擔(dān)炭溝煤礦膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)班級：電氣331001學(xué)號：4333100146畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書題目：擔(dān)炭溝煤礦膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓 名： 李慧強(qiáng)指導(dǎo)教師：郝世宇系 部機(jī)電工程系 山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院2013年 6月 2 日畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：擔(dān)炭溝煤礦膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時間：2013-5-8至2013-6-2設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院1、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1)介紹了膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀、特點(diǎn)和發(fā)展 2)介紹了帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)以及控制原理，分析了膠帶起動過程 3)對膠帶機(jī)就地控制系統(tǒng)和保護(hù)進(jìn)行了介紹，根據(jù)控制和保護(hù)功能正確選擇傳感器 4)然后對膠帶運(yùn)輸控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，介紹了plc的基本原理與特點(diǎn)， 5) 根據(jù)其輸入、輸出點(diǎn)數(shù)和存儲容量選擇了合適的cpu以及數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊，對其進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)并畫出功能流程圖2、設(shè)計(jì)要求1.正確選擇傳感器2.掌握西門子plc s7-300的工作原理3.熟悉煤礦皮帶的工作流程4熟悉cst軟啟動原理3、提交資料山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)評閱書設(shè)計(jì)題目： 擔(dān)炭溝煤礦膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)評閱意見：指導(dǎo)教師： 系 主 任：時 間： 年 月 日山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)答辯評定書設(shè)計(jì)題目： 煤礦膠帶輸送機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)評定意見：評定成績：山西煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)答辯委員會 主 任 委 員年 月 日 目 錄 摘 要.1第一章 概 述21.1國內(nèi)外煤礦帶式輸送機(jī)研究狀況21.1.1 國外煤礦帶式輸送機(jī)的研究現(xiàn)狀21.1.2 國內(nèi)煤礦帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀21.2 煤礦帶式輸送機(jī)的發(fā)展方向31.3 選題背景3第二章 煤礦膠帶輸送機(jī)選型52.1煤礦膠帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)52.2煤礦膠帶輸送機(jī)的選型6第三章 煤礦膠帶控制系統(tǒng)103.1膠帶控制系統(tǒng)綜述103.2膠帶自動控制的基本要求113.3 膠帶控制系統(tǒng)控制功能123.4軟啟動14第四章 煤礦膠帶機(jī)的保護(hù)164.1跑偏、劃傷及縱向撕裂的保護(hù)164.2溫度傳感器184.3堆煤傳感器194.4速度傳感器204.5煙霧傳感器20第五章 膠帶plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)215.1plc硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)215.1.1控制系統(tǒng)i/o點(diǎn)數(shù)的確定225.1.2plc的硬件配置235.2plc的膠帶控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)295.2.1控制系統(tǒng)程序及工作方式295.2.2 控制方式選擇305.2.3各種常見故障的診斷325.3觸摸屏的軟件實(shí)現(xiàn)365.3.1觸摸屏簡介365.3.2觸摸屏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36第六章 plc的膠帶控制系統(tǒng)的抗干擾措施396.1干擾和干擾源396.2系統(tǒng)抗干擾措施39致 謝.42參考文獻(xiàn).43摘 要煤礦的膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)對保證礦井正常生產(chǎn)起著非常重要的作用，大中型煤礦的井下煤炭運(yùn)輸大都采用以膠帶輸送機(jī)的運(yùn)輸方式，以往的輸送機(jī)控制大多采用就地控制，并且控制裝置一般由繼電器等組成，當(dāng)輸送機(jī)的數(shù)量增加時，會造成設(shè)備復(fù)雜、操作及維護(hù)困難的局面，并且在膠帶輸送機(jī)的連續(xù)運(yùn)行中，經(jīng)常會出現(xiàn)打滑、斷帶、超溫、堆煤等現(xiàn)象。因此，對膠帶的自動保護(hù)和控制就具有重要的意義。本設(shè)計(jì)首先介紹了膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的現(xiàn)狀、特點(diǎn)和發(fā)展，并介紹了帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)以及控制原理，分析了膠帶起動過程；其次對皮帶機(jī)就地控制系統(tǒng)和保護(hù)進(jìn)行了介紹，根據(jù)控制和保護(hù)功能正確選擇傳感器；然后對皮帶運(yùn)輸控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，介紹了plc的基本原理與特點(diǎn)，根據(jù)其輸入、輸出點(diǎn)數(shù)和存儲容量選擇了合適的cpu以及數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊，對其進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)并畫出功能流程圖。關(guān)鍵字：輸送機(jī)；s7-300 plc控制；傳感器；第一章 緒論1.1課題背景概述 礦井提升機(jī)是沿內(nèi)筒井提升設(shè)備，煤，煤矸和減少設(shè)備和材料，其重要性在于它是唯一的地下和地面的接觸，這是主要的運(yùn)輸方式，有著礦井的咽喉的美稱。假若礦井提升機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)在礦井生產(chǎn)操作中出了問題，那么一定會造成惡劣的后果。少嚴(yán)重點(diǎn)，煤炭的生產(chǎn)量會降低；嚴(yán)重的話，員工生命受到侵害。因此，在生產(chǎn)的礦井提升機(jī)安全可靠運(yùn)行是非常重要的，起重機(jī)械性能的好壞，是礦山生產(chǎn)效率直接相關(guān)，如果提升機(jī)出現(xiàn)故障，將造成無法預(yù)算的經(jīng)濟(jì)損失。提升機(jī)運(yùn)行的可靠性不僅會直接影響的影響整個礦產(chǎn)提升設(shè)備在礦山生產(chǎn)的整個過程中占有不可替代的地位與作用。定量裝載裝置的好壞體現(xiàn)在安全性能，即不發(fā)生突發(fā)事故。1.1國內(nèi)外煤礦帶式輸送機(jī)研究狀況1.1.1 國外煤礦帶式輸送機(jī)的研究現(xiàn)狀國外在帶式輸送機(jī)動態(tài)分析研究方面開展得比較早,動態(tài)分析理論與研制的軟件已基本能夠滿足當(dāng)前帶式輸送機(jī)發(fā)展之需；而我國相對較晚,與國外相比還存在一定的差距,尤其是動態(tài)分析軟件部分。為了盡快彌補(bǔ)這一差距,趕超世界水平,有必要研究和分析當(dāng)今國外帶式輸送機(jī)的動態(tài)分析軟件。國外動態(tài)分析軟件目前,美國、法國、澳大利亞、意大利等國家在動態(tài)分析研究方面,已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先地位。1.1.2 國內(nèi)煤礦帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀 我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角、長距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國內(nèi)空白，并對帶式輸送機(jī)的主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動和制動裝置以及以plc為核心的可編程電控裝置。1.2 煤礦帶式輸送機(jī)的發(fā)展方向1、設(shè)備大型化、提高運(yùn)輸能力 為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要，帶式輸送機(jī)的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運(yùn)量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢，也是高產(chǎn)高效礦井運(yùn)輸技術(shù)的發(fā)展方向。2、提高元部件性能和可靠性 設(shè)備開機(jī)率的高與低主要取決于元部件的性能和可靠性。除了進(jìn)一步完善和提高現(xiàn)有元部件的性能和可靠性，還要不斷地開發(fā)研究新的技術(shù)和元部件，如高性能可控軟起動技術(shù)、動態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾、高速托輥等，使帶式輸送機(jī)的性能得到進(jìn)一步的提高。3、擴(kuò)大功能，一機(jī)多用化 拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?，做到一機(jī)多用，使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。開發(fā)特殊型帶式輸送機(jī)，如彎曲帶式輸送機(jī)、大傾角或垂直提升輸送機(jī)等。1.3 選題背景山西樓俊集團(tuán)擔(dān)炭溝煤業(yè)有限公司簡介 該井田位于山西省呂梁市離市區(qū)西北約12km處的袁家?guī)X村，根據(jù)山西省國土資源廳2009年11月3日為該礦換發(fā)的c1400002009111120041626號采礦許可證，礦井井田由7個拐點(diǎn)坐標(biāo)圈定，面積為56138km2批準(zhǔn)開采4#和10#煤層，設(shè)計(jì)可采儲量為12.63mt，生產(chǎn)規(guī)模為0.90mt/年，服務(wù)年限10年。礦井現(xiàn)回采工作面為4202工作面，工作面平均長140m，運(yùn)輸順槽400m，回風(fēng)順槽400m，該礦井現(xiàn)采煤方法為高檔普采采煤機(jī)型號為mg132/320-wd,刮板機(jī)型號為sgz-630/220，皮帶機(jī)型號為dtl-800,.采用dw-2000型單體液壓支柱配3m長的型梁支護(hù)頂板工作面，兩端頭采用“四對八梁”支護(hù)。兩側(cè)槽燒錢20m范圍內(nèi)采用3m長的型鋼梁配單體液壓支柱支護(hù)一粱四柱。該工作面的原煤運(yùn)輸全部由一采區(qū)主運(yùn)輸大巷固定帶式輸送機(jī)擔(dān)負(fù)，該輸送機(jī)運(yùn)距3005米，運(yùn)量300噸/小時，是屬于典型的煤礦井下運(yùn)距、大運(yùn)量帶式輸送機(jī)。礦用主井提升機(jī)定量裝載裝置運(yùn)輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)說明如下：主要技術(shù)參數(shù)：輸送能力q=300t/h輸送長度l=30m輸送帶寬度b=1m物料特性：輸送物料:原煤 物料密度:=1000kg/m3 第二章 煤礦膠帶輸送機(jī)選型2.1煤礦膠帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)帶式輸送機(jī)又稱膠帶運(yùn)輸機(jī)，其主要部件是輸送帶，亦稱為膠帶，輸送帶兼作牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)。帶式輸送機(jī)組成及工作原理如圖1-1所示，它主要包括以下下幾個部分：輸送帶(通常稱為膠帶)、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、制動裝置、清掃裝置和卸料裝置等。圖1-1 帶式輸送機(jī)簡圖1-張緊裝置 2-裝料裝置 3-犁形卸料器 4-槽形托輥 5-輸送帶 6-機(jī)架 7-動滾筒 8-卸料器 9-清掃裝置 10-平行托輥 11-空段清掃器 12-清掃器輸送帶1繞經(jīng)傳動滾筒2和機(jī)尾換向滾筒3形成一個無極的環(huán)形帶。輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上。拉緊裝置5給輸送帶以正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的拉緊力。工作時，傳動滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運(yùn)行。物料從裝載點(diǎn)裝到輸送帶上，形成連續(xù)運(yùn)動的物流，在卸載點(diǎn)卸載。一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面，在機(jī)頭滾筒(在此，即是傳動滾筒)卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。(1) 輸送帶常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。 橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-1540c之間。物料溫度不超過50c。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點(diǎn)，但對于氣候的適應(yīng)性差，易打滑和老化。(2) 托輥分單滾筒、雙滾筒和多滾筒等。有槽形托輥、平形托輥、調(diào)心托輥、緩沖托輥。槽形托輥用以輸送散粒物料；調(diào)心托輥用以調(diào)整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖托輥裝在受料處，以減小物料對帶的沖擊。(3) 滾筒分驅(qū)動滾筒和改向滾筒。驅(qū)動滾筒是傳遞動力的主要部件。分單滾筒、雙滾筒和多滾筒等。(4) 張緊裝置其作用是使輸送帶達(dá)到必要的張力，以免在驅(qū)動滾筒上打滑。為此，大巷煤炭運(yùn)輸方式選用帶式輸送機(jī)。（膠帶大巷：半圓拱形斷面，料石砌碹支護(hù)。巷道內(nèi)鋪設(shè)帶式輸送機(jī)。巷道凈寬3.4m，凈斷面9.30m2。巷道布置層位為沿15號煤底板，坡度4.1）2.2煤礦膠帶輸送機(jī)的選型（一） 膠帶大巷帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)：1.物料特性：1）最大塊度：300mm 2）松散密度：1000kg/m3 3）在輸送帶上堆積角：=200 4）物料溫度：5002.輸送系統(tǒng)及相關(guān)尺寸:1)運(yùn)輸距離:30m 2)傾斜角：100 3）輸送量：300t/h初步確定輸送機(jī)布置形式，如圖2-1所示：圖2-1一 計(jì)算步驟1. 帶速的確定帶速根據(jù)帶寬和被運(yùn)物料性質(zhì)而定，帶速已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，具體選取可參照推薦表，初步確定帶速v=2.5m/s帶速與帶寬、輸送能力、物料性質(zhì)、塊度和輸送機(jī)的線路傾角有關(guān)，當(dāng)輸送機(jī)向上運(yùn)輸時，傾角大，帶速應(yīng)低；下運(yùn)時，帶速更應(yīng)低；水平運(yùn)輸時，可選擇高帶速。2. 帶寬的確定： t/h式中：q-設(shè)計(jì)輸送量 a-輸送帶上物料的最大橫截面積 m2 v-輸送帶的運(yùn)行速度 m/s -物料的松散密度 kg/m3 k-輸送機(jī)的傾斜系數(shù) 表1傾角/(0)2468101214161820k1.000.990.980.970.950.930.910.890.850.81根據(jù)給定的條件： a=0.0584m2查表3，輸送機(jī)的承載托輥槽角為350,物料的堆積角為200，帶寬為1000mm的輸送機(jī)上允許物料堆積的橫斷面積為0.1110m2,此值大于計(jì)算所需要的橫斷面積，選用輸送帶的寬度滿足運(yùn)輸要求。輸送帶寬度的核定：b=1000mm2a+200=2300200800 mm因此滿足輸送最大塊度要求.槽形托輥的帶上物料堆積截面，如圖所示：a1=l3+(b-l3)2=cos3502 =0.0351a2=l3+cos sin= 0.38+cos350 sin350=0.0768a=a1+a2=0.0351+0.0768=0.1119 m2實(shí)際輸送能力：q1=3.6avk=3.60.11192.510000.95956 t/hq1q ，因此符合設(shè)計(jì)要求。圖2-2 槽形托輥的帶上物料堆積截面 表2 槽角、動堆積角、帶寬的關(guān)系 槽角帶寬b=500mm帶寬b=650mm帶寬b=800mm帶寬b=1000mm動堆積角 200 動堆積角300動堆積角 200 動堆積角300動堆積角 200 動堆積角300動堆積角 200 動堆積角3003000.02220.02660.04060.04840.06380.07630.10400.12403500.02360.02780.04330.05070.06780.07980.11100.12904000.02470.02870.04530.05230.07100.08220.11600.13404500.02560.02930.04690.05340.07360.08400.12000.1360 表3：不同帶寬推薦的輸送物料最大粒度帶寬b500650800100012001400粒度a篩分后100130180250300350為篩分150300300400500600動堆積角一般為安息角的50%75%，l3一般取0.38b0.40b由上可知，輸送帶的帶寬和它的運(yùn)行速度決定了帶式輸送機(jī)的輸送能力。 表4帶寬b、帶速v與輸送能力q的關(guān)系1.251.62.02.53.154.05001081391742176501982543183978003103974966207811000507649811101412781622120074295111881486187223771400103213211652206526023304輸送能力是按水平運(yùn)輸、動堆積角=200、托輥槽角=350時計(jì)算的。3. 帶式輸送機(jī)所需的傳動功率1).驅(qū)動滾筒所需軸功率 na=179 kw2).電動機(jī)所需功率 n=199 kw式中：m-傳動效率。一般取0.850.95因?yàn)閷?shí)際所選電動機(jī)要增加1.15-1.20的富裕系數(shù)，所以，選擇三臺臺132kw電機(jī)就可以滿足要求第三章 煤礦膠帶控制系統(tǒng)3.1膠帶控制系統(tǒng)綜述膠帶集控系統(tǒng)由運(yùn)輸皮帶機(jī)、給煤機(jī)等基本設(shè)備組成，利用控制設(shè)備、通訊模塊、打滑、堆料、超溫、煙霧、縱撕、速度、跑偏、煤位等保護(hù)，達(dá)到皮帶機(jī)集中控制與監(jiān)測系統(tǒng)的要求。系統(tǒng)采用多臺plc組成數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到不同的規(guī)?？刂疲瓿上到y(tǒng)內(nèi)皮帶，給煤機(jī)的全工作過程的監(jiān)控、監(jiān)測，構(gòu)成一個完善的監(jiān)控系統(tǒng)。 啟動設(shè)備前由集控臺發(fā)預(yù)告信號，預(yù)告30秒后，若現(xiàn)場均滿足集控自動啟動條件，設(shè)備按順序自動啟動?，F(xiàn)場信號箱設(shè)起/停車按鈕，現(xiàn)場可隨時停車。若設(shè)備由集控啟動，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場停車停號后，可作急停處理，實(shí)施故障停車操作?？刂品绞椒旨刈詣?集控手動/就地，三種方式可轉(zhuǎn)換。正常生產(chǎn)時，使用集控自動方式，設(shè)備按工藝要求的順序和流程由中央控制臺自動啟停；集控手動時，可在中央控制臺操作各設(shè)備，無閉鎖和聯(lián)動關(guān)系；就地時，在現(xiàn)場操作。實(shí)現(xiàn)膠帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)集中監(jiān)控，實(shí)時監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，并顯示數(shù)據(jù)曲線，對重要信息在硬盤記錄。對設(shè)備故障和工藝參數(shù)的異常實(shí)時報(bào)警，并進(jìn)行聲光提示。一般故障只報(bào)警，現(xiàn)場非正常停車或嚴(yán)重故障時，故障設(shè)備及其上游設(shè)備緊急停車，下游設(shè)備順煤流延時閉鎖停車。3.2膠帶自動控制的基本要求1、順序自動起動要求自動，而且還要有一定的順序。這個順序是按煤流的方向而定。在運(yùn)輸機(jī)線的起動過程中，為使轉(zhuǎn)載點(diǎn)不致積煤，一般應(yīng)按逆煤流方向順序自動起動。順槽中的運(yùn)輸機(jī)線就是按照這種方式起動的。也有的運(yùn)輸機(jī)線，如斜井提升運(yùn)輸機(jī)，設(shè)備容量角大，臺數(shù)較多，機(jī)線較長，為了縮短起動時間，節(jié)省電耗，還要求順煤流方向順序自動起動。2、起動延時在起動開始的幾秒鐘內(nèi)，運(yùn)輸機(jī)的拖動電機(jī)的起動電流很大（一般為電動機(jī)額定電流的5-7倍），如果運(yùn)輸機(jī)線上的若干臺運(yùn)輸機(jī)同時起動，則電流過大，將引起電源總開關(guān)因過電流而跳閘，或電網(wǎng)電壓急劇下降，使運(yùn)輸機(jī)不能正常起動運(yùn)行。為了避免這種不正?，F(xiàn)象，要求運(yùn)輸機(jī)線上的運(yùn)輸機(jī)，逐臺互相間隔一定的時間起動，也就是前一臺運(yùn)輸機(jī)的起動電流過去之后，這臺運(yùn)輸機(jī)再起動。這個時間間隔，就叫做起動延時。起動延時的時間，與運(yùn)輸機(jī)拖動電機(jī)的容量由關(guān)。一般來說，電機(jī)的容量越大，起動延時的時間要求越長。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)輸機(jī)的起動延時能達(dá)到如下范圍，就已經(jīng)可靠： 32千瓦的膠帶輸送機(jī)：不小于3秒 75千瓦以上的膠帶輸送機(jī)：不小于5秒3、設(shè)有故障保護(hù)系統(tǒng)在運(yùn)輸機(jī)線起動或運(yùn)行過程中，如某臺運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)動機(jī)構(gòu)發(fā)生故障停止運(yùn)動，發(fā)生故障的運(yùn)輸機(jī)及后邊向它給煤的所有運(yùn)輸機(jī)及時自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)。4、完善的信號系統(tǒng)（1）起動預(yù)告：運(yùn)輸機(jī)先動之前，沿運(yùn)輸機(jī)全線能發(fā)出啟動預(yù)告信號，提醒運(yùn)輸機(jī)附近的人員注意安全。（2）雙向聯(lián)絡(luò)：在停車期間或運(yùn)行期間，運(yùn)輸機(jī)線的操縱人員與運(yùn)輸機(jī)線上的維護(hù)人員雙方能互相用信號進(jìn)行工作聯(lián)系。（3）事故自動報(bào)警：在運(yùn)行期間，如運(yùn)輸機(jī)線的某臺運(yùn)輸機(jī)因故障而停止運(yùn)行，應(yīng)能立即自動發(fā)出事故警報(bào)信號，通知操縱人員和維護(hù)人員，以便及時進(jìn)行處理，縮短停產(chǎn)時間。（4）運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視：在啟動和運(yùn)行過程中，運(yùn)輸機(jī)線的操縱人員通過監(jiān)視信號，可以了解運(yùn)輸機(jī)的啟動和運(yùn)行是否正常；發(fā)生故障時，可以判斷故障發(fā)生在哪一臺運(yùn)輸機(jī)上。除運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視信號外，其余三種信號最好用音響信號。（5）自動控制與就地操作能相互轉(zhuǎn)換檢修運(yùn)輸機(jī)后自動控制裝置發(fā)生故障而一時又處理不完時，運(yùn)輸機(jī)線應(yīng)能較方便地由自動控制專為就地操作。（6）運(yùn)輸機(jī)線能夠緊急停車。如維護(hù)人員在運(yùn)輸機(jī)線上發(fā)現(xiàn)某臺運(yùn)輸機(jī)的起動或運(yùn)行不正常，他們能夠立即就地停止該臺運(yùn)輸機(jī)或全線的運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行。（7）所有裝置應(yīng)符合安全要求。實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸機(jī)線自動控制所采用的元件及其它裝置，應(yīng)符合煤礦保安規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。3.3 膠帶控制系統(tǒng)控制功能一、起動流程1、順煤流開機(jī)；在膠帶機(jī)空載情況下，按照煤流順序由首設(shè)備端或故障機(jī)端向尾設(shè)備端開機(jī)。其開機(jī)過程為本條膠帶機(jī)接受到上游膠帶機(jī)發(fā)出的開機(jī)指令后，延遲略小于上游整條膠帶運(yùn)行時間后開機(jī)，同時對下游膠帶機(jī)發(fā)出開機(jī)指令。這種方式能夠避免隊(duì)列中多數(shù)膠帶機(jī)電機(jī)長時間空轉(zhuǎn)，達(dá)到節(jié)能的目的。2、逆煤流開機(jī)；在膠帶機(jī)重載情況下，按照逆煤流順序由尾設(shè)備端或故障機(jī)端向首設(shè)備端開機(jī)。其開機(jī)過程為本條膠帶機(jī)接受到下游膠帶機(jī)發(fā)出的開機(jī)指令后，延遲一個固定的時間間隔后開機(jī)(避免多臺電機(jī)同時啟動，對電網(wǎng)電壓過度沖擊)，同時對上游膠帶機(jī)發(fā)出開機(jī)指令。這是傳統(tǒng)的皮帶機(jī)啟動方式。膠帶機(jī)開機(jī)前應(yīng)聯(lián)動皮帶機(jī)制動器，使膠帶機(jī)解除制動。二、停機(jī)流程1、順煤流停機(jī)；正常情況下，按照煤流順序由首設(shè)備端向尾設(shè)備端逐臺延時停機(jī)；故障情況下，按照煤流順序，由故障機(jī)設(shè)備下游膠帶機(jī)開始向尾設(shè)備端逐臺延時停機(jī)，盡量保證多數(shù)設(shè)備空載停機(jī)。2、逆煤流急停機(jī)；用于故障狀態(tài)下的一種急停機(jī)方式，按逆煤流順序，由故障機(jī)設(shè)備上游膠帶機(jī)逐臺傳遞停機(jī)信號向首設(shè)備端立即停機(jī)。膠帶機(jī)停機(jī)后應(yīng)聯(lián)動膠帶機(jī)制動器，使皮帶機(jī)制動。三、膠帶運(yùn)輸機(jī)之間聯(lián)鎖每條膠帶機(jī)的運(yùn)行或停止?fàn)顟B(tài)要能夠通知其上游膠帶和下游膠帶，并能夠與之實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。下游膠帶停機(jī)上游膠帶聯(lián)鎖停機(jī)下游膠帶繼續(xù)運(yùn)行本膠帶等長距離后，聯(lián)鎖停機(jī)上游膠帶或給煤機(jī)停機(jī)四、膠帶運(yùn)輸機(jī)與附屬設(shè)備之間聯(lián)鎖膠帶輸送線應(yīng)與附屬設(shè)備之間聯(lián)鎖，不同的膠帶輸送線具有的不同的附屬設(shè)備，要根據(jù)實(shí)際情況具體考慮。例如膠帶機(jī)啟動前和膠帶機(jī)停止后，應(yīng)與膠帶機(jī)制動器聯(lián)動，使膠帶機(jī)解除制動或使膠帶機(jī)制動。監(jiān)控系統(tǒng)要能夠?qū)@些附屬設(shè)備進(jìn)行控制。五、膠帶運(yùn)輸線運(yùn)行故障聯(lián)鎖及其處理驅(qū)動警鈴，打開警燈1、膠帶跑偏膠帶輕跑偏膠帶重跑偏停本機(jī)；驅(qū)動警鈴，打開警燈2、電機(jī)電流異常電流應(yīng)劃分為3個等級：正常范圍、報(bào)警范圍、危險(xiǎn)范圍當(dāng)電流處于報(bào)警范圍時驅(qū)動警鈴，打開警燈連續(xù)長時間處于報(bào)警范圍時停本機(jī)；驅(qū)動警鈴，打開警燈3、膠帶打滑膠帶打滑驅(qū)動警鈴，打開警燈停本機(jī)：驅(qū)動警鈴，打開警燈連續(xù)長時間處于皮帶打滑時 4膠帶速度異常膠帶速度應(yīng)劃分為3個等級：正常范圍、報(bào)警范圍、危險(xiǎn)范圍驅(qū)動警鈴，打開警燈當(dāng)膠帶速度處于報(bào)警范圍時(l)皮帶速度連續(xù)長時間處于報(bào)警范圍時停本機(jī)：驅(qū)動警鈴，打開警燈當(dāng)膠帶速度處于危險(xiǎn)范圍時停本機(jī)：驅(qū)動警鈴，打開警燈(2)停本機(jī)：驅(qū)動警鈴，打開警燈；8、滾筒溫度過高滾筒溫度過高9、膠帶運(yùn)輸線出現(xiàn)煙霧停本機(jī)；驅(qū)動警鈴，打開警燈，啟動自動灑水裝置膠帶運(yùn)輸線出現(xiàn)煙10、堆煤膠帶堆煤停本機(jī)；驅(qū)動警鈴，打開警燈11、急停開關(guān)動作急停開關(guān)動作停本機(jī)；驅(qū)動警鈴，打開警燈3.4軟啟動 目前對帶式輸送機(jī)實(shí)現(xiàn)可控啟動有多種方式，各種軟啟動裝置總體上可以分為機(jī)械、機(jī)電一體化和電氣軟啟動裝置三大類。電機(jī)調(diào)速啟動可用繞線式感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速、直流電機(jī)調(diào)速、變頻調(diào)速即可控硅調(diào)壓調(diào)速等多種方式。機(jī)械調(diào)速裝置有調(diào)速型液力耦合器、cst可控啟動傳輸及液體粘滯可控離合器三種。本設(shè)計(jì)的軟啟動裝置（變頻驅(qū)動）的使用特點(diǎn)做以下介紹。變頻驅(qū)動系統(tǒng)使用在大型帶式輸送機(jī)交流變頻系統(tǒng)，由三繞組變壓器，電壓源，中壓變頻器，三相異步電動機(jī)及相關(guān)部件等組成。變頻器由一個三繞組變壓器供電，其次級的2個繞組間有30相位角，從而大幅度降低對電網(wǎng)的諧波干擾。使用在長距離帶式輸送機(jī)的中壓變頻調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)，應(yīng)用于帶式輸送機(jī)的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載的調(diào)速驅(qū)動過程中。在輕載及重載工況下，均能有效控制輸送帶輸送機(jī)柔性負(fù)載的軟啟動、軟停車，能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動之間的功率平衡，并能提供可調(diào)驗(yàn)帶速度。由此降低直接起動快速停車過程對機(jī)械和電氣系統(tǒng)的沖擊，避免撒料與疊帶，輸送帶輸送機(jī)動態(tài)張力波可能對輸送帶和機(jī)械設(shè)備設(shè)備造成的危害，延長輸送機(jī)使用壽命，同時在多電機(jī)驅(qū)動的帶式輸送機(jī)系統(tǒng)中能夠平衡各個電機(jī)的輸出功率，控制精度高，波動范圍小。下圖2.1為變頻驅(qū)動系統(tǒng)與帶式輸送機(jī)的示意圖。 圖2.1 變頻驅(qū)動系統(tǒng)示意圖變頻軟啟動是由交流異步電動機(jī)的變頻調(diào)速發(fā)展而來的。在一定程度上，變頻軟啟動可以看做交流電機(jī)變頻調(diào)速一個功能。由于對煤礦帶式輸送機(jī)來講，其對啟動方面的要求比一般機(jī)械高得多，其啟動平穩(wěn)、可靠性與快速性對企業(yè)的安全生產(chǎn)有著重要的意義。變頻軟啟動器原理框圖如下圖2.2所示，通過變頻軟啟動器的控制單元，可以實(shí)現(xiàn)判斷決策，正常運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)、皮帶機(jī)的平穩(wěn)制動、緊急制動、多電機(jī)驅(qū)動功率平衡調(diào)整、節(jié)能調(diào)節(jié)等方面的功能。同時控制單元還具有斷帶、堆煤、煙霧、打滑、溫度等保護(hù)功能。 圖2.2變頻軟啟動原理框圖第四章 煤礦膠帶機(jī)的保護(hù)本次設(shè)計(jì)中的膠帶機(jī)用到的傳感器有：溫度傳感器，堆煤傳感器，速度傳感器，煙霧傳感器，防撕裂和跑偏傳感器。4.1跑偏、劃傷及縱向撕裂的保護(hù)本設(shè)計(jì)中膠帶撕裂和跑偏保護(hù)選用的傳感器是gvd1200（原型號kgv-1型）撕裂傳感器 gej15/30（d）礦用本質(zhì)安全型跑偏傳感器1跑偏的檢測膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行時膠帶跑偏是最常見的故障，膠帶跑偏輕則造成撤料、膠帶磨損;重則由于膠帶與機(jī)架劇烈摩擦引起皮帶軟化、燒焦甚至引起火災(zāi)，造成整個生產(chǎn)線停產(chǎn)，因而，正確地處理好皮帶跑偏關(guān)系到整個生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。膠帶跑偏的原因：安裝時引起的膠帶跑偏膠帶機(jī)安裝質(zhì)量的好壞對皮帶跑偏的影響最大，由安裝誤差引起的皮帶跑偏最難處理，安裝誤差主要是:(1)輸送帶接頭不平直。造成皮帶兩邊張力不均勻，膠帶始終往張緊力大的一邊跑偏。(2)機(jī)架歪斜。機(jī)架歪斜包括機(jī)架中心線歪斜和機(jī)架兩邊高低傾斜，這兩種情況都會造成嚴(yán)重跑偏，并且很難調(diào)整。(3)導(dǎo)料槽兩側(cè)的橡膠板壓力不均勻。由于橡膠板壓力不均勻，造成膠帶兩邊運(yùn)行阻力不一致，引起膠帶跑偏。2運(yùn)行中引起的皮帶跑偏：(1)滾筒、托輥粘料引起的跑偏。膠帶機(jī)在運(yùn)行一段時間后，由于礦料有的具有一定的粘性，部分礦粉會粘沾在滾筒和托輥上，使得滾筒或托輥局部筒徑變大，引起膠帶兩側(cè)張緊力不均勻，造成膠帶跑偏。(2)膠帶松弛引起的跑偏。調(diào)整好的膠帶在運(yùn)行一段時間后，由于膠帶拉伸產(chǎn)生永久變形或老化，會使膠帶的張緊力下降，造成膠帶松弛，引起膠帶跑偏。(3)礦料分布不均勻引起的跑偏。如果膠帶空轉(zhuǎn)時偏，重負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)就跑偏，說明礦料在膠帶兩邊分布不均勻。礦料分布不均主要是礦料下落方向和位置不正確引起的，如果礦料偏到左側(cè)，則膠帶向右跑偏，反之亦然。(4)運(yùn)行中振動引起的跑偏。膠帶機(jī)在運(yùn)行時的機(jī)械振動是不可避免的，在膠帶運(yùn)行速度越快時，振動越大，造成的膠帶跑偏也越大。在皮帶機(jī)中，托輥的徑向跳動引起的振動對皮帶跑偏影響最大。跑偏開關(guān)主要用于檢測實(shí)際運(yùn)行中帶式輸送機(jī)的偏移狀態(tài)來發(fā)出信號，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)跑偏后自動報(bào)警和自動停機(jī)功能;來防止因輸送機(jī)偏移傾斜使物料撒落。防跑偏傳感器在膠帶兩側(cè)成對使用，分別安裝于膠帶機(jī)機(jī)頭、機(jī)身、機(jī)尾易于跑偏處。防跑偏滾動導(dǎo)桿利用自身的固定架固定在膠帶機(jī)架的兩側(cè)，且距離槽形托輥外沿50-100mm范圍內(nèi)。跑偏開關(guān)具有兩級動作功能，一級動作用于報(bào)警，二級動作用于停機(jī)。（1）輕微偏移報(bào)警:當(dāng)輸送機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生輕微偏移時，則開關(guān)輸出一級報(bào)警信號。（2）嚴(yán)重偏移報(bào)警:當(dāng)輸送機(jī)在運(yùn)行過程中發(fā)生嚴(yán)重偏移時，則開關(guān)輸出二級停機(jī)信號。跑偏開關(guān)由立輥、復(fù)位手柄(調(diào)偏再啟動)、凸輪及行程開關(guān)等組成(見圖5.1)。利用帶式輸送機(jī)跑偏時的橫向位移觸碰到開關(guān)立輥，使立輥產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，然后以立輥的偏轉(zhuǎn)角確定膠帶跑偏量。當(dāng)立輥偏轉(zhuǎn)角達(dá)到12時，一級開關(guān)動作并輸出輕跑偏報(bào)警信號;當(dāng)立輥偏轉(zhuǎn)角達(dá)到30時，二級開關(guān)動作并輸出重跑偏停機(jī)信號。 圖5.1 跑偏開關(guān)的組成2、劃傷及縱向撕裂的檢測在運(yùn)輸線上，物料從溜槽落下，其鋒利部分往往扎透皮帶，當(dāng)運(yùn)輸線繼續(xù)運(yùn)行時，皮帶從扎透處沿縱向依次被撕裂，成為引起大事故的原因。等到皮帶損傷到不能修理的程度，就得換膠帶，使運(yùn)輸線不得不停運(yùn)，造成很大損失。那么如何來檢測皮帶縱向撕裂事故，避免更大事故以及停產(chǎn)的發(fā)生呢?目前主要使采用縱向撕裂探測器來檢測?？v向撕裂檢測器采用攔索式方法，攔索通過滑板與開關(guān)連接，使開關(guān)隨著攔索的牽移而輸出停機(jī)信號。撕裂檢測器在正常狀態(tài)下攔索使開關(guān)的觸發(fā)機(jī)構(gòu)處于正常狀態(tài)，當(dāng)異物刺穿膠帶機(jī)表面并觸及到攔索時，并帶動攔索，使攔索產(chǎn)生位移導(dǎo)致觸發(fā)機(jī)構(gòu)動作輸出撕裂停機(jī)信號。撕裂傳感器應(yīng)安裝在受料段膠帶下緩沖托輥之間，控制箱應(yīng)就近安裝在附近機(jī)架上;調(diào)整滑板和索桿使攔索距膠帶下表面20-30mm，再調(diào)整調(diào)線器使攔索張緊，且開關(guān)也處于動作狀態(tài)即可。新安裝的撕裂傳感器應(yīng)每隔5日按上述方法重新調(diào)整24次，以消除因攔索伸縮而引起誤差值。4.2溫度傳感器本設(shè)計(jì)中溫度保護(hù)選用的傳感器是：gwp100（d）礦用本質(zhì)安全型溫度傳感器。該傳感器采用熱電偶式傳感器，熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。熱電偶傳感器的優(yōu)點(diǎn)：測量精度高,測量范圍廣,構(gòu)造簡單，使用方便 .溫度傳感器的安裝：溫度保護(hù)主要檢測滾筒或其它驅(qū)動設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的過高溫度。溫度傳感器利用溫度保護(hù)自身的固定架，固定在驅(qū)動滾筒兩側(cè)的機(jī)架上，傳感器必須布置在驅(qū)動滾筒與膠帶分離處或驅(qū)動滾筒內(nèi)部。溫度傳感器安設(shè)在其它驅(qū)動設(shè)備的發(fā)熱部位。4.3堆煤傳感器選用bfw-i型堆煤傳感器。bfw-i當(dāng)煤位增高時，接觸到下垂球時，傳感器輸出保護(hù)信號，“滿煤”指示燈亮，經(jīng)延時檢測后，若不能恢復(fù)正常，集控主機(jī)對膠帶保護(hù)停車，實(shí)現(xiàn)堆煤保護(hù)。煤在帶尾給煤口堆積，使膠帶負(fù)荷增大，并堵塞給煤口，且會造成煤的散落，當(dāng)出堆煤情況時，會使堆煤開關(guān)閉合，觸點(diǎn)動作產(chǎn)生一個輸入信號，使系統(tǒng)做出反應(yīng)。本系統(tǒng)選用bfw-1料流檢測裝置，主要用于膠帶機(jī)輸送物料的檢測，并可以發(fā)出有載運(yùn)行信號，若皮帶寬且速度快時采用門式支架安裝，若膠帶窄且速度低時采用單臂式支架；并且采用鏈球與煤料接觸，減少了煤對檢測器的直接沖擊，延長了使用壽命。 堆煤傳感器的安裝：堆煤傳感器安裝高度應(yīng)在低于機(jī)頭下膠帶200mm水平以下，其平面位置應(yīng)在煤倉口范圍之內(nèi)。搭接膠帶堆煤保護(hù)傳感器安裝高度應(yīng)在后部膠帶機(jī)機(jī)頭卸載滾筒軸線水平以下，其平面位置在前部膠帶機(jī)的煤流方向上。 4.4速度傳感器本設(shè)計(jì)中速度保護(hù)選用gsg-4本安型速度傳感器對皮帶速度進(jìn)行監(jiān)測 gsg-4本安型速度傳感器是光電式速度傳感器。光電式速度傳感器運(yùn)用光電投射式原理，投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的讀數(shù)盤和測量盤有間隔相同的縫隙。測量盤隨被測物體轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一條縫隙，從光源投射到光敏元件（光電式傳感器）上的光線產(chǎn)生一次明暗變化,光敏元件即輸出電流脈沖信號。速度傳感器的安裝:將摩擦滾輪安裝在上膠帶的下方或下皮帶的上方或直接安裝在從動滾輪上。4.5煙霧傳感器煙霧傳感器一般分為光散射式煙霧傳感器、離子感煙傳感器和透光式煙度計(jì)。本系統(tǒng)采用kgq-1型煙霧傳感器。kgq-1對因摩擦發(fā)熱或其他原因產(chǎn)生的煙霧進(jìn)行檢測。當(dāng)有少量煙霧時進(jìn)入煙室時，紅燈閃亮，顯示煙霧故障，集控主機(jī)對皮帶保護(hù)停車，實(shí)現(xiàn)煙霧保護(hù)。kgq-1型感煙開關(guān)用于煤礦井下有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)及火災(zāi)危險(xiǎn)的場所， 能對煙霧進(jìn)行就地監(jiān)測、遙測和集中監(jiān)視， 輸出標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)信號。具有抗腐蝕能力強(qiáng)的敏感元件、高靈敏度檢測電路、結(jié)構(gòu)簡單的防塵機(jī)構(gòu)， 還具有功耗小、成本低、管理維護(hù)簡便等特點(diǎn)。對火災(zāi)初期各類燃燒物質(zhì)阻燃階段產(chǎn)生的不可見及可見煙霧， 檢測穩(wěn)定可靠， 且能有效地防止粉塵干擾所引起的非火災(zāi)誤報(bào)警。煙霧傳感器的安裝：煙霧保護(hù)傳感器應(yīng)布置在驅(qū)動裝置上方5m內(nèi)的下風(fēng)口，距驅(qū)動滾筒1米內(nèi)的距離。第五章 膠帶plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5.1plc硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 圖3.2.2 單條皮帶plc控制結(jié)構(gòu)圖在整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，除了現(xiàn)場已有的設(shè)備之外，還需要相應(yīng)的就地控制箱等現(xiàn)場設(shè)備，另外，還需要為現(xiàn)場的設(shè)備提供相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控的要求，完成實(shí)時數(shù)據(jù)采集、自動控制和上位監(jiān)控的功能，將監(jiān)控系統(tǒng)分成兩大部分：下層的過程控制級，上層的監(jiān)控管理級。5.1.1控制系統(tǒng)i/o點(diǎn)數(shù)的確定表3.3.1 i/o地址分配表序號絕對地址數(shù)據(jù)類型注釋1i 0.0 數(shù)字量輸入集控方式2i 0.1 數(shù)字量輸入就地方式3i 0.2 數(shù)字量輸入檢修方式4i 0.3 數(shù)字量輸入cst啟動按鈕5i 0.4 數(shù)字量輸入cst停止按鈕6i 0.5 數(shù)字量輸入cst慢動按鈕7i 0.6 數(shù)字量輸入cst急停按鈕8i 0.7 數(shù)字量輸入cst輸出報(bào)警信號9i 1.0 數(shù)字量輸入停機(jī)信號10i 1.1 數(shù)字量輸入跑偏信號11i 1.2 數(shù)字量輸入拉線急停12i 1.3 數(shù)字量輸入縱撕信號13i 1.4 數(shù)字量輸入堆煤保護(hù)動作14i 1.5 模擬量量輸入 速度檢測15i 1.6 模擬量量輸入煙霧傳感器16i 1.7 模擬量量輸入溫度傳感器17q 0.0 數(shù)字量輸出擴(kuò)音電話預(yù)警18q 0.1 數(shù)字量輸出超溫灑水19q 0.2 數(shù)字量輸出cst啟動/停止20q 0.3 數(shù)字量輸出cst急停21q 0.4 數(shù)字量輸出cst慢動22q 0.5數(shù)字量輸出cst復(fù)位23q 0.6數(shù)字量輸出張緊控制24q 0.7數(shù)字量輸出cst急停指示燈25q 1.0數(shù)字量輸出cst啟動指示燈26q 1.1數(shù)字量輸出給煤機(jī)啟動指示燈27q 1.2數(shù)字量輸出煙霧報(bào)警28q 1.3數(shù)字量輸出堆煤報(bào)警29q 1.4數(shù)字量輸出跑偏報(bào)警30q 1.5數(shù)字量輸出拉線開關(guān)報(bào)警31q 1.6數(shù)字量輸出縱撕報(bào)警32q 1.7數(shù)字量輸出張力下降報(bào)警33q 2.0數(shù)字量輸出電機(jī)定子超溫報(bào)警34q 2.1數(shù)字量輸出滾筒超溫報(bào)警35q 2.2數(shù)字量輸出皮帶打滑報(bào)警36q 2.3數(shù)字量輸出皮帶斷帶報(bào)警37q 2.4數(shù)字量輸出皮帶超速報(bào)警5.1.2plc的硬件配置 根據(jù)控制系統(tǒng)的要求及i/o點(diǎn)數(shù)的估算系統(tǒng)plc選用siemens公司s7-300。表3.3.2 plc配置清單名稱規(guī)格注釋cpu模塊cpu315-2dpcpu自帶存儲器電源框架ps307-5a數(shù)字量輸入模塊sm321每個模塊有32個輸入點(diǎn)數(shù)字量輸出模塊sm322每個模塊有32個輸出點(diǎn)模擬量輸入模塊sm331每個模塊有8點(diǎn)輸入模擬量輸出模塊sm332每個模塊有8點(diǎn)輸出1 cpus7-300cpu模塊類型多種多樣，有cpu312ifm、cpu313、cpu314、cpu314 ifm、cpu315/315-2dp、cpu316-2dp、cpu318-2dp等8種不同的中央處理單元可供選擇。cpu312ifm、cpu314ifm是帶有集成的數(shù)字和模擬輸入/輸出的緊湊型cpu，用于要求快速響應(yīng)并具有許多特殊功能的裝置。cpu313、cpu314、cpu315模塊不帶集成的i/o端口，其存儲容量、指令執(zhí)行速度、可擴(kuò)展的點(diǎn)數(shù)、計(jì)數(shù)器/定時器數(shù)量、軟件塊數(shù)量等隨序號的遞增而增加。315-2dp、cpu316-2dp、cpu318-2dp都具有現(xiàn)場總線擴(kuò)展的功能。因此我們考慮系統(tǒng)以后的擴(kuò)展，可選擇帶總線擴(kuò)展功能的cpu，考慮它們的性價(jià)比，最終我們選用315-2dp。cpu315-2dp是具有中到大容量程序存儲器和profibus-dp主/從接口的cpu，它用于包括分布式及集中式i/o的任務(wù)中。cpu315-2dp具有48kb的ram，內(nèi)置80kb的裝載存儲器（ram），可用存儲器卡擴(kuò)充裝載存儲器，最大容量為512kb，指令執(zhí)行速度為0.1ms/1000條，最大可擴(kuò)展1024點(diǎn)數(shù)字量或128個模擬量通道，其他特性與cpu314相同。cpu315-2dp是帶現(xiàn)場總線（profibus）sinec l2-dp接口的cpu模塊，其它特性與cpu315模塊相同。2 電源框架 ps307是西門子s7-300的專配24v直流電源，這一系統(tǒng)共有2a、5a、10a三種不同額定輸出電流的電源，其工作原理和備用參數(shù)均相同。在這個系統(tǒng)中，選擇ps307 5a電源，它安裝在導(dǎo)軌的1號槽，在cpu的左側(cè)，用電源連接線連接到cpu上面。圖3.3.1供電系統(tǒng)電氣圖ps307 5a負(fù)載電源模塊連接單相交流系統(tǒng)，將120或是220伏交流電壓變?yōu)?4伏直流工作電壓。具有防短路和開路保護(hù)的功能。一個帶有保護(hù)罩的開關(guān)可用來選擇120伏或220伏交流線電壓。安裝一小型斷路器，以保護(hù)電源模塊的電源進(jìn)線電纜，斷路器指標(biāo)應(yīng)是：220vac時額定電流是10a，跳閘特性為c類。當(dāng)輸出正常額定電壓24v時，綠色led燈亮；當(dāng)輸出電路過載時，則led燈閃爍，輸出電流長期在5到6.5a之間時，輸出電壓下降，縮短電源的使用壽命，當(dāng)輸出電流超過6.5a時，電壓跌落，過后可以自動恢復(fù)；當(dāng)輸出短路時，則led燈暗下來，輸出電壓為0v，短路故障排除后，電壓可以自動恢復(fù)；當(dāng)一次側(cè)低電壓時，led燈暗下，電源自動切斷，電壓自動恢復(fù)；當(dāng)一次側(cè)發(fā)生過壓時，led燈熄滅，電源可能會被徹底毀壞。電源輸入功率為138w，效率是87%，功率消耗為18w，輸出電壓額定值是24vdc，允許誤差是24v5%，上升時間最大為2.5s。ps307 2a的輸人功率是58w，效率是83%22。3 數(shù)字量輸入模塊根據(jù)計(jì)算，系統(tǒng)的數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)為23，為了系統(tǒng)留有余量，選用sm321數(shù)字量輸入模塊。該模塊具有32點(diǎn)輸入，電氣隔離為16組，額定輸入電壓24vdc，適用于開關(guān)及2-/3-/4線接近開關(guān)。 圖3.3.2 sm321接線圖及方框圖4 數(shù)字量輸出模塊 sm322數(shù)字量輸出模塊的作用是將s7-300的輸出信號傳給外部負(fù)載（即用戶輸出設(shè)備），并將s7-300內(nèi)部低電平信號轉(zhuǎn)換成外部所需要電平的輸出信號。因此每一個輸出點(diǎn)的輸出電路可等效為一個輸出繼電器，可直接用于驅(qū)動電磁閥、接觸器、小型電機(jī)、燈和電動機(jī)啟動器。按負(fù)載回路使用電源的不同，可分為直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊三種。按輸出開關(guān)器件的種類不同又可分為晶體管輸出方式、可控硅輸出方式和繼電器觸點(diǎn)輸出方式三種。晶體管輸出方式的模塊只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出模塊；可控硅輸出方式的模塊只能帶交流負(fù)載，屬于交流輸出模塊；繼電器觸點(diǎn)輸出方式的模塊可帶直流負(fù)載，也可帶交流負(fù)載，屬于交直流兩用輸出模塊。從響應(yīng)速度來看，晶體管響應(yīng)最快，繼電器最慢；從安全隔離效果和應(yīng)用靈活性角度來看，以繼電器觸點(diǎn)輸出型最佳。圖3.3.3sm322接線圖及方框圖5 模擬量輸入模塊 模擬量輸入模塊sm331的輸入測量范圍很寬，它可以直接輸入電壓、電流、電阻、熱電偶等信號，根據(jù)型號的不同，各模擬量輸入范圍的數(shù)字化表示以及數(shù)字量與不同的模擬輸出范圍間的對應(yīng)可以從技術(shù)手冊中查到。模塊與s7-300 cpu及負(fù)載電壓之間是光電隔離的。sm331主要是由a/d轉(zhuǎn)換部件、模擬切換開關(guān)、補(bǔ)償電路、恒流源、光電隔離部件、邏輯電路等組成。a/d轉(zhuǎn)換部件是模塊的核心，其轉(zhuǎn)換原理采用積分的方法，積分時間直接影響到a/d轉(zhuǎn)換時間和a/d轉(zhuǎn)換精度。所有模擬量的輸入通道共用一個轉(zhuǎn)換部件，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)，將各通道按順序一個個轉(zhuǎn)換。輸入模塊的循環(huán)時間是指這一通道開始轉(zhuǎn)換模擬量輸入值到下次開始轉(zhuǎn)換的時間