基于PLC的皮帶集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(定稿)—2012

1、西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）西南科技大學(xué)本11機(jī)制畢業(yè)生畢業(yè)論文基于PLC的礦井皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)院系名稱:電子電氣工程系專業(yè)班級(jí):學(xué)生姓名:學(xué) 號(hào):.教師職稱:指導(dǎo)教師:2012年9月5日西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）為了保證煤礦煤礦的運(yùn)輸系統(tǒng)對(duì)保證礦井正常生產(chǎn)起著非常重要的作用。運(yùn)輸系統(tǒng)可靠安全運(yùn)行，對(duì)帶式輸送機(jī)進(jìn)行集中監(jiān)視和控制很必要。本文以新PLC技術(shù)為核心的集疆哈密煤礦主斜井及地面膠帶輸送機(jī)為背景，設(shè)計(jì)出了以 中控制系統(tǒng)，提高了運(yùn)輸系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制水平。文中首先介紹了本次設(shè)計(jì)的背景，然后設(shè)計(jì)了膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)和應(yīng)具有的控制功能，參數(shù)的檢測(cè)和故障保護(hù)裝置，確定了各故障檢測(cè)傳感

2、器的類型及安裝位置。在此基礎(chǔ)上采用SIEMENS的S7-300系列PLC對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行硬件和軟件設(shè)計(jì)，其中包括PLC勺模塊配置及外部連線， 梯形圖程序設(shè)計(jì)。最 后提出PLC控制系統(tǒng)的主要干擾源，并設(shè)計(jì)了抗干擾的措施。關(guān)鍵詞：膠帶輸送機(jī)；S7-300 ；集中控制系統(tǒng)5AbstractCoal transport system to ensure normal production of mine played a very imp orta nt role. In order to guara ntee coal mine safety and reliable op eratio n of the

3、 transport system, the belt con veyor to focus on surveilla nee and con trol is n ecessary.In this paper, the Xin jia ng Hami Coal Mine in cli ned conv eyor belt and the ground as the backgro und, to desig n the PLC tech no logy as the core of the cen tralized con trol system to improve the transpor

4、t system of mon itori ng and con trol level.First introduced in the text of this design background, and then design aconveyor belt on the structure and control system should have the control, faultdetect ion and p arameters of the p rotecti on device, ide ntified the faultdetecti on sen sors and in

5、stallati on of the type of p ositi on. On this basis the use of SIEMENSS7-300 series PLC to the system hardware and software desig n, in clud ing the PLC module con figurati on and exter nal conn ecti ons, ladder p rogram desig n. Fin ally,PLC control system the main source of interferenee and the d

6、esign of the an ti-jam ming measures.Keywords: Belt conveyor ； S7-300; Centralized control system目錄1緒論1. 1皮帶運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展概述1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景及意義.1.2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景1.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義1.3系統(tǒng)的任務(wù)及要實(shí)現(xiàn)的主要功能皮帶集中控制系統(tǒng)要求2.1系統(tǒng)控制工藝.2.2系統(tǒng)工藝控制要求系統(tǒng)控制思想3.1皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案3.2皮帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成3.2.1 皮帶運(yùn)輸機(jī) 322皮帶運(yùn)輸機(jī)參數(shù)檢測(cè)及故障保護(hù)裝置設(shè)計(jì)膠帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)硬件選型4.1 PLC硬件設(shè)計(jì)

7、 4.1.1 CPU 的選擇.1616164.1.2數(shù)字量模塊選擇4.1.3模擬量模塊選擇4.1.4電源模塊的選擇4.2 PROFIBUS-DP 總線及4.3外圍設(shè)備硬件選型皮帶控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1集中控制的流程圖5.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 5.2.1硬件組態(tài).5.2.2控制方式選擇5.2.3模擬量的處理5.3人機(jī)界面（HMI ）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的抗干擾措施設(shè)計(jì)6.1主要干擾源182121ET200M選型24252727282829313235356.2抗干擾措施7系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及維護(hù)系統(tǒng)的安裝.7.17.27.37.1.1系統(tǒng)安裝方法7.1.2注意以下問題系統(tǒng)的調(diào)試系統(tǒng)的維護(hù)結(jié)束語致謝. 參考文獻(xiàn)3

8、6383838383940錯(cuò)誤！未定義書簽。4344西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論1. 1皮帶運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展概述利用皮帶運(yùn)輸是煤炭生產(chǎn)過程中不可缺少的一部分。礦井中，皮帶運(yùn)輸?shù)?線路很長(zhǎng)，巷道條件有限，并且大多都采用繼電器進(jìn)行控制，出現(xiàn)故障也不好 檢查，若運(yùn)輸不暢，采掘工作或其它工作都無法進(jìn)行，整個(gè)煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)將處 于癱瘓狀態(tài)。礦井運(yùn)輸機(jī)械的類型很多，按運(yùn)輸方式可分為連續(xù)運(yùn)行和往返運(yùn) 行兩種。連續(xù)運(yùn)行式運(yùn)輸設(shè)備的特點(diǎn)是：一經(jīng)開動(dòng)就不需操作而連續(xù)運(yùn)行。普 通膠帶機(jī)、鋼繩芯膠帶機(jī)、鋼繩牽引膠帶運(yùn)輸機(jī)等均屬于此類運(yùn)輸設(shè)備。往返 運(yùn)行式設(shè)備的特點(diǎn)是：在運(yùn)行區(qū)間，以一定的方式，做往返式周期性運(yùn)，運(yùn)行 中

9、需要操作換向。機(jī)車運(yùn)輸及單繩牽引運(yùn)輸?shù)葘儆诖祟愡\(yùn)輸設(shè)備。此段字號(hào)不對(duì)！隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦井生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，原 有的繼電器控制已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，運(yùn)輸系統(tǒng)也經(jīng)歷了不斷的變革和進(jìn) 步，并以煤流運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)化、設(shè)備大型化、自動(dòng)化、高可靠性與安全性來保證 礦井的連續(xù)、高效生產(chǎn)。礦井皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)，是由多條皮帶搭接而成或由煤倉(cāng) 轉(zhuǎn)載形成的煤流系統(tǒng)，因此它內(nèi)部形成的單元就是單臺(tái)皮帶機(jī)。皮帶運(yùn)輸機(jī)是 選煤廠的主要運(yùn)輸設(shè)備，它可用于物料的傾斜運(yùn)輸或水平運(yùn)輸。由于皮帶運(yùn)輸 機(jī)的運(yùn)輸能力變化范圍大、運(yùn)輸距離長(zhǎng)、載貨和運(yùn)輸機(jī)間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn) 時(shí)阻力小等，因而具有適應(yīng)性強(qiáng)、工作平穩(wěn)可靠、動(dòng)力消耗小、機(jī)

10、件磨損小、 使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)，在選煤廠中得到了廣泛應(yīng)用。1. 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景及意義1.2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景目前，礦井皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)是原煤運(yùn)輸?shù)奈ㄒ煌緩?，還是礦井生產(chǎn)的重要環(huán) 節(jié)，因此它的安全高效運(yùn)行受到很大程度的重視。由于礦井皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)分布 廣，信息分散以及控制要求高的特點(diǎn)，隨著礦井生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及技 術(shù)水平的不斷提高，現(xiàn)代化礦井也需要現(xiàn)代化管理，因此對(duì)皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)的控 制和管理提出了更高的要求。以往對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)都采用人工分臺(tái)就地控制，即每臺(tái)運(yùn)輸機(jī)的控制都由一 名人員就地控制，這是一種最原始的控制方式。這種控制方式是直接操作運(yùn)輸機(jī)的控制開關(guān)，操作簡(jiǎn)單，不增加任何控制元件，維護(hù)工作較

11、少，但需要人員 較多，并且每個(gè)皮帶工的思維及技術(shù)水平不一等常有意外事故發(fā)生，影響生產(chǎn) 的正常運(yùn)行。而集中控制方式是在整個(gè)運(yùn)輸線上新增一套集中控制裝置，在控 制室內(nèi)集中操作，由一名操作人員完成即可。這樣即節(jié)省了大量的人力資源， 也為及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，縮短停產(chǎn)時(shí)間和提高自動(dòng)化效率創(chuàng)造了條件?，F(xiàn)在，已成 為礦井煤炭運(yùn)輸?shù)闹饕刂品绞?。在煤礦中，煤流的運(yùn)輸一般在幾百米到幾十公里，因此它的運(yùn)輸系統(tǒng)要有 多臺(tái)皮帶運(yùn)輸機(jī)、給煤機(jī)、煤倉(cāng)等構(gòu)成協(xié)調(diào)配合完成長(zhǎng)距離運(yùn)輸任務(wù)。為保證 運(yùn)輸系統(tǒng)的安全可靠，提高運(yùn)輸效率，對(duì)其進(jìn)行完整的管理和監(jiān)控是現(xiàn)代礦井 煤流運(yùn)輸迫切需要的一項(xiàng)技術(shù)。皮帶機(jī)的綜合自動(dòng)化控制是整個(gè)礦井實(shí)現(xiàn)自動(dòng)

12、控制的重要組成部分。對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)集中控制存在的主要問題有：（1）在安全保護(hù)方面，為提高皮帶運(yùn)輸機(jī)的可靠性、安全性、減少故障、 提高效率等多種檢測(cè)方法已用于電動(dòng)機(jī)、液力耦合器、減速器和皮帶運(yùn)行故障 檢測(cè)，但是這些系統(tǒng)是相互獨(dú)立的。（2）故障檢測(cè)系統(tǒng)誤報(bào)率高。誤報(bào)將造成皮帶運(yùn)輸機(jī)不該有的停機(jī)，使得 全礦井停產(chǎn)，對(duì)礦井生產(chǎn)造成極大影響。（3）皮帶機(jī)的控制、運(yùn)行、保護(hù)等信息不能較好的與礦井的其它控制系統(tǒng) 共享，不能與整個(gè)礦井信息系統(tǒng)集成。視屏監(jiān)控系統(tǒng)不規(guī)范，沒有語音通訊功 能，不能實(shí)現(xiàn)無人值守。隨著礦井功能和規(guī)模的不斷擴(kuò)大，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新的工業(yè)控制 器技術(shù)等新技術(shù)的應(yīng)用，將逐步取代繼電器控制

13、，給皮帶運(yùn)輸?shù)募锌刂葡到y(tǒng) 提供了發(fā)展空間。從單臺(tái)控制系統(tǒng)到多臺(tái)控制系統(tǒng)，有價(jià)格相對(duì)較貴的 成的系統(tǒng)和價(jià)格低廉的單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用。目前，雖然市場(chǎng)上有著各種各樣的集 控系統(tǒng)，但是都是朝著自動(dòng)化、智能化、信息化方向發(fā)展。目前,PLC構(gòu)1.2.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)的意義采用PLC對(duì)皮帶集中控制系統(tǒng)具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：1 、高可靠性。由于工業(yè)生產(chǎn)過程是晝夜連續(xù)的，一般的生產(chǎn)裝置要幾個(gè)月甚至幾年就大修一次，所以這就要求PLC具有較高的可靠性，告可靠性是PLC 的最突出特點(diǎn)之一。PLC采用微電子技術(shù)，所有 I/O接口電路均采用光電隔離 措施，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外電路與P LC內(nèi)部電路之間在電氣上隔離。大量的開關(guān)動(dòng)

14、 作由無觸點(diǎn)的半導(dǎo)體完成，另外還采用了屏蔽和抗干擾措施。它的平均故障間 隔時(shí)間為3-5萬個(gè)小時(shí)。2、豐富的I/O接口。由于工業(yè)控制機(jī)只是整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制系 統(tǒng)中的控制中樞，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的控制，它還必須與各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備相連才能完成控制任務(wù)。因此，PLC除了具有計(jì)算機(jī)的基本功能（如CPU 何存儲(chǔ)器）以外，還有豐富的I/O接口模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備（如按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器及變送器、電磁線圈、電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器和控制閥等） 直接相連。有些PLC還有通信模塊和特殊功能模塊等。3、靈活性。有了 PLC,電氣工程師不必為每套設(shè)備配置專用裝置。如果控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備采用相同的P

15、LC,只需編寫不同的應(yīng)用軟件即可。而且可以用一臺(tái)PLC控制幾臺(tái)操作完全不同的設(shè)備。4、 采用模塊化結(jié)構(gòu)。為了適應(yīng)各種工業(yè)控制的需要，除單元式的小型PLC 以外，絕大多數(shù) PLC都采用模塊化的結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件均采用模塊化的設(shè) 計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來。5、模擬調(diào)試。PLC能對(duì)所控功能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行模擬調(diào)試，縮短在現(xiàn)場(chǎng)的 調(diào)試時(shí)間。6、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)視。在 PLC系統(tǒng)中，操作人員能通過顯示器觀測(cè)到所控每 個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況，隨時(shí)監(jiān)視事故發(fā)生點(diǎn)。1.3系統(tǒng)的任務(wù)及要實(shí)現(xiàn)的主要功能本次課題任務(wù)是為了改變?cè)械睦^電器在皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用，而采用 現(xiàn)代化可編程控制器PLCt行控制，進(jìn)行S7-3

16、00 PLC模塊選型和外部連線設(shè)計(jì)。 為了使集控系統(tǒng)更加完善，實(shí)現(xiàn)控制的可觀化、清晰化，加入了觸摸屏設(shè)計(jì)。 它可以實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的運(yùn)行情況和各種故障情況，進(jìn)行及時(shí)的報(bào)警顯示和記錄。進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。最后分析控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因，提 出對(duì)應(yīng)抗干擾措施。采用可編程控制器PLC 寸皮帶集中控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）、智能控制：具有擬人的智力，在環(huán)境條件變化時(shí)能自主地完成控制 目標(biāo)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。（2）、順序控制：按照規(guī)定的時(shí)間或邏輯的順序，對(duì)某一工藝系統(tǒng)或主要 輔機(jī)的多個(gè)終端控制元件進(jìn)行一系列操作的控制系統(tǒng)。3、監(jiān)控：對(duì)裝備及系統(tǒng)的工作狀態(tài)不間斷地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)反饋信息自動(dòng)對(duì)系

17、統(tǒng)中異常部位實(shí)施相應(yīng)措施的閉合自動(dòng)控制作用。2皮帶集中控制系統(tǒng)要求2.1系統(tǒng)控制工藝以某中型煤礦為例，采用帶式運(yùn)輸機(jī)作為主要運(yùn)輸方式，其主運(yùn)輸系統(tǒng)包 括主提升帶式輸送機(jī)、走廊帶式輸送機(jī)、振動(dòng)篩、中煤塊帶式輸送機(jī)、大煤塊 帶式輸送機(jī)、過橋帶式輸送機(jī)和末煤刮板輸送機(jī)、煤倉(cāng)等。各條皮帶機(jī)都由一 臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，正常運(yùn)行速度為 2m/s，其中振動(dòng)篩為雙層的，每條皮帶機(jī)均設(shè) 置跑偏、堆煤、煙霧、拉線急停、打滑、縱撕等保護(hù)。其工藝流程圖如圖2.1所示。其中箭頭指示煤流方向。如圖2-1所示，煤炭從井底煤倉(cāng)經(jīng)給煤機(jī)運(yùn)到主提升皮帶，通過主斜井中的主提升皮帶運(yùn)至地面，經(jīng)地面的走廊皮帶輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)到振動(dòng)篩，振動(dòng)篩為雙層

18、，經(jīng)篩后分為大塊煤、中塊煤和末煤三種。大塊煤經(jīng)大塊皮帶到大塊煤倉(cāng)，中塊 煤經(jīng)中塊皮帶到中塊煤倉(cāng)，而末煤先通過過橋皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)，再利用過橋皮帶機(jī)尾 的分煤擋板分到兩條末煤刮板輸送機(jī)上，運(yùn)輸?shù)礁髯缘拿簜}(cāng)，其分煤擋板是固 定的。本礦井皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)控制采用繼電器控制，可靠性差、體積大、故障率高、勞動(dòng)強(qiáng)度較大。其控制方式有兩種：集中手動(dòng)控制和就地控制，沒有集中自動(dòng) 控制，所有的控制都由人來操作。集中控制室設(shè)在選煤樓振動(dòng)篩的附近，由控 制柜、操作臺(tái)和觸摸屏組成。皮帶機(jī)的控制通過操作臺(tái)上對(duì)應(yīng)的啟停按鈕集中 控制，觸摸屏實(shí)時(shí)顯示皮帶的運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)集、故障位置。各皮帶機(jī)的 機(jī)頭或機(jī)尾都設(shè)置就地控制箱， 在檢修

19、或特殊情況下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的就地啟?？刂?。 皮帶按逆煤流啟動(dòng)，順煤流停車。啟動(dòng)順序?yàn)椋耗┟汗伟鍣C(jī)、過橋皮帶、大小 塊皮帶、振動(dòng)篩、走廊皮帶、主提升皮帶、給煤機(jī)；停止順序與此相反。每一 條皮帶安排一人專門負(fù)責(zé)巡視，勞動(dòng)量大、效率低。主提升皮芾走廊皮帶末煤煤倉(cāng)末煤刮板機(jī)過橋皮帶I中塊皮帶大塊皮芾中塊煤倉(cāng)大塊煤倉(cāng)圖2-1系統(tǒng)運(yùn)輸工藝流程圖2.2系統(tǒng)工藝控制要求本皮帶運(yùn)輸集中控制系統(tǒng)具有如下控制要求：在檢本系統(tǒng)有集中、就地、檢修三種工作模式。一般系統(tǒng)運(yùn)行在集控工作模式 下，當(dāng)組成生產(chǎn)流水線時(shí)，本機(jī)根據(jù)前后閉鎖關(guān)系自動(dòng)啟停，同時(shí)檢測(cè)各檢測(cè) 保護(hù)一般系統(tǒng)運(yùn)行在集控工作模式下設(shè)備的狀況；運(yùn)行就地工作模式時(shí)，操作

20、員手動(dòng)操作按鈕啟動(dòng)/停止皮帶機(jī)，所有保護(hù)設(shè)備均投入使用； 運(yùn)行檢修工作模 式時(shí)，操作員手動(dòng)單臺(tái)啟動(dòng)/停止皮帶，保護(hù)設(shè)備可有選擇性的投入使用。 修模式下，可將使皮帶低速運(yùn)行。工作方式的改變，只有在皮帶輸送機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí) 進(jìn)行；皮帶輸送機(jī)運(yùn)作時(shí)，不能改變其工作方式。（1）程序設(shè)計(jì)中，報(bào)警停車等故障信號(hào)自動(dòng)保持，即一旦發(fā)出故障信號(hào)， 即使經(jīng)維修后信號(hào)消失，計(jì)算機(jī)內(nèi)仍保留信號(hào)故障狀態(tài)，這時(shí)復(fù)位指令可以清 除故障保持信號(hào)。（2）皮帶輸送機(jī)按照逆煤流啟動(dòng)，順煤流延時(shí)停車，并具有閉鎖功能。（3）系統(tǒng)具有膠帶機(jī)低速打滑、機(jī)頭堆煤、超溫灑水、煙霧、滾筒超溫、沿線急停和跑偏等多種保護(hù)。下面簡(jiǎn)單介紹它們信號(hào)發(fā)生后的動(dòng)作情

21、況：1 ）拉線開關(guān)：信號(hào)發(fā)出后馬上發(fā)出急停指令， 系統(tǒng)可以識(shí)別哪個(gè)急停開關(guān) 動(dòng)作，發(fā)出拉線開關(guān)聲光報(bào)警。2 ）堆煤：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行堆煤聲光報(bào)警指令和急停指令。3）跑偏：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行跑偏聲光報(bào)警指令，此為一級(jí)動(dòng)作，當(dāng)報(bào)警時(shí) 間超出一定時(shí)間段時(shí)，同時(shí)再執(zhí)行急停指令，此為二級(jí)動(dòng)作。4)5)6)7)打滑；信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行打滑聲光報(bào)警指令，再執(zhí)行急停指令。超速：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行超速聲光報(bào)警和急停指令。斷帶：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行斷帶聲光報(bào)警和急停指令。 縱撕：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行縱撕聲光報(bào)警和急停指令。8）滾筒超溫：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行滾筒超溫聲光報(bào)警、 灑水指令和急停指令。9）煙霧：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行煙霧聲光報(bào)

22、警、灑水指令和急停指令。（4）對(duì)設(shè)備故障和工藝參數(shù)的異常實(shí)時(shí)報(bào)警，并進(jìn)行聲光提示，系統(tǒng)狀態(tài) 對(duì)位顯示，更便于維護(hù)。（5） 可與工業(yè)電視系統(tǒng)配合， 實(shí)時(shí)監(jiān)視皮帶機(jī)重點(diǎn)部位運(yùn)行情況，以確保 人員及設(shè)備的安全；具有喊話、打點(diǎn)通訊功能，基本實(shí)現(xiàn)無人值守。（6）皮帶運(yùn)輸機(jī)就地控制箱上設(shè)啟停、起動(dòng)預(yù)警按鈕，設(shè)備啟動(dòng)前發(fā)出預(yù)警信號(hào)，提示有關(guān)人員應(yīng)立即遠(yuǎn)離設(shè)備；現(xiàn)場(chǎng)可隨時(shí)停車，若設(shè)備由集控啟動(dòng)，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場(chǎng)停車信號(hào)后，可作急停處理，實(shí)施故障停車操作。（7）具有聯(lián)網(wǎng)功能，能與全礦井自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)可靠的聯(lián)接、實(shí)現(xiàn)全局監(jiān) 控。117條皮帶，各皮帶分部較廣，現(xiàn)場(chǎng)控PROFIBUS-DP 現(xiàn)場(chǎng)總PLC為控制主站，以

23、7個(gè)從站，這樣就節(jié)約PLC控制柜、觸摸屏、就地箱、3.1所示。I管理級(jí) I上機(jī)位3系統(tǒng)控制思想3.1皮帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案本次設(shè)計(jì)中需要集中控制的皮帶共有制點(diǎn)很分散，并且現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境很惡劣。所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用線技術(shù)，組成主從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)工藝流程規(guī)劃，系統(tǒng)以每條皮帶就地箱配備的遠(yuǎn)程 I/O ET200M為從站，共設(shè) 了大量的電纜等材料。本系統(tǒng)由集中控制臺(tái)、 各種保護(hù)傳感器及執(zhí)行器組成。完成一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)多條皮帶多個(gè)設(shè)備全過程的控 制、監(jiān)測(cè)、構(gòu)成一個(gè)完善的集中控制系統(tǒng)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖就地控制 箱 1ET200MT 傳 感 器主提升皮帶就地控制箱7ET200M傳感器執(zhí)行器末煤刮板機(jī)操作臺(tái)PLC控制級(jí)

24、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)PROF1BUS-DP圖3-1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以 SIEMENS公司S7-300系列PLC作為核心控制器件，具有防潮、抗干擾能力強(qiáng)、易擴(kuò)展，基本免維護(hù)，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，以循環(huán)掃描的方式，檢測(cè)傳感器及被控設(shè)備的信號(hào)，發(fā)出程序指令，完成對(duì)皮帶機(jī)的集中監(jiān)控，使各個(gè)皮帶協(xié)調(diào)完成工作。PLC控制柜內(nèi)部由S7-300 PLC模塊、接線端子、電源模塊、變壓器及各種模塊組成；集中控制臺(tái)和觸摸屏是人機(jī)的交流界面，控 制臺(tái)面板上有各條皮帶機(jī)的起停控制按鈕，總啟、總停按鈕，起車預(yù)警按鈕、 集控/就地/檢修工作方式的轉(zhuǎn)換開關(guān)，系統(tǒng)緊急停車按鈕；觸摸屏則詳細(xì)顯示 各條皮帶及給煤機(jī)運(yùn)行情況，同時(shí)也顯示出所有皮帶上的各

25、種保護(hù)傳感器的動(dòng) 作情況、故障位置等。就地控制箱上有控制皮帶的啟動(dòng)、停止按鈕，急停按鈕， 內(nèi)部配SIMATIC ET200M 遠(yuǎn)程I/O ,完成現(xiàn)場(chǎng)皮帶的數(shù)據(jù)采集和控制。每個(gè)遠(yuǎn) 程I/O站可以處理256個(gè)開關(guān)量或64個(gè)模擬量，它與 CPU的通信速率最高可 達(dá)12Mbps，通信距離最遠(yuǎn)可達(dá) 1200米。ET200M 遠(yuǎn)程單元通過IM153-2總線 接口模塊連接到PROFIBUS總線上。3.2皮帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成皮帶運(yùn)輸機(jī)集中控制系統(tǒng)主要由PLC、人機(jī)界面等組成，它主要控制皮帶輸送機(jī)、各種參數(shù)檢測(cè)和故障保護(hù)裝置、將各種信息在觸摸屏上集中顯示。下 面我們對(duì)集中控制系統(tǒng)各部分進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

26、3.2.1 皮帶運(yùn)輸機(jī)帶式運(yùn)輸機(jī)是以皮帶作為牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械、又稱為皮 帶運(yùn)輸機(jī)，它在礦山的物料運(yùn)輸，特別是煤的運(yùn)輸方面得到了廣泛運(yùn)用。帶式 運(yùn)輸機(jī)主要由以下幾種部件組成：傳動(dòng)裝置、皮帶、機(jī)架、滾筒、托輥、拉緊 裝置、清掃器、裝料和卸料裝置等。皮帶運(yùn)輸?shù)幕窘Y(jié)構(gòu)見所示。膠帶1繞過傳動(dòng)滾筒2及尾部滾筒3形成無極循環(huán)的牽引機(jī)構(gòu)，在滾筒 2和3之間的機(jī)架上按一定距離安裝托輥 4和5, 用來支承載有物料的膠帶段（重段）和回空的膠帶段（空段），傳動(dòng)滾筒由電動(dòng)機(jī)通過減速器帶動(dòng)，膠帶與滾筒之間的摩擦力使膠帶移動(dòng)，這時(shí)，由給料漏斗 7 （裝載裝置）加載在膠帶上的物料就和膠帶一起移動(dòng)。當(dāng)膠帶繞過

27、傳動(dòng)滾筒時(shí)，物料就在重力和離心力的作用下卸到排料漏斗8 （卸料裝置）中。小車和系在它上面的重物是膠帶運(yùn)輸機(jī)的拉緊裝置，它的作用是通過安裝在小車上的尾部 滾筒使膠帶處于張緊的狀態(tài)。這樣，膠帶在兩托輥之間懸垂度不致過大，而傳 動(dòng)滾筒也能有足夠的牽引力傳送給膠帶。膠帶是經(jīng)主動(dòng)滾筒和機(jī)尾改向滾筒形成一個(gè)無極環(huán)行帶。它上下的兩股膠 帶分別由上下的托輥來支承。膠帶機(jī)的傳動(dòng)裝置一般位于輸送帶的頭部、中部或是尾部，它是帶式輸送機(jī)的重要組成部分。傳動(dòng)裝置一般由驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng) 滾筒組成。驅(qū)動(dòng)裝置一般采用電動(dòng)機(jī)、液力偶合器、減速器及制動(dòng)輪、傳動(dòng)滾 筒組成。輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)有單滾筒驅(qū)動(dòng)和多滾筒驅(qū)動(dòng)，一般常采用單滾筒驅(qū)動(dòng)，

28、功率 大時(shí)可采用多滾筒驅(qū)動(dòng)。多滾筒驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)就是能夠傳遞較大的功率，帶動(dòng)較 大的負(fù)載，并能降低輸送帶的張力；其缺點(diǎn)就是可能會(huì)出現(xiàn)功率不平衡問題， 從而增加了電動(dòng)機(jī)的備用功率。本項(xiàng)目的膠帶輸送機(jī)都采用一臺(tái)電機(jī)的單滾筒 驅(qū)動(dòng)。膠帶輸送機(jī)向上運(yùn)輸物料的傾角不能過大，運(yùn)輸煤炭時(shí)的傾角一般為18210。向下運(yùn)輸?shù)膬A角一般在 150以下。超過這些數(shù)值，運(yùn)輸物料和膠帶之間 就會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使物料下滑。因此，在輸送同樣高度條件下，膠帶輸送機(jī)所 需廠房面積或成長(zhǎng)度較大。322 皮帶運(yùn)輸機(jī)參數(shù)檢測(cè)及故障保護(hù)裝置設(shè)計(jì)為了能實(shí)時(shí)的掌握帶式輸送機(jī)的運(yùn)行狀況，需要對(duì)其一些參數(shù)如速度、滾筒溫度等進(jìn)行檢測(cè)。帶式輸送機(jī)在輸送過

29、程中也難免出現(xiàn)一些故障，如果這些 故障處理不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致更大的事故，對(duì)生產(chǎn)造成重大損失。所以，對(duì)帶式 輸送機(jī)的參數(shù)檢測(cè)和采取相關(guān)保護(hù)措施是必須的。下面簡(jiǎn)要介紹一下帶式輸送 機(jī)出現(xiàn)的一些常見故障及其參數(shù)的檢測(cè)設(shè)計(jì)。1. 跑偏b托輥軸線d導(dǎo)料槽和a輸送帶接膠帶輸送機(jī)跑偏的根本原因是輸送帶在運(yùn)行過程中，橫向受力不平衡。主 要有以下幾種原因：（1）安裝質(zhì)量原因：a機(jī)架、滾筒沒有調(diào)整平直； 與輸送帶中心線不垂直；c機(jī)架與地面連接強(qiáng)度不夠，機(jī)架不穩(wěn)定； 卸料槽的導(dǎo)料擋板安裝位置不當(dāng)，受力不均。（2）輸送帶質(zhì)量原因：頭與中心線不直；b輸送帶帶邊呈“ S”型。（3）裝載質(zhì)量原因：裝載點(diǎn)不在輸送 帶中央。（4

30、）維護(hù)質(zhì)量原因：滾筒清掃不干凈，造成直徑不等。目前，對(duì)運(yùn)輸機(jī)跑偏的解決辦法主要有兩種：（1）通過人工調(diào)整滾筒或托輥進(jìn)行調(diào)偏；（2）使用回轉(zhuǎn)式槽型調(diào)偏托輥（上膠帶裝）或平行調(diào)偏托輥（下膠帶 裝）進(jìn)行自動(dòng)調(diào)偏。為實(shí)現(xiàn)無人值守，多數(shù)都使用能自動(dòng)調(diào)偏的托輥。為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)輸皮帶是否跑偏，一般在機(jī)頭、機(jī)中和機(jī)尾皮帶最容易跑偏 的地方分別安裝一對(duì)防跑偏保護(hù)裝置。本設(shè)計(jì)中采用煤炭科學(xué)總院常州自動(dòng)化 研究所的KG1007A-2型膠帶二級(jí)防跑偏開關(guān)，其跑偏信號(hào)通過接入臨近拉線急停 開關(guān)傳輸。在皮帶正常工作時(shí)，跑偏開關(guān)的探桿在豎直位置。當(dāng)皮帶跑偏時(shí)，皮帶碰到跑偏開關(guān)的探桿，并帶動(dòng)探桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)與探桿固定在一軸上的

31、凸 輪也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，撥動(dòng)跑偏開關(guān)的微動(dòng)開關(guān)發(fā)出跑偏信號(hào)。.1 1-1* .:r 1跑偏開關(guān)速度傳感器KG1007A-2型膠帶防跑偏開關(guān)為本質(zhì)安全型電氣設(shè)備，使用于煤礦有瓦斯、 礦塵爆炸危險(xiǎn)的環(huán)境。它體積比較小、重量輕、密封性能好；觸點(diǎn)動(dòng)作后還留 有較大的探桿轉(zhuǎn)動(dòng)緩沖角，探桿上裝有尼龍滾動(dòng)護(hù)套，避免探桿和膠帶之間的 磨擦，使本身不易損壞，輸出開關(guān)量信號(hào)。它的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可以通過改變微調(diào)開 關(guān)的位置來改變。在此設(shè)計(jì)中，我們要求跑偏信號(hào)發(fā)出傳送給P LC, 級(jí)跑偏時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警；二級(jí)跑偏時(shí)PLC發(fā)出急停指令，語音報(bào)警，同時(shí)觸摸屏故障位置 指示燈亮并啟動(dòng)急停報(bào)警。KG1007A 2型防跑偏開關(guān)技術(shù)參數(shù)如下所

32、示：膠帶跑偏開關(guān)型號(hào)：KG1007A 2型外殼防護(hù)等級(jí)：IP54觸點(diǎn)容量AC380V、DC220V 5A，煤礦井下使用時(shí)必須和本質(zhì)安全型電路連 接探桿動(dòng)作轉(zhuǎn)動(dòng)最大角度：大于70雙向轉(zhuǎn)動(dòng)觸點(diǎn)動(dòng)作時(shí)探桿轉(zhuǎn)動(dòng)角度：25 （一級(jí)）40 （二級(jí)）引入電纜外徑：612mm兩個(gè)出線口重量:2kg2. 速度檢測(cè)檢測(cè)膠帶打滑、超速和斷帶故障，均需要知道膠帶的運(yùn)行速度，因此我們 給每條皮帶設(shè)置一個(gè)速度傳感器來檢測(cè)膠帶的速度。本設(shè)計(jì)中，我們選用常州 聯(lián)力的KJ5007A型速度傳感器，輸出頻率信號(hào)，幅值5V，頻率f=200V（V為膠帶速度值），輸出電流信號(hào)420mA其工作原理是：帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，速度 檢測(cè)傳感器由緊

33、貼膠帶的滾輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤（帶有齒槽）在光電傳感器凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，光電傳感器光路通斷受齒槽控制，輸出相應(yīng)的方波頻率信號(hào)，頻率信號(hào)經(jīng)整形 放大后，再經(jīng)頻率/電壓、電壓/電流變換后輸出420mA的電流信號(hào)。西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）轉(zhuǎn)盤圖3.2速度檢測(cè)傳感器部分電路方框圖3. 打滑驅(qū)動(dòng)滾筒打滑的原因是滾筒的摩擦牽引力降低、超載或帶子被卡住。摩擦 牽引力降低的原因是輸送帶或滾筒沾泥水、輸送帶張力下降。采用自動(dòng)調(diào)整的 拉緊裝置是防止驅(qū)動(dòng)滾筒打滑的有效方法。滾筒持續(xù)打滑得不到糾正，則會(huì)招 致輸送帶著火，引起重大火災(zāi)事故。采用阻燃輸送帶，驅(qū)動(dòng)滾筒持續(xù)打滑也會(huì) 冒煙污染空氣。因此設(shè)置打滑保護(hù)裝置，自動(dòng)監(jiān)視調(diào)整或停止

34、。4. 超速當(dāng)膠帶負(fù)載忽然變輕或是膠帶忽然斷帶時(shí)，膠帶運(yùn)行速度會(huì)馬上升高。膠 帶一般正常運(yùn)行速度是2m/s，如果速度太高，會(huì)對(duì)膠帶旁邊的礦工造成危險(xiǎn)； 同時(shí)若膠帶旁邊有鋒銳的物體，可能會(huì)掛破膠帶，造成重大事故。同上，我們 在此設(shè)計(jì)中沒有采用專門的超速傳感器，通過膠帶速度與設(shè)定值的比較，判定 膠帶是否超速運(yùn)行。當(dāng)膠帶速度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)帶速的105%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警并命令2m/s。皮帶緊急停車，這里標(biāo)準(zhǔn)帶速為5. 斷帶從大量的斷帶事故分析可知，帶式輸送機(jī)斷帶原因大概有以下幾種：(1)(2)(3)(5)齒輪減速器損壞，液力耦合器噴液或電動(dòng)機(jī)逆轉(zhuǎn)；輸送帶接頭質(zhì)量問題；運(yùn)輸中因其他東西卷入而引起運(yùn)輸載荷突然增

35、加；啟動(dòng)和停車時(shí)應(yīng)力變化大；輸送帶自身質(zhì)量不過關(guān)， 輸送帶服務(wù)年限過長(zhǎng)，輸送帶長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn) 輸，日常維護(hù)不到位；(6) 物料分配不均，輸送帶跑偏。為了防止由這些原因引起的斷帶事故，除了進(jìn)行人為的檢修和維護(hù)外，在 輸送機(jī)沿線上布置斷帶保護(hù)裝置尤為重要。因?yàn)樗梢员苊馔话l(fā)事故，隨時(shí)處 于待命狀態(tài)。在滾筒實(shí)際轉(zhuǎn)速不能確定的情況下，我們通過檢測(cè)膠帶線速度與 滾筒額定線速度差確定是否斷帶，當(dāng)差值大于設(shè)定值時(shí)，發(fā)出斷帶信號(hào)，命令 皮帶緊急停車，同時(shí)停給煤機(jī)，并發(fā)出聲光報(bào)警。6. 堆煤傳感器當(dāng)煤倉(cāng)內(nèi)有大煤塊塞住煤倉(cāng)漏口時(shí)，會(huì)使煤流阻在煤倉(cāng)內(nèi)，無法向膠帶投 放。由于煤倉(cāng)特別大，如果沒有人及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤倉(cāng)堆煤，煤

36、在煤倉(cāng)內(nèi)會(huì)越堆越多，最后會(huì)迫使使用大量人力物力來挖除煤倉(cāng)內(nèi)阻塞的大量煤，同時(shí)將運(yùn)輸系統(tǒng)全 部停下。這樣不僅浪費(fèi)時(shí)間降低工作效率，同時(shí)也費(fèi)用大量人力物力，提高煤 的生產(chǎn)成本。因此加入堆煤傳感器，及時(shí)報(bào)警危險(xiǎn)煤位，處理煤倉(cāng)內(nèi)阻塞的煤。此設(shè)計(jì)中采用常州自動(dòng)化研究所的物料探測(cè)傳感器。KG1006系列物料探測(cè)傳感器包括KG1006A型和KG1006C型，適用于煤炭、冶金、化工、建材的功能 行業(yè)惡劣環(huán)境，主要用途是監(jiān)測(cè)料倉(cāng)物料高度；檢測(cè)輸送機(jī)溜槽阻塞或轉(zhuǎn)載點(diǎn) 堆積。傳感器可以延時(shí)動(dòng)作，延時(shí)時(shí)間可調(diào)，避免由于大塊物料撞擊引起誤動(dòng) 作。這里我們選用 KG1006A型，輸出觸點(diǎn)容量是 AC220V 1A,電阻性

37、負(fù)載；延 時(shí)時(shí)間0.460s可調(diào)，瞬間復(fù)位，輸出開關(guān)信號(hào)。堆煤傳感器一般安裝在機(jī)頭下方適當(dāng)?shù)奈恢?，且不易碰壞或被水和煤塵污 染的地方。應(yīng)保證正常煤流時(shí)不誤動(dòng)作，機(jī)器振動(dòng)不誤動(dòng)作，不因滴水或煤塵 集聚而誤動(dòng)作，大塊煤矸石碰撞后不能使其損壞。7. 煙霧檢測(cè)傳感器由于打滑摩擦等原因，膠帶機(jī)滾筒升高到一定溫度時(shí)，會(huì)使膠帶燃著，因 此我們?cè)跐L筒處設(shè)置煙霧傳感器，當(dāng)煙霧濃度大于一定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 煙霧傳感器可分為離子感煙式和光電感煙式兩類，但不管是離子式還是光電式 的，都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，即機(jī)電一體化。目前，煙霧傳感器大都采用金屬镅 的離子式探測(cè)器，由不銹鋼的外殼構(gòu)成。本設(shè)計(jì)采用常州自動(dòng)化研究所的

38、KGN1-1型煙霧傳感器，它為礦用本質(zhì)安全 型，用于監(jiān)測(cè)煤礦井下因機(jī)械磨擦、電纜發(fā)熱、煤層自然等原因引起的火災(zāi)事 故，輸出0/5mA的開關(guān)量信號(hào)，紅色LED電源指示，報(bào)警時(shí)閃爍，頻率1Hz.當(dāng)檢 測(cè)到煙霧濃度超過設(shè)定值時(shí)，發(fā)出灑水指令，啟動(dòng)灑水裝置對(duì)主滾筒進(jìn)行降溫 滅火，并進(jìn)行聲光報(bào)警。煙霧傳感器應(yīng)懸掛在輸送機(jī)頭風(fēng)流方向后 2-3米處，以保證主滾筒因摩擦 產(chǎn)生煙霧時(shí)立即起作用。若風(fēng)速超過5m/s時(shí)應(yīng)安裝防風(fēng)罩，根據(jù)實(shí)際情況而定。 為保證煙霧傳感器正常工作，必須對(duì)其定期打掃和清洗。8. 拉線急停開關(guān)一般每隔80-100米按一個(gè)，應(yīng)安裝在易在皮帶輸送機(jī)運(yùn)行過程中，總有一些無法監(jiān)測(cè)到而又非常惡劣的事

39、情發(fā)生， 當(dāng)遇到這種緊急情況時(shí)，可以采用手動(dòng)的拉線急停開關(guān)，使輸送帶緊急停車， 避免發(fā)生重大事故。我們采用常州自動(dòng)化研究所的 KG9001A-編碼式拉繩急停 閉鎖開關(guān)，可用作輸送機(jī)沿線電纜接線盒，并具有故障位置識(shí)別電路，識(shí)別各 種不同故障及故障發(fā)生的地點(diǎn)。沿輸送機(jī)長(zhǎng)度方向配置的跑偏、縱撕（或其它 傳感器）等保護(hù)裝置和起動(dòng)預(yù)告、打點(diǎn)聯(lián)絡(luò)用的信號(hào)器均可通過它們與監(jiān)控系 統(tǒng)連接。拉線急停開關(guān)沿輸送機(jī)安裝， 于觀察到、易于操作的地方。15拉線急停開關(guān)煙霧傳感器KG9001A-C型拉線急停開關(guān)的技術(shù)參數(shù)如下所示行程 810mm復(fù)位形式工作電壓工作電流拉力 150 20N人工復(fù)位輸出信號(hào)DC10- 15V

40、,煤礦井下使用時(shí)，必須與本質(zhì)安全型電路連接 監(jiān)控狀態(tài)下不大于 0.1mA;動(dòng)態(tài)狀態(tài)下不大于 40mA 2路集電極開路輸出位置識(shí)別地址063引入電纜外徑KG9001A-C 兩側(cè)出線口（2個(gè)）1520mm下部出線口 （4個(gè)）612mm出廠時(shí)拉繩配置長(zhǎng)度2X 35m外殼防護(hù)等級(jí)IP54重量 7.5kg9 、紅外溫度傳感器由于滾筒和膠帶的摩擦作用，當(dāng)滾筒溫度過高時(shí)，會(huì)使膠帶燃著。因此，我們要及時(shí)監(jiān)測(cè)滾筒溫度，當(dāng)溫度達(dá)到一定值時(shí)報(bào)警。溫度傳感器從使用上可分為接觸式和非接觸式兩大類，接觸式目前使用較為廣泛，而非接觸式測(cè)量是 通過檢測(cè)被測(cè)物體所發(fā)出的紅外線，來達(dá)到測(cè)溫的目的。根據(jù)課題項(xiàng)目的具體 要求，被測(cè)對(duì)

41、象是一直轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒表面，接觸式溫度傳感器測(cè)量起來誤差太大，響應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，溫度變化的傳遞完全依靠空氣為介質(zhì)進(jìn)行熱交換，因而采用接 觸式測(cè)量不適用于該次設(shè)計(jì)，為此，選用了 RAYTEK非接觸式紅外熱敏元件作為測(cè)溫元件，溫度傳感器的輸出信號(hào)為 010V模擬量電壓信號(hào)，測(cè)量范圍為-32 535度。它具有響應(yīng)速度快，測(cè)量精度高，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。我們將檢測(cè) 到的紅外溫度與設(shè)定值比較，當(dāng)溫度大于設(shè)定值時(shí)，則發(fā)出報(bào)警指令，同時(shí)啟 動(dòng)灑水閥灑水降溫。一般我們的設(shè)定值要根據(jù)考慮周邊情況，如：膠帶的制作 材料，燃點(diǎn)等。10.縱撕檢測(cè)鋼線芯帶式輸送機(jī)以其強(qiáng)度高、運(yùn)量大和運(yùn)距長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，受到各企業(yè)的青 睞，也得到越來

42、越廣泛的應(yīng)用。它之所以強(qiáng)度高是因?yàn)槠鋬?nèi)部縱向布置了許多 鋼絲繩，但是在其寬度上，抗拉強(qiáng)度是很低的。因此正因?yàn)檫@一特點(diǎn)，使其容 易發(fā)生縱向撕裂事故，而且一旦事故發(fā)生，就會(huì)造成非常重大的經(jīng)濟(jì)損失，即 使能修補(bǔ)，也浪費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，給生產(chǎn)造成損失。縱向撕裂，其原因是多方面的，主要有：一些料棒插入到輸送帶中；大塊 長(zhǎng)型矸石掉到輸送帶上；機(jī)架上某些固定件掛住輸送帶；各種鐵絲鉤住輸送帶 等。就發(fā)生縱撕的地點(diǎn)來看，大部分是在裝載處，因此縱撕檢測(cè)傳感器一般放 在裝載點(diǎn)前10m處。輸送帶縱撕事故如此嚴(yán)重，提出了多種檢測(cè)和監(jiān)視裝置，下面我們收集多 方面資料比較詳細(xì)的介紹幾種常見類型。由于輸送帶被撕裂后，表現(xiàn)特征各不

43、 相同，選用何種裝置進(jìn)行檢測(cè)，要根據(jù)具體情況而定，一般要選用幾種同時(shí)使 用，以防范重大事故的發(fā)生。（1 ）漏料檢測(cè)器。當(dāng)輸送帶被撕裂后，物料會(huì)通過裂口掉到下面的托盤上， 根據(jù)平衡原理，當(dāng)物料重量克服平衡錘的重量，使裝置繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，迫使限位 開關(guān)動(dòng)作（圖3-2 ）。這種檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，檢查方便，但是，只有物料 落下后才可檢測(cè)到，當(dāng)裂口因?yàn)槔χ睾系揭黄?，物料無法落下時(shí)，卻無法檢 測(cè)的到。西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)1 回空帶；2托盤；3支點(diǎn)：4平衡錘；5承載帶圖3-2(2 )帶寬檢測(cè)器。它是利用與輸送帶邊緣相接觸的檢測(cè)輥或是利用超音波 距離測(cè)量來檢測(cè)輸送帶寬度。這就避免了上面漏料檢測(cè)器的失

44、誤。當(dāng)輸送帶寬 度變小時(shí)，兩個(gè)檢測(cè)輥之間的距離變小，通過萬向節(jié)把撕帶的信息傳遞給開關(guān)，開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)停機(jī)。此外，帶寬檢測(cè)裝置和時(shí)間繼電器配合使用，當(dāng)接受到 信號(hào)后，等待一段時(shí)間再發(fā)出動(dòng)作指令，以區(qū)分是輸送帶撕裂或是撕邊。(3 )超聲波檢測(cè)器。在輸送帶容易撕裂的地方的托輥之間安裝能夠產(chǎn)生超 聲波的波導(dǎo)管，使之產(chǎn)生超聲波振蕩，再通過檢波器檢波后發(fā)出。當(dāng)輸送帶正 常運(yùn)行時(shí)，超聲波送波、受波正常，發(fā)出正常信號(hào)；如果輸送帶撕裂，波導(dǎo)管 因彎曲而破壞，這時(shí)送波和受波狀態(tài)不同，發(fā)出輸送帶縱向撕裂信號(hào)，使輸送 機(jī)停機(jī)，避免輸送帶縱向撕裂事故繼續(xù)擴(kuò)大。(4 )振動(dòng)檢測(cè)器。它的激振器是一個(gè)偏心圓盤，布置在兩個(gè)承載

45、托輥之間 的輸送帶上的無載邊。在輸送帶的另一邊安裝振動(dòng)接收器，它通過自由回轉(zhuǎn)的 輥輪和輸送帶接觸。帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，偏心激振器使輸送帶產(chǎn)生橫向強(qiáng)迫振 動(dòng)，振動(dòng)接收器受輸送帶振動(dòng)的作用，發(fā)出信號(hào)并輸入放大器。當(dāng)輸送帶發(fā)生 縱向撕裂時(shí)，振動(dòng)接收器再受振動(dòng)的作用，輸出信號(hào)相應(yīng)減弱，則放大器發(fā)出 信號(hào)，繼電器動(dòng)作，帶式輸送機(jī)停機(jī)。在本設(shè)計(jì)中，選擇使 DJSBA-1型縱撕傳感器。DJSBA-1型縱撕傳感器為礦 用隔爆裝本質(zhì)安全型，適用于煤礦井下有瓦斯、煤塵爆炸性氣體環(huán)境中。安裝 于輸送機(jī)膠帶下方，近落料點(diǎn)處。當(dāng)膠帶發(fā)生縱向撕裂時(shí)，物料灑落在傳感器 上面，物料超過設(shè)定重量(0.2kg )時(shí)，傳感器發(fā)出動(dòng)作

46、信號(hào)送至主控系統(tǒng)，立 即停車并聲光報(bào)警。4膠帶輸送機(jī)控制系統(tǒng)硬件選型4.1 PLC硬件設(shè)計(jì)SIMATIC S7 300系列PLC是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各個(gè)單獨(dú)模塊之間可以進(jìn) 行單獨(dú)組合和擴(kuò)展，從而使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活滿足不同的應(yīng)用需求。編程 器PG用來為S7-300 PLC編制程序，使用編程電纜連接編程器和CPU通過PROFIBUS6纜可以實(shí)現(xiàn) S7-300 CPU之間的通訊，以及與其他 SIMATIC S7 PLC 進(jìn)行通訊。一根 PROFIBUS總線電纜可以連接多個(gè) S7-300。S7-300 PLC的主要 組成部分有導(dǎo)軌（RACK、電源模塊（PS）、中央處理單元模塊（CPU、接口 模塊（I

47、M）、信號(hào)模塊（SM、功能模塊（FM。它通過MPI網(wǎng)的接口直接與 編程器PG操作員面板 OP和其它S7 PLC相連。164點(diǎn)，數(shù)字量輸出4.1.1 CPU的選擇模擬量輸入通道數(shù)皮帶機(jī)速度7滾筒溫度7總計(jì)14（1）I/O點(diǎn)數(shù)的確定經(jīng)過對(duì)各輸入輸出的大略計(jì)算，本設(shè)計(jì)中需要數(shù)字量輸入69點(diǎn)，模擬量輸入通道14路，其具體分配見表表4-1模擬量輸入通道統(tǒng)計(jì)表表4-2數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表數(shù)字量輸入占數(shù)丿、25人操作厶控制方式選擇3總啟動(dòng)按鈕1總停止按鈕1起車預(yù)警按鈕1急停按鈕1給煤機(jī)啟停按鈕2各皮帶啟停按鈕14堆煤傳感器7主提升、走廊皮帶跑偏開關(guān)24其他皮帶跑偏開關(guān)48縱撕傳感器7煙霧傳感器7走廊皮帶拉線

48、急停開關(guān)2主提升皮帶拉線急停開關(guān)20其他皮帶拉線急停開關(guān)5就地箱啟動(dòng)按鈕7就地箱停止按鈕7就地箱急停按鈕7總計(jì)164考慮到前面的設(shè)計(jì)中I/O點(diǎn)數(shù)可能有疏漏，并考慮到 及隔離與接地要求，應(yīng)在統(tǒng)計(jì)后得出的 裕量?？紤]裕量后的I/O總點(diǎn)數(shù)即為 能力極限值必須大于I/O點(diǎn)數(shù)估計(jì)值， 般應(yīng)留有30%的裕量。(2)存儲(chǔ)器容量選擇PLC的I/O點(diǎn)數(shù)估算值大小，在很大程度上反映了 因此可以在I/O點(diǎn)數(shù)估算值的基礎(chǔ)上計(jì)算對(duì)I/O端的分組情況以I/O總點(diǎn)數(shù)基礎(chǔ)上，增加10%到15%的I/O點(diǎn)數(shù)估計(jì)值。并應(yīng)盡量避免使選定的 PLC機(jī)型的I/OPLC能力接近飽和，一PLC系統(tǒng)的功能要求,PLC存儲(chǔ)器容量的需求。目前，

49、大表4-3數(shù)字量輸出點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)表數(shù)字量輸出占數(shù)丿、25人皮帶電機(jī)開7灑水裝置電磁閥7皮帶電機(jī)關(guān)7警鈴1給煤機(jī)啟動(dòng)、停止2狀態(tài)指示燈10就地箱故障顯示燈35總計(jì)6919西南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）多用統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行存儲(chǔ)器容量估算。這種方法是以PLC處理每個(gè)信息量所需存儲(chǔ)器數(shù)的統(tǒng)計(jì)平均經(jīng)驗(yàn)值為依據(jù)，乘以信息量數(shù)再考慮一定的裕量計(jì)算得 到存儲(chǔ)器需要容量。作為一般應(yīng)用下的一種經(jīng)驗(yàn)公式是：O 100)/1024其中:存儲(chǔ)器容量(KB)=(1.1 1.25)x DI X 1葉 DOx AIDI為數(shù)字量輸入總點(diǎn)數(shù)；DO為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)；AI/O為模擬量I/O通道總數(shù)。DI計(jì)值為69X1.15=80, AI

50、 通道估點(diǎn)數(shù)估計(jì)值為164X1.15=189，DO點(diǎn)數(shù)估計(jì)值為14 X 1.15=17個(gè)。所以存儲(chǔ)器容量為：1.2 X189 X0+69 X5+17 X100)/1024=4.62KB(3) 響應(yīng)速度SIMATIC S7-300 系CPU315-2 DP 是 S7-300通過上面的計(jì)算，考慮系統(tǒng)通訊和冗余的要求，選用列中的CPU315-2 DP是最合適的。其中最主要的原因是系列中唯一帶現(xiàn)場(chǎng)總線 (PROFIBUS) SINEC L2-DP 接口的CPU模塊。內(nèi)置80KBRAM，隨機(jī)存儲(chǔ)器為48KB，最大數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)為1024個(gè)，最大模擬量I/O 通道數(shù)為128個(gè)。最大配置4個(gè)機(jī)架，32塊模

51、塊。滿足設(shè)計(jì)需要。4.1.2數(shù)字量模塊選擇1.數(shù)字量輸入模塊的選擇及外部連線a.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與模塊之間的距離 b.模塊的同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)不宜太多， 60% c.為提高控制系統(tǒng)的可靠性， 抗干擾能力越強(qiáng)，傳輸距離也越遠(yuǎn)。數(shù)字量輸入模塊SM321數(shù)字量輸入模塊用于將現(xiàn)場(chǎng)過程送來的數(shù)字信號(hào)電 平轉(zhuǎn)換成S7-300內(nèi)部信號(hào)電平。數(shù)字量輸入模塊有直流輸入方式和交流輸入方 式。直流輸入模塊各輸入點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的電路都相同，它們有一個(gè)公共的端子，即 有一個(gè)公共匯入集點(diǎn)，因此直流輸入方式又稱為直流匯點(diǎn)輸入方式。交直流輸 入模塊各輸入電路都相同，但它們各個(gè)輸入電路可能有一個(gè)公共端子，稱為匯 點(diǎn)輸入方式；也可能沒有公共端子

52、，而是彼此獨(dú)立，互不影響，稱為分隔式輸 入方式。輸入模塊的選擇時(shí)應(yīng)注意以下幾方面： 來選擇模塊電壓水平，其傳輸距離不宜太遠(yuǎn)； 一般來講，同時(shí)接通點(diǎn)數(shù)不要超過輸入點(diǎn)數(shù)的 應(yīng)考慮其門檻電平的大小。門檻電平越高，綜合考慮以上幾點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)中選用直流32點(diǎn)輸入的輸入模塊SM321(6ES7 321-1BL00-0AA0)。操作臺(tái)輸入開關(guān)量有23個(gè)點(diǎn)，遠(yuǎn)程I/O主提升皮帶輸入開關(guān)量有38個(gè)，其他皮帶輸入開關(guān)量點(diǎn)數(shù)都少于 20個(gè)。故操作臺(tái)輸入模塊 SM32選1 塊，主提升皮帶遠(yuǎn)程I/O選2塊，其余皮帶遠(yuǎn)程I/O各選1塊，一共選9塊輸入模塊SM321輸入模塊是通過輸入端子與外部用戶輸入設(shè)備相連接的。輸入模塊

53、通常有 若干個(gè)輸入點(diǎn)。每一個(gè)輸入點(diǎn)能接受一個(gè)來自用戶輸入設(shè)備所發(fā)出的開關(guān)信號(hào)。 輸入模塊與外部用戶輸入設(shè)備的接線分匯點(diǎn)式輸入接線和分隔式輸入接線兩種 基本接線形式。匯點(diǎn)式輸入接線如下圖，各輸入電路有一個(gè)公共端（匯集端） COM可以是全部輸入端為一組， 共用一個(gè)公共端和一個(gè)電源； 也可以是將全部 輸入點(diǎn)分為幾組，每組有一個(gè)公共端和獨(dú)立的一個(gè)電源。匯點(diǎn)式輸入接線即可 以用于直流輸入模塊，也可用于交流輸入模塊。 直流輸入模塊的電源一般由 PLC 本身的電源供給，交流輸入模塊的電源由用戶提供。本項(xiàng)目輸入模塊的外部接 線如附圖所示，它采用匯點(diǎn)式直流輸入方式。輸入模塊_ 丄-.丄a _ 24V二 L用戶接

54、線 二 L -用戶電源AC小輸入模塊II1TAC用戶電源COM23（b）a直流模塊b交流模塊）（a）圖4-1 匯點(diǎn)式輸入接線（2.數(shù)字量輸出模塊的選擇和外部連線SM322數(shù)字量輸出模塊的作用是將 S7-300的輸出信號(hào)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(hào)轉(zhuǎn)換成外部所需要電平的輸出信號(hào)。 因此每一個(gè)輸出點(diǎn)的輸出電路可等效為一個(gè)輸出繼電器，可直接用于驅(qū)動(dòng)電磁 閥、接觸器、小型電機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)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

55、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。數(shù)字量輸出模塊SM32有七種型號(hào)輸出模塊可供選擇，即 16點(diǎn)晶體管輸出、 32點(diǎn)晶體管輸出、16點(diǎn)可控硅輸出、8點(diǎn)晶體管輸出、8點(diǎn)可控硅輸出、8點(diǎn)繼電 器輸出和16點(diǎn)繼電器輸出模塊。模塊的每個(gè)輸出點(diǎn)有一個(gè)綠色發(fā)光二極管顯示 輸出狀態(tài)，輸出邏輯“ 1”時(shí)，二極管發(fā)光。模塊是通過輸出端子與外部用戶輸出設(shè)備連接的。輸出模塊通常有若干個(gè) 輸出點(diǎn)，每一個(gè)輸出點(diǎn)能驅(qū)動(dòng)一個(gè)用戶輸出設(shè)備（負(fù)載）。典型用戶輸出設(shè)備 有繼電器、