斜輸送。由于輸送能力變化大，輸送距離長，貨物與輸送機無相對運動，運行時阻力小，帶式輸送機適應(yīng)性強，運行平穩(wěn)可靠，耗電量低，磨損小的零件。使用和維護方便的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于選煤廠。1.2 帶式輸送機集中控制系統(tǒng)1.2.1 帶式輸送機集中控制系統(tǒng)的重要性礦帶運輸系統(tǒng)是原煤運輸?shù)谋亟?jīng)之路，是礦山生產(chǎn)的重要組成部分，其安全高效運行備受關(guān)注。由于礦山皮帶運輸系統(tǒng)分布廣、信息分散、控制要求高，隨著礦山生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大和技術(shù)水平的不斷

11、提高，現(xiàn)代礦山也需要現(xiàn)代化管理，所以皮帶的控制交通系統(tǒng)和管理提出了更高的要求。過去，皮帶輸送機采用人工現(xiàn)場分站控制，即由司機在現(xiàn)場對每臺輸送機進行控制，是最原始的控制方式。這種控制方式是直接操作輸送機的控制開關(guān)，操作最簡單，不增加任何控制元件，維護工作量少，但需要的人員太多，而且每個司機的思想素質(zhì)和技術(shù)素質(zhì)參差不齊還有其他影響生產(chǎn)正常運行的事故。集中控制方式是在整個運輸線路上增加一套集中控制裝置，將控制機構(gòu)集中在控制室內(nèi)，由司機完成操作。這不僅節(jié)省了大量的司機人員，也為及時發(fā)現(xiàn)故障、縮短停機時間和全面自動化創(chuàng)造了條件。目前已成為礦用膠帶運輸?shù)闹饕刂品绞健?.2.2 集控系統(tǒng)發(fā)展及存在問題在煤

12、礦中，煤流的輸送一般在幾百米到十幾公里之間，因此其輸送系統(tǒng)需要由多臺皮帶機、給煤機、煤倉等組成，協(xié)調(diào)配合完成長途運輸任務(wù)。為保證運輸系統(tǒng)的安全可靠，提高運輸效率，對其進行完善的管理和監(jiān)控是現(xiàn)代礦山煤流運輸急需的一項技術(shù)。隨著礦山功能和規(guī)模的不斷擴大，計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新型工業(yè)控制器技術(shù)等新技術(shù)的應(yīng)用，帶式輸送機集中控制系統(tǒng)也得到了快速發(fā)展。從單個控制系統(tǒng)到多個集中控制系統(tǒng)，既有由相對昂貴的PLC組成的系統(tǒng)，也有低成本的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。目前市場上雖然有各種方案組成的各種集中控制系統(tǒng)，但發(fā)展方向是一致的，即向自動化、智能化、信息化方向發(fā)展。帶式輸送機的綜合自動化控制是整個礦山自動化控制的重要組

13、成部分。目前，帶式輸送機集中控制系統(tǒng)存在的主要問題有：( 1 )在安全防護方面，為提高帶式輸送機運行的可靠性和安全性，減少故障，提高效率，已將多種檢測方法應(yīng)用于電動機、液力偶合器、減速器和皮帶的故障檢測。操作系統(tǒng)。但是這些系統(tǒng)是相互獨立的。( 2 )故障檢測系統(tǒng)誤報率高。誤報會導(dǎo)致帶式輸送機過度停機，整個礦山停產(chǎn)，對礦山生產(chǎn)造成很大影響。(3)帶式輸送機的控制、運行、保護等信息不能很好地與礦山其他控制系統(tǒng)共享，不能與整個礦山信息系統(tǒng)集成。視頻監(jiān)控系統(tǒng)不規(guī)范，沒有語音通訊功能，不能無人值守。1.3 本研究的主要內(nèi)容礦山生產(chǎn)自動化已成為趨勢，如何更好地實現(xiàn)礦山運輸系統(tǒng)的集中安全控制管理是當前亟待解

14、決的問題。帶式輸送機集控系統(tǒng)可實現(xiàn)對整個帶式輸送機運輸系統(tǒng)的遙測、遙信和遙控，提高生產(chǎn)效率，降低事故率，減少故障處理時間，減少現(xiàn)場操作人員，提高經(jīng)濟效益。本論文的目的是以和莊煤礦主斜井和地面帶式輸送機為背景，設(shè)計一種基于PLC的輸送帶和給煤機集中控制系統(tǒng)。本次設(shè)計的主要內(nèi)容如下：( 1 )走帶控制系統(tǒng)概述。(2)以何莊煤礦主斜井和地面帶式輸送機為背景，總結(jié)了帶式輸送機集中控制系統(tǒng)的功能，設(shè)計了其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，討論了監(jiān)測的故障對象，傳感器配置及故障處理措施。(3)磁帶集控系統(tǒng)硬件設(shè)計、 S7-300 PLC模塊選型及外接設(shè)計。為了使集中控制系統(tǒng)更加完善，實現(xiàn)控制的可觀察性和清晰性，增加了觸摸屏設(shè)計。

15、可實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)及各種故障情況，并及時進行報警顯示和記錄。(4)進行系統(tǒng)的軟件設(shè)計，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。(5)最后分析控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因，提出相應(yīng)的抗干擾措施。.2 帶式輸送機集中控制系統(tǒng)總體設(shè)計2.1課題背景介紹何莊煤礦是一座年產(chǎn)45萬噸的中型煤礦。它采用皮帶輸送機和豎井箕斗作為主要運輸方式。其主要輸送系統(tǒng)包括皮帶機、機器、豎井箕斗、原煤帶、振動篩、細煤帶等。每臺皮帶機由電機驅(qū)動，正常運行速度為2m/s，其中振動篩為雙層，每條皮帶機設(shè)有跑偏、煤堆、冒煙、拉線急停、打滑、縱向撕裂等保護。煤炭由底部煤倉經(jīng)上部倉帶輸送至給煤機，再經(jīng)豎井箕斗提升至地面原煤帶。帶式輸送機集中控制系統(tǒng)的設(shè)計該帶式輸

16、送機集中控制系統(tǒng)的功能如下：(1)系統(tǒng)具有集中控制、本地控制和維護三種工作模式。系統(tǒng)一般工作在集中控制工作模式。生產(chǎn)線形成時，機器根據(jù)前后鎖定關(guān)系自動啟停，同時檢測各檢測、保護設(shè)備的狀態(tài)；在本地工作模式下運行時，操作人員手動操作按鈕啟動/停止膠帶機，但所有防護設(shè)備都投入使用；運行維護工作模式時，操作人員手動啟動/停止膠帶，保護設(shè)備可選擇性投入使用。在維護模式下，我們讓磁帶低速運行。工作模式的改變只能在帶式輸送機不運行時進行。帶式輸送機運行時，不能改變其工作方式；(2)在程序設(shè)計中，自動保持報警停機等故障信號，即一旦發(fā)出故障信號，即使維修后信號消失，計算機仍保持信號故障狀態(tài)，復(fù)位指令可清除故障保

17、持信號；（3）帶式輸送機按逆煤流啟動，沿煤流延時停止，并具有阻塞功能；(4)系統(tǒng)具有皮帶機低速打滑、機頭煤堆、超溫噴淋、冒煙、超溫滾筒、沿線急停、跑偏等多種保護。下面簡要介紹其信號發(fā)生后的動作：一個。拉動開關(guān)：信號發(fā)出后立即發(fā)出急停指令。系統(tǒng)可以識別出哪個急停開關(guān)在動作，并對拉動開關(guān)發(fā)出聲光報警。灣。堆煤：信號發(fā)出后，執(zhí)行堆煤聲光報警指令和急停指令。C。偏差：信號發(fā)出后，執(zhí)行偏差聲光報警指令，為一級動作。當報警時間超過一定時間時，同時執(zhí)行急停命令，屬于秒級動作。d。滑;信號發(fā)出后，執(zhí)行打滑聲光報警指令，再執(zhí)行急停指令。e.超速：信號發(fā)出后，執(zhí)行超速聲光報警和急停指令。F。斷帶：信號發(fā)出后，執(zhí)行

18、斷帶聲光報警和急停命令。G。縱撕：信號發(fā)出后，執(zhí)行縱撕聲光報警和急停指令。H。滾筒超溫：信號發(fā)出后，執(zhí)行滾筒超溫聲光報警、灑水指令、急停指令。一世。煙霧：信號發(fā)出后，執(zhí)行煙霧聲光報警、灑水指令、急停指令。（5）設(shè)備故障及工藝參數(shù)異常實時報警，并有聲光提示，系統(tǒng)狀態(tài)對齊顯示，維護更方便。（6）可配合工業(yè)電視系統(tǒng)，實時監(jiān)控皮帶機關(guān)鍵部位的運行情況，確保人員和設(shè)備的安全；具有呼叫和管理通訊功能，基本實現(xiàn)無人值守操作。帶式輸送機現(xiàn)場控制箱設(shè)有啟停和啟動報警按鈕。設(shè)備啟動前，發(fā)出警告信號，提醒相關(guān)人員立即遠離設(shè)備；該站點可以隨時停止。如果設(shè)備由集中控制啟動，控制系統(tǒng)將連接到現(xiàn)場。停機信號后，可進行緊急停

19、機處理，實現(xiàn)故障停機操作。(8)具有聯(lián)網(wǎng)功能，可與全礦自動監(jiān)控系統(tǒng)可靠連接，實現(xiàn)全局監(jiān)控。2.3 帶式輸送機集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計本次設(shè)計共有7條帶需要集中控制，每條帶分布廣泛，現(xiàn)場控制點分散，現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣。因此，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術(shù)，形成主從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)工藝流程劃分，系統(tǒng)采用PLC作為控制主站，遠程I/O ET200M作為從站，共7個從站，節(jié)省了大量的電纜和其他材料。該系統(tǒng)由集中控制臺、PLC控制柜、觸摸屏、本地盒、各種保護傳感器和執(zhí)行器組成。在一個系統(tǒng)中完成多條皮帶、多臺設(shè)備的全過程控制和監(jiān)控，形成完整的集中控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示。圖2-1 系統(tǒng)結(jié)

20、構(gòu)圖以SIEMENS公司S7-300系列PLC為核心控制裝置，具有防潮、抗干擾能力強、易于擴展、基本免維護，實現(xiàn)與上位機通訊，檢測傳感器信號以及循環(huán)掃描方式的受控設(shè)備。下達程序指令，完成對皮帶機的集中監(jiān)控，使各條皮帶協(xié)調(diào)完成工作。 PLC控制柜由S7-300 PLC模塊、接線端子、電源模塊、變壓器及各種模塊組成；中央控制臺和觸摸屏為人機通訊界面，控制臺面板上設(shè)有各帶式輸送機的啟停控制按鈕、總啟動、總停止按鈕、啟動警告按鈕、集中控制/就地/檢修開關(guān)工作模式，系統(tǒng)急停按鈕；觸摸屏詳細顯示每條皮帶和給煤機的運行狀態(tài)，同時顯示皮帶上各種保護傳感器的所有動作和故障位置。就地控制箱上有控制帶的啟停按鈕和急

21、停按鈕。該部分配備SIMATIC ET200M遠程I/O，完成現(xiàn)場皮帶的數(shù)據(jù)采集和控制。每個遠程 I/O 站可處理 256 個開關(guān)量或 64 個模擬量，與 CPU 的通信速率高達 12Mbps，通信距離可達 1200 米。 ET200M 遠程單元通過 IM153-2 總線接口模塊連接到 PROFIBUS 總線。2.4 帶式輸送機集中控制系統(tǒng)的設(shè)備組成帶式輸送機集中控制系統(tǒng)主要由PLC、人機界面等組成，主要控制帶式輸送機、各種參數(shù)檢測和故障保護裝置，并在觸摸屏上顯示各種信息。下面我們詳細介紹集中控制系統(tǒng)的各個部分。2.4.1 皮帶輸送機帶式輸送機是以皮帶為牽引機構(gòu)和承載機構(gòu)的連續(xù)輸送機械，又稱帶

22、式輸送機。廣泛用于礦山物料輸送，特別是煤炭輸送。帶式輸送機主要由以下主要部件組成：傳動裝置、皮帶、機架、托輥、托輥、張緊裝置、清掃器、裝卸裝置等。1-膠帶； 2-驅(qū)動滾筒； 3-尾輥； 4-上托輥； 5-下托輥；6-擰緊裝置； 7-送料裝置； 8-卸料裝置； 9幀圖 2-2 皮帶輸送機帶式輸送機的基木結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。皮帶1繞過驅(qū)動輥2和尾輥3形成無級循環(huán)牽引機構(gòu)。在輥子2和3之間的框架上，托輥4和5安裝在一定距離處，以支撐承載材料的帶段。 （重段）和空帶段（空段），驅(qū)動輥由電機通過減速機驅(qū)動，膠帶與輥之間的摩擦使膠帶運動。膠帶上的材料隨膠帶移動。當皮帶繞驅(qū)動滾筒運行時，物料在重力和離心力的

23、作用下被排入卸料漏斗8（卸料裝置）。小車及其上附著的重物是皮帶輸送機的張緊裝置，其作用是通過安裝在小車上的尾輥使皮帶處于張緊狀態(tài)。這樣，兩個托輥之間的膠帶伸出量就不會太大，驅(qū)動輥也能有足夠的牽引力傳遞給膠帶。膠帶通過驅(qū)動輥和尾部換向輥形成環(huán)形帶。上、下兩股膠帶分別由上、下托輥支撐。帶式輸送機的傳動裝置一般位于輸送帶的頭部、中部或尾部，是帶式輸送機的重要組成部分。傳動裝置一般由驅(qū)動裝置和傳動輥組成。驅(qū)動裝置一般由電動機、液力偶合器、減速機、制動輪、傳動輥等組成。輸送機的驅(qū)動包括單輥驅(qū)動和多輥驅(qū)動。一般多采用單輥驅(qū)動，功率大時可采用多輥驅(qū)動。多輥驅(qū)動的優(yōu)點是可以傳遞更大的動力，帶動更大的負載，減少

24、輸送帶的受力；它的缺點是可能會出現(xiàn)功率不平衡的問題，從而增加電機的待機功率。本項目中的皮帶輸送機均采用單輥單電機驅(qū)動。帶式輸送機向上輸送物料的傾角不宜過大，輸送煤炭時的傾角一般為18 -2l O。向下輸送的傾角一般在150 以下。高于這些值，傳輸材料和膠帶之間將發(fā)生相對運動，導(dǎo)致材料滑動。因此，在輸送高度相同的情況下，帶式輸送機所需的種植面積或生長長度較大。2.4.2 參數(shù)檢測及故障保護裝置為了實時掌握帶式輸送機的運行狀態(tài)，需要對其速度、滾筒溫度等一些參數(shù)進行檢測。皮帶輸送機在輸送過程中難免會出現(xiàn)一些故障。如果這些故障處理不當，可能會引發(fā)更大的事故，給生產(chǎn)造成重大損失。因此，需要對帶式輸送機的

25、參數(shù)進行檢測并采取相應(yīng)的防護措施。下面簡單介紹一些帶式輸送機的常見故障及其參數(shù)的檢測。2.4.2.1 偏差近年來，帶式輸送機在運行中最常見的故障是輸送機跑偏。如果處理不當，由于輸送帶邊緣與托輥或框架之間的劇烈摩擦，輸送帶邊緣的保護層很快就會磨損。如果脫落，帶芯會因潮濕大氣的侵蝕而迅速損壞，還可能撕裂輸送帶，造成斷帶事故；此外，當皮帶嚴重跑偏時，也會造成煤炭向外散落，造成浪費。因此，防護輸送帶跑偏是帶式輸送機運行和防護中的一個重要問題。皮帶輸送機跑偏的根本原因是輸送帶在運行過程中橫向受力不平衡。主要有以下幾個原因： （ 1 ）安裝質(zhì)量原因： a框架和滾筒未調(diào)整為平直；灣。托輥軸線不垂直于輸送帶中

26、心線； C。車架與地面的連接強度不夠，車架不穩(wěn)定； d 導(dǎo)流槽和出料槽導(dǎo)流板安裝不正確，受力不均。 (2)輸送帶質(zhì)量的原因： a輸送帶接頭與中心線不平直；灣。傳送帶邊緣呈“S ”形。 (3)裝載質(zhì)量原因：裝載點不在傳送帶中心。 (4)維修質(zhì)量原因：滾筒清洗不干凈，造成直徑不一。兩種主要解決輸送帶跑偏的方法滾輪（安裝有下膠帶）進行自動跑偏調(diào)整。為實現(xiàn)無人值守操作，大多采用可自動調(diào)節(jié)的托輥。為了實時監(jiān)控輸送帶是否跑偏，一般在鼻帶、中帶和尾帶最容易跑偏的地方安裝一對防跑偏保護裝置。本設(shè)計采用煤科院自動化研究所KG1007A-2型膠帶二次防跑偏開關(guān)，通過連接相鄰拉線的急停開關(guān)傳遞跑偏信號。皮帶正常工作

27、時，偏轉(zhuǎn)開關(guān)的探桿處于垂直位置。當皮帶發(fā)生偏差時，皮帶接觸到偏差開關(guān)的探桿，帶動探桿的軸轉(zhuǎn)動。這時，與探桿固定在軸上的凸輪也同時轉(zhuǎn)動。偏置信號。圖 2-3 偏差開關(guān) 圖 2-4 速度傳感器KG1007A-2型膠帶防跑偏開關(guān)是一種本質(zhì)安全型電氣設(shè)備，用于有瓦斯和礦塵爆炸危險的煤礦。體積比較小，重量輕，密封性能好；接觸動作后，探桿仍有較大的旋轉(zhuǎn)緩沖角。探棒配有尼龍滾動護套，避免探棒與膠帶發(fā)生摩擦，使其自身難受。損壞，輸出開關(guān)信號。它的旋轉(zhuǎn)角度可以通過改變微調(diào)開關(guān)的位置來改變。在本設(shè)計中，我們要求將偏差信號致給PLC，在出現(xiàn)一級偏差時發(fā)出聲光報警；當出現(xiàn)秒級偏差時，PLC發(fā)出急停指令和語音報警。同時

28、，觸摸屏故障定位指示燈亮，緊急停車報警啟動。 .KG1007A-2防跑偏開關(guān)如下：帶偏開關(guān)型號：KG1007A-2型外殼防護等級：IP54觸點容量AC380V、DC220V、5A，在煤礦使用時必須接本安電路。作用時探棒旋轉(zhuǎn)角度：25（一級） 40（二級）進線外徑：612mm，兩個出線重量：2kg2.4.2.2速度檢測為了檢測皮帶打滑、超速和皮帶斷裂，需要知道皮帶的運行速度，所以我們?yōu)槊織l皮帶設(shè)置了一個速度傳感器來檢測皮帶的速度。本設(shè)計選用聯(lián)力的KJ5007A速度傳感器，輸出頻率信號，幅度5V，頻率f=200V（V為膠帶速度值），輸出電流信號420mA。其工作原理是：帶式輸送機運行時，由靠近膠帶

29、的滾筒帶動測速傳感器帶動轉(zhuǎn)盤（帶齒槽）在光電傳感器的凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動，光路光電傳感器由齒槽控制，輸出相應(yīng)的方波頻率信號，將頻率信號整形放大后，再經(jīng)過頻率/電壓和電壓/電流轉(zhuǎn)換，輸出4-20mA的電流信號。圖2-5 速度檢測傳感器部分電路框圖2.4.2.3 打滑由于皮帶輪上的摩擦牽引力降低、過載或皮帶卡住，驅(qū)動皮帶輪打滑。摩擦牽引力降低的原因是輸送帶或滾筒被泥漿弄濕，輸送帶受力降低。使用自調(diào)節(jié)張緊裝置是防止驅(qū)動滾筒打滑的有效方法。滾筒連續(xù)打滑不糾正，會導(dǎo)致輸送帶著火，引發(fā)重大火災(zāi)事故。使用阻燃輸送帶，驅(qū)動滾筒的不斷打滑也會造成煙霧污染空氣。因此，設(shè)置了防滑裝置，自動監(jiān)控調(diào)整或停止。在本次設(shè)計中，我們沒

30、有選擇專門的打滑檢測傳感器，而是通過檢測膠帶的速度并將膠帶的速度與滾筒的速度進行比較來實現(xiàn)的。理論上，我們將皮帶的實際運行速度與滾筒的實際速度進行比較，但在實踐中，當滾筒的速度不容易獲得時，我們可以將皮帶的實際速度與額定速度進行比較滾筒監(jiān)控驅(qū)動滾筒和傳送帶。當檢測到輸送帶速度打滑率大于等于8%時，立即發(fā)出聲光報警：當測得的輸送帶速度打滑率大于等于8%且運行時間大于大于等于 20 秒時，皮帶輸送機和給煤機緊急停機，并發(fā)出聲光報警；或當實測輸送機速度滑移率大于等于12%且運行時間大于等于5秒時，皮帶機將停止。具有給煤機急停、聲光報警。2.4.2.4 超速當磁帶負載突然變輕或磁帶突然斷裂時，磁帶的運

31、行速度會立即增加。膠帶的正常運行速度為2m/s。如果速度太高，會對磁帶旁邊的礦工造成危險。同時，如果膠帶旁邊有尖銳的物體，可能會導(dǎo)致膠帶斷裂，造成重大事故。同上，我們在這個設(shè)計中沒有使用特殊的超速傳感器。通過將皮帶速度與設(shè)定值進行比較，可以判斷皮帶是否超速。當皮帶速度達到標準皮帶速度的105%時，發(fā)出聲光報警，緊急命令皮帶停機，標準皮帶速度為2m/s。2.4.2.5 皮帶斷裂從大量的皮帶斷裂事故分析可以看出，皮帶輸送機皮帶斷裂的原因如下：(1)齒輪減速器損壞、液力偶合器噴液或電機反轉(zhuǎn)；（2）輸送帶接頭質(zhì)量問題；（3）運輸過程中因涉及其他事物而使運輸負荷突然增加的；(4)啟停時應(yīng)力變化大；（5）

32、輸送帶本身質(zhì)量不夠好，輸送帶使用壽命過長，輸送帶長期超載，日常維護不到位；(6)物料分布不均勻，輸送帶跑偏。為了防止這些原因造成的皮帶斷裂事故，除了人工檢查和維護外，沿輸送機布置皮帶斷裂保護裝置尤為重要。因為它可以避免意外事故，隨時待命。在無法確定滾筒實際速度的情況下，我們通過檢測皮帶線速度與滾筒額定線速度的差值來判斷皮帶是否斷裂。當差值大于設(shè)定值時，發(fā)出斷帶信號，同時命令皮帶急停和停止給煤。機，聲光報警。2.4.2.6 煤堆傳感器當煤倉有大塊煤塊堵塞煤倉漏水時，煤流將被堵在煤倉內(nèi)，無法進入膠帶。因為煤倉很大，如果沒有人發(fā)現(xiàn)煤倉堆滿了，煤倉里的煤就會越堆越多。最終，將不得不耗費大量的人力物力，

33、將大量堵在煤倉中的煤炭挖出來，同時所有的運輸系統(tǒng)都將停止運轉(zhuǎn)。下。這不僅浪費了時間，降低了工作效率，而且耗費了大量的人力物力，增加了煤炭的生產(chǎn)成本。因此，增加了煤堆傳感器，及時報警危險煤位，以處理煤倉中堵塞的煤。在本設(shè)計中，我們使用了自動化研究所的材料檢測傳感器。 KG1006系列材料檢測傳感器包括KG1006A型和KG1006C型，適用于煤炭、冶金、化工、建材等功能性行業(yè)的惡劣環(huán)境。主要目的是監(jiān)測料倉的物料高度；檢測輸送溜槽的堵塞或積點。傳感器可延時動作，延時時間可調(diào)，避免大塊物料沖擊造成誤動作。這里我們選擇KG1006A型，輸出接點容量AC220V，1A，阻性負載；延時時間0.460s可調(diào)

34、，瞬時復(fù)位，輸出開關(guān)信號。煤堆傳感器一般安裝在機頭下方的合適位置，不易被水和煤塵損壞或污染。應(yīng)保證正常煤流時不誤操作，不因機器振動而誤操作，不因滴水或煤塵堆積而誤操作，大塊煤矸石碰撞后不損壞。2.4.2.7煙霧探測傳感器由于打滑摩擦等原因，當膠帶機的滾筒上升到一定溫度時，膠帶就會被點燃，所以我們在滾筒上設(shè)置了煙霧傳感器，當煙霧濃度大于一定值時，會發(fā)出警報信號。煙霧傳感器可分為離子煙霧型和光電煙霧型兩種，但無論是離子型還是光電型，它們都有一個共同的特點，那就是機電一體化。目前大部分煙霧傳感器采用金屬镅離子探測器，由不銹鋼外殼組成。在本設(shè)計中，我們使用了自動化研究所的 KGN1-1 煙霧傳感器，它

35、對礦井使用是本質(zhì)安全的。用于監(jiān)測煤礦機械摩擦、電纜發(fā)熱、地下天然煤層等引起的火災(zāi)事故。開關(guān)輸出 0/5mA。量信號，紅色LED電量指示，報警時閃爍，頻率1Hz 。當檢測到煙霧濃度超過設(shè)定值時，發(fā)出灑水指令，啟動灑水裝置對主滾筒進行降溫和滅火，并進行聲光報警。煙感器應(yīng)懸掛在輸送機頭風向后方2-3米處，以保證因摩擦產(chǎn)生煙霧時主滾筒立即動作。如果風速超過5m/s ，應(yīng)根據(jù)實際情況安裝擋風玻璃。為保證煙感器的正常工作，必須定期對其進行清潔和清潔。2.4.2.8拉線急停開關(guān)帶式輸送機在運行過程中，總會有一些不受監(jiān)控的、非常糟糕的事情發(fā)生。當遇到這樣的緊急情況時，可以使用手動拉線急停開關(guān)，使輸送帶在緊急情

36、況下停止，避免發(fā)生重大事故。 .我們使用自動化研究所的KG9001A-C編碼拉繩急停鎖定開關(guān)，可作為輸送機沿線的電纜接線盒，并帶有故障定位識別電路，可識別各種故障和故障位置。沿輸送機長度方向布置的跑偏、縱向撕裂等保護裝置（或其他傳感器），以及啟動和接觸警告信號器都可以通過它們連接到監(jiān)控系統(tǒng)。拉線急停開關(guān)沿輸送帶安裝，一般每隔80-100米，應(yīng)安裝在便于觀察和操作的地方。圖 2-6 煙霧傳感器 圖 2-7 拉線急停開關(guān)KG9001A-C拉線急停開關(guān)技術(shù)參數(shù)如下：張力 15020N行程810mm手動復(fù)位工作電壓為DC1015V。在煤礦使用時，必須連接到本安電路。監(jiān)測狀態(tài)下工作電流不大于0.1mA；

37、動態(tài)不大于40mA輸出信號 2 集電極開路輸出位置識別地址 063進線外徑KG9001A-C 兩側(cè)出線口（ 2 ） 1520mm；下出線口( 4 ) 612mm出廠時拉繩配置長度為235m外殼防護等級IP54重量 7.5kg2.4.2.9紅外溫度傳感器由于滾筒與膠帶之間的摩擦，當滾筒溫度過高時，膠帶會起火。因此，我們需要時時監(jiān)測滾筒的溫度，并在溫度達到一定值時報警。溫度傳感器可分為接觸式和非接觸式兩大類。目前廣泛使用的是接觸式，而非接觸式測量是通過檢測被測物體發(fā)出的紅外線來測量溫度。根據(jù)課題項目的具體要求，被測物體為轉(zhuǎn)鼓表面，接觸式溫度傳感器測量誤差過大，響應(yīng)時間過長，溫度變化的傳遞完全依賴以

38、空氣為介質(zhì)進行熱交換，所以接觸式測量不適合這種設(shè)計。為此，選用RAYTEK非接觸式紅外熱敏元件作為測溫元件。溫度傳感器的輸出信號為010V的模擬電壓信號，測量范圍為-32535度。具有響應(yīng)速度快、測量精度高、安裝維護方便等特點。我們將檢測到的紅外溫度與設(shè)定值進行比較。當溫度大于設(shè)定值時，會發(fā)出報警指令，并啟動灑水閥灑水降溫。一般情況下，我們的設(shè)定值應(yīng)該根據(jù)周圍環(huán)境的情況來考慮，比如：膠帶的生產(chǎn)材料、著火點等。2.4.2.10縱向撕裂檢測鋼絲芯帶式輸送機以其強度高、輸送量大、輸送距離遠等優(yōu)點受到各企業(yè)的青睞，也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。它具有高強度，因為許多鋼絲繩縱向排列在頂部，但在其寬度上的抗拉

39、強度非常低。因此，也正是因為這個特點，才容易發(fā)生縱向撕裂事故，一旦事故發(fā)生，將造成非常重大的經(jīng)濟損失。即使能修好，也會浪費很長時間，給生產(chǎn)造成損失。縱向撕裂的原因有很多，主要包括：輸送帶中插入了一些料棒；大塊長矸石落在傳送帶上；框架上的一些緊固件懸掛傳送帶；各種線鉤帶住傳送帶等。就發(fā)生縱向撕裂的位置而言，大部分都在裝載點處，因此縱向撕裂檢測傳感器一般放置在裝載點前10m處。輸送帶縱向撕裂事故如此嚴重，因此提出了多種檢測和監(jiān)控裝置。下面我們收集各種資料，詳細介紹幾種常見的類型。由于輸送帶撕裂后性能特點不同，使用哪種裝置進行檢測要視具體情況而定，一般應(yīng)同時使用幾種裝置，以防止發(fā)生重大事故。(1)

40、檢漏儀。當傳送帶撕裂時，物料會通過裂縫落到下面的托盤上。根據(jù)平衡原理，當物料的重量超過配重的重量時，裝置繞支點轉(zhuǎn)動，迫使限位開關(guān)動作（圖2-8）。這種檢測裝置結(jié)構(gòu)比較簡單，檢測方便，但只能在物料落下后檢測。1空帶； 2托盤； 3支點：4平衡重； 5攜帶帶圖 2-8 泄漏檢測器(2) 帶寬檢測器。它采用與輸送帶邊緣接觸的檢測輥或超聲波測距來檢測輸送帶寬度。這樣就避免了上述檢漏儀的錯誤。當輸送帶寬度變小時，兩個檢測輥之間的距離變小，撕裂帶的信息通過萬向節(jié)傳遞給開關(guān)，開關(guān)控制電機停止。此外，帶寬檢測裝置與時間繼電器配合使用。接收到信號后，會等待一段時間再發(fā)出動作指令，區(qū)分是傳送帶撕裂還是邊緣撕裂。(

41、3)超聲波檢測器。在輸送帶容易撕裂的輥子之間安裝能產(chǎn)生超聲波的波導(dǎo)，產(chǎn)生超聲波，經(jīng)檢測器檢測后發(fā)出。輸送帶正常運行時，超聲波收發(fā)正常，發(fā)出正常信號；如果輸送帶撕裂，波導(dǎo)彎曲損壞，此時的波收發(fā)狀態(tài)不同，發(fā)出輸送帶縱向撕裂信號。停止輸送機，防止輸送帶縱向撕裂繼續(xù)擴大。(4) 振動檢測器。它的激振器是一個偏心圓盤，安裝在兩個承載托輥之間的傳送帶空載邊緣。振動接收器安裝在傳送帶的另一側(cè)，通過自由旋轉(zhuǎn)的滾筒與傳送帶接觸。帶式輸送機運行時，偏心激振器使輸送帶產(chǎn)生橫向受迫振動，振動接收器受輸送帶振動的影響，向放大器發(fā)出信號。當輸送帶縱向撕裂時，振動接收器會再次受到振動的影響，輸出信號相應(yīng)減弱，放大器發(fā)出信號

42、，繼電器動作，帶式輸送機停止。在本設(shè)計中，我們選擇使用 DJSBA-1 縱向撕裂傳感器。 DJSBA-1型縱向撕裂傳感器是本安型礦用防爆型，適用于有瓦斯、煤塵等爆炸性氣體的煤礦井下。安裝在傳送帶下方，靠近下料點。當膠帶縱向撕裂時，物料灑在傳感器上，當物料超過設(shè)定重量（ 0.2kg ）時，傳感器向主控系統(tǒng)發(fā)出動作信號，立即停機并聲光報警。2.4.3 PLC簡要說明隨著微處理器、計算機和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機控制已廣泛應(yīng)用于各個工業(yè)領(lǐng)域。可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）是一種基于微處理器的通用工業(yè)控制設(shè)備。 1987年，美國電氣制造商協(xié)會（NE

43、MA）定義了可編程控制器：可編程控制器是帶有指令存儲器的輸入輸出接口，可以是數(shù)字的也可以是模擬的，主要以位運算為基礎(chǔ)，可以完成。邏輯、順序、計時、計數(shù)和算術(shù)功能，用于控制機器和生產(chǎn)過程的自動控制裝置。可編程邏輯控制器，簡稱PLC，應(yīng)用范圍廣、功能強大、使用方便，已成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。 PLC已廣泛應(yīng)用于各種機械設(shè)備和生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)，PLC在其他領(lǐng)域的應(yīng)用，如民用和家庭自動化設(shè)備也發(fā)展迅速。(1) PLC的系統(tǒng)構(gòu)成PLC的硬件系統(tǒng)由CPU、I/O擴展機和外部設(shè)備組成。如圖 2-9 所示。西門子PLC以其極高的性價比在我國占有很大的市場份額，在我國各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。本

44、設(shè)計采用的S7-300為模塊化PLC，主要由機架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通訊處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成。各種模塊安裝在機架上。 .通過CPU模塊或通訊模塊上的通訊接口，PLC連接到通訊網(wǎng)絡(luò)，可以與計算機、其他PLC或其他設(shè)備進行通訊。與繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC可以認為是由輸入部分、控制部分和輸出部分組成，但它使用大規(guī)模集成電路微處理器和存儲器來代替繼電器控制電路。并存儲在程序中實現(xiàn)。我們可以認為PLC的等效電路如下：輸入部分：用于接受外部輸入信號，連接外部輸入設(shè)備。它可以相當于一個由外部用戶輸入設(shè)備控制的繼電器線圈（輸入繼電器）。控制部分：相當于內(nèi)部邏輯控制的一個線圈

45、，該觸點可用于驅(qū)動外部輸出設(shè)備的繼電器。輸出部分：用于連接外部輸出設(shè)備。電源電源擴展機架接觸器電磁閥電 源 模 塊接 口 模 塊輸入模塊輸出模塊CPU模塊通信接口其它設(shè)備其它PLC計算機選擇開關(guān)指示燈限位開關(guān)電源按鈕圖2-9 PLC控制系統(tǒng)示意圖(2)PLC的工作原理CPU 中的程序分為操作系統(tǒng)和用戶程序。操作系統(tǒng)用于處理諸如啟動PLC、刷新輸入/輸出過程映像區(qū)、調(diào)用用戶程序、處理中斷和錯誤、管理存儲區(qū)和通信等任務(wù)。用戶程序由用戶生成，用于實現(xiàn)用戶所需的自動化任務(wù)。 STEP7 將用戶編寫的程序和程序所需的數(shù)據(jù)放在塊中。功能塊 FB 和功能 FC 相當于用戶編寫的子程序。系統(tǒng)功能SFC的系統(tǒng)功

46、能塊SFB是操作系統(tǒng)提供給用戶的標準子程序。 ，這些塊也通常稱為邏輯塊。PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式，也稱為掃描工作方式。 OB1是循環(huán)處理的組織塊，相當于用戶程序的主程序。它可以調(diào)用其他塊或被中斷程序（組織塊）中斷。當 PLC 上電或從 STOP 模式切換到 RUN 模式時，CPU 執(zhí)行啟動操作，清除不具有保持功能的位存儲器、定時器和計數(shù)器，清除中斷堆棧和塊堆棧，復(fù)位保存的硬件另外，用戶編寫的“系統(tǒng)啟動組織塊”O(jiān)B100應(yīng)執(zhí)行一次，完成用戶指定的初始化操作，然后進入周期性循環(huán)操作。循環(huán)程序處理可能會被某些事件中斷。如果發(fā)生中斷事件，當前正在執(zhí)行的塊將停止執(zhí)行，并調(diào)用分配給該事件的組織塊。

47、組織塊執(zhí)行完成后，被中斷的塊會從被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行。在PLC內(nèi)存中，設(shè)置了一個區(qū)域來存儲輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別存儲在輸入過程映像區(qū)和輸出過程映像區(qū)。 PLC梯形圖中的其他編程元素也有相應(yīng)的圖像存儲區(qū)。在循環(huán)程序處理中，CPU 并不直接訪問 I/O 模塊中的輸入地址區(qū)和輸出地址區(qū)，而是訪問 CPU 部分的過程映像區(qū)。在讀取輸入模塊階段，PLC 讀取所有外部輸入電路的開/關(guān)狀態(tài)，作為輸入過程映像區(qū)。在寫入輸出模塊的階段，CPU 將輸出過程映像區(qū)的狀態(tài)傳送到輸出模塊。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號的狀態(tài)發(fā)生變化，輸入過程映像位的狀態(tài)也隨之變化，在下一個周期的輸入模塊階段可以讀取輸入信

48、號變化后的狀態(tài)字掃描周期。PLC 用戶程序由多個指令組成，這些指令在內(nèi)存中按順序排列。當沒有跳轉(zhuǎn)指令和塊調(diào)用指令時，CPU從第一條指令開始，依次執(zhí)行用戶程序，直到用戶程序結(jié)束。執(zhí)行指令時，從輸入過程映像區(qū)或其他存儲區(qū)中讀出相關(guān)編程元素的0和1狀態(tài)，并根據(jù)指令要求進行相應(yīng)的邏輯運算，并將運算結(jié)果寫入對應(yīng)的存儲區(qū)域。 ，因此，每個編程元素的內(nèi)存區(qū)域（輸入過程映像區(qū)域除外）的內(nèi)容將隨著程序的執(zhí)行而改變。圖2-10 PLC輸入輸出處理規(guī)則(3) PLC的特點a靈活多用在繼電器控制系統(tǒng)中，使用的控制裝置是大量的繼電器。整個系統(tǒng)是按照設(shè)計的電氣控制圖，通過接線、焊接、固定等方式手工組裝而成。這個過程既費時

49、又費力。如果因為工藝稍有改動需要改變電控系統(tǒng)，就將整個原電控系統(tǒng)全部拆除，重新進行布線、焊接、固定等工作，消耗大量人力、物力和時間。 PLC通過內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能。如果需要改變控制功能，只需要修改程序和少量接線即可。而且，同一個PLC也可以用于不同的控制對象，通過改變軟件可以實現(xiàn)不同的控制要求。因此，PLC具有很大的靈活性和通用性，結(jié)構(gòu)形式多樣，可適用于各種規(guī)模和不同的工控要求。b 可靠性高，抗干擾能力強可靠性是工業(yè)控制設(shè)備的一個重要指標。因此，要求在各種惡劣的工作環(huán)境和條件（如電磁干擾、灰塵等）下可靠工作，以盡量減少故障率。 PLC具有高可靠性和抗干擾能力，在繼電器-接觸器控制系統(tǒng)中不

50、會出現(xiàn)接線老化、脫焊、接觸電弧等現(xiàn)象，因此被稱為“專為適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境而設(shè)計的計算機”。c編程簡單好用PLC采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程，易于掌握。目前大部分PLC采用梯形圖語言編程方式，既繼承了繼電器控制電路清晰直觀的感覺，又兼顧了電氣技術(shù)人員的閱讀習慣和實際應(yīng)用。電工編程簡單，程序修改靈活方便。與匯編語言相比，這種面向控制過程、面向問題的編程方式增加了解釋器和程序執(zhí)行時間，但對于大多數(shù)機電控制設(shè)備來說，PLC的控制速度還是足夠快的。另外，PLC的I/O接口可以直接與控制現(xiàn)場的用戶設(shè)備連接。如繼電器、接觸器、電磁閥等，驅(qū)動能力強。d 簡單接線PLC只需要將輸入設(shè)備（如按鈕、開

51、關(guān)等）與輸入端子連接，輸出設(shè)備（如接觸器、電磁閥等）與輸出端子連接即可。接線非常簡單，只需最少的努力。強大的功能PLC不僅具有條件控制、定時、計數(shù)、步進等控制功能，還可以完成A/D。 D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理到網(wǎng)絡(luò)與通訊、生產(chǎn)過程監(jiān)控等。因此，PLC不僅可以控制開關(guān)量，還可以控制模擬量。可以控制單臺機器和一條生產(chǎn)線，也可以控制一組機器和多條生產(chǎn)線。可用于現(xiàn)場控制或遠程控制。它既可以控制簡單系統(tǒng)，也可以控制復(fù)雜系統(tǒng)。f 體積小、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體化PLC具有體積小、重量輕、功耗低的特點。由于PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計的專用計算機，其結(jié)構(gòu)緊湊耐用，具有很強的可靠性和抗干擾能力，易于嵌入

52、機械設(shè)備部門。因此，PLC被廣泛應(yīng)用于機電一體化產(chǎn)品中。2.4.4 人機界面人機界面是操作者與PLC進行對話和交互的接口設(shè)備。近年來，人機界面的應(yīng)用越來越廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)不可缺少的設(shè)備之一。這里我們選擇觸摸屏和控制臺。觸摸屏用于監(jiān)控帶式輸送機的運行狀況。觸摸屏可以監(jiān)控皮帶機的速度、電纜的急停、跑偏開關(guān)的動作位置等各種保護情況，顯示皮帶機的正常運行情況和各種故障狀態(tài)。通過操作臺上的各種控制按鈕，可以選擇工作模式，就地控制皮帶機。圖2-11和圖2-12為本次設(shè)計的操作臺和本地控制箱面板。圖2-11 操作臺圖2-12 本地控制箱面板觸摸屏技術(shù)是指用戶用手指輕輕觸摸電腦顯示屏上的圖標或文字

53、即可對主機進行操作或查詢，從而擺脫了鍵盤和鼠標的操作，大大提高了電腦的可操作性。性別。觸摸屏是最直觀的操作設(shè)備之一。只要你在屏幕上觸摸一個圖形對象，計算機就會執(zhí)行相應(yīng)的操作。觸摸屏方便直觀，圖像清晰，經(jīng)久耐用，節(jié)省空間。在觸摸屏上，我們主要顯示皮帶的運行狀態(tài)和給煤機的運行信號，皮帶的速度，每個故障的狀態(tài)和故障的具體位置。減少故障查找環(huán)節(jié)，提高工作效率。.3 帶式輸送機集中控制系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 SIMATIC S7-300 PLC 簡介3.1.1 SIMATIC S7-300 PLC 簡介SIMATIC S7-300系列PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，每個單獨的模塊可以獨立組合和擴展，使控制系統(tǒng)設(shè)計

54、更加靈活，以滿足不同的應(yīng)用需求。編程器PG用于對S7-300 PLC進行編程，編程電纜用于連接編程器和CPU。 S7-300 CPU之間的通信可以通過PROFIBUS電纜與其他SIMATIC S7 PLC進行通信。一根 PROFIBUS 總線電纜可以連接多臺 S7-300。 S7-300 PLC的主要部件有導(dǎo)軌（RACK）、電源模塊（PS）、中央處理器模塊（CPU）、接口模塊（IM）、信號模塊（SM）、功能模塊（FM）等。通過MPI網(wǎng)絡(luò)接口與編程器PG、操作面板OP等S7 PLC直接連接。圖 3-1 PLC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)軌（RACK）：導(dǎo)軌是安裝S7-300各種模塊的機架。是一種特殊的不銹鋼異型

55、板，有160、482、530、830、2000（mm）五種長度，可根據(jù)實際需要選用。電源模塊、CPU 和其他信號模塊可以很容易地安裝在導(dǎo)軌上。除 CPU 模塊外，每個信號模塊都配備了總線處理器。安裝時先將總線連接器安裝在CPU模塊上并固定在導(dǎo)軌上，然后依次裝入模塊，通過背板總線從物理上連接模塊。連接和電連接。電源模塊（PS）：電源模塊用于將SIMATIC S7-300連接到120/230V交流電源和24/48/60/110V直流電源。它通過電纜而不是通過背板總線連接到 CPU 模塊和其他信號模塊。中央處理器模塊（CPU）： SIMATIC S7-300提供多種不同性能的CPU以滿足不同用戶的需

56、求，包括CPU312IFM 、 CPU313、CPU314、CPU315、 CPU315-2DP等，除了完成主要任務(wù)外在執(zhí)行用戶程序的同時，CPU模塊還為S7-300背板總線提供5V直流電源，并通過MPI接口與其他中央處理器和編程設(shè)備進行通信。 S7-300的編程器可以是西門子專用編程器，如PG705、PG720、PG740、PG760等，也可以是通用單片機，帶有STEP7軟件包、MPI卡和MPI編程電纜。接口模塊 (IM)：接口模塊用于在多機架配置中連接主機架和擴展機架。 S7-300 可以通過一個分布式主機架和 3 個擴展機架運行多達 32 個模塊。信號模塊（SM）：信號模塊與S7-300

57、的信號電平匹配不同的過程信號電平，主要包括數(shù)字輸入模塊SM321、數(shù)字輸出模塊SM322、模擬輸入模塊SM331、模擬輸出模塊SM332。每個信號模塊都配備了一個自編碼的旋入式前連接器，外部過程信號可以很容易地連接到信號模塊的前連接器。特別指出其獨特的模擬量輸入模塊可以接入熱電偶、熱電阻、420mA電流、010V電壓等18種不同的信號，輸入范圍很廣。功能模塊（FM）：用于處理實時性強、內(nèi)存計數(shù)器數(shù)量多的信號處理任務(wù)。如：快進與慢進驅(qū)動定位模塊FM351、電子凸輪控制模塊FM352、步進電機定位模塊FM353、伺服電機位置控制模塊FM354、智能位置控制模塊SINUMERIK FM-NC等。通信

58、處理器（CP）是一種智能模塊，用于PLC之間以及PLC與其他設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)共享。如：CP340帶RS-232C接口，CP342-5DP帶現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。3.1.2 模塊安裝S7-300 可水平安裝或垂直安裝，內(nèi)容的環(huán)境溫度分別為 0 到 40C（垂直安裝）和 0 到 60C。電源和CPU必須安裝在導(dǎo)軌的左側(cè)（水平安裝）或下部（垂直安裝）。S7-300是模塊化組合結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同的應(yīng)用對象，可選擇不同型號、不同數(shù)量的模塊，這些模塊可以安裝在同一個機架（導(dǎo)軌）上，也可以安裝在多個機架上。除電源模塊、CPU 模塊和接口模塊外，一個機架上最多只能安裝 8 個信號模塊或功能模塊。 IM360/IM361

59、接口模塊用于將 S7-300 背板總線從一個機架連接到另一個機架。使用擴展機架時，除了模塊機架和接口模塊外，可能還需要額外的電源模塊。中央處理器始終在機架 0 的插槽 2 中，電源模塊安裝在插槽 1 中，接口模塊始終安裝在插槽 3 中，插槽 4 到 11 可以自由分配信號模塊、功能模塊和通信模塊.需要注意的是，槽位號是相對的，每個機架的滑軌沒有物理槽位。3.2 集中控制系統(tǒng)PLC設(shè)計3.2.1 CPU的選擇3.2.1.1 I/O點的確定經(jīng)過對各個輸入輸出的粗略計算，本設(shè)計需要164個數(shù)字輸入點，69個數(shù)字輸出點，14個模擬輸入通道。具體分配見表3-1、3-2、3-3。表 3-1 模擬輸入通道統(tǒng)

60、計模擬輸入通道數(shù)皮帶速度1*7滾筒溫度1*7全部的14表 3-2 數(shù)字輸入點數(shù)統(tǒng)計數(shù)字輸入積分抓住做塔控制方式選擇3總啟動按鈕1全停按鈕1啟動警告按鈕1緊急按鈕1給煤機啟停按鈕2每條皮帶啟停按鈕14煤堆傳感器1*7主電梯、走廊帶跑偏開關(guān)2*12其他皮帶偏轉(zhuǎn)開關(guān)8*6表 3-2 數(shù)字輸入點數(shù)統(tǒng)計（續(xù)）數(shù)字輸入積分縱向撕裂傳感器1*7煙霧傳感器1*7走廊帶拉繩緊急停止開關(guān)2主提升帶拉線急停開關(guān)20其他皮帶拉線急停開關(guān)1*5就地框開始按鈕1*7就地盒子停止按鈕1*7就地箱急停按鈕1*7全部的164表 3-3 數(shù)字輸出點數(shù)統(tǒng)計數(shù)字輸出積分皮帶電機開啟7灑水器用電磁閥7皮帶電機關(guān)閉7警鐘1給煤機啟停2狀