礦山機電畢業(yè)論文(含外文翻譯)煤礦膠帶運輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　煤礦膠帶運輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　Mine tape transport equipment AND electrical control system design</p

2、><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 礦山機電 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p>

3、<p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）共46頁(其中：外文文獻及譯文20頁)圖紙共1張</p><p><b>　　遼寧工程技術(shù)大學(xué)</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生誠信承諾保證書</p><p>　　本人鄭重承諾

4、：《 》畢業(yè)</p><p>　　設(shè)計（論文）的內(nèi)容真實、可靠，系本人在 指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立完成。如果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人承擔(dān)全部責(zé)任。</p><p><b>　　學(xué)生簽名：</b></p><p>　　年 月 日</p>

5、<p><b>　　遼寧工程技術(shù)大學(xué)</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師誠信承諾保證書</p><p>　　本人鄭重承諾：我已按學(xué)校相關(guān)規(guī)定對 同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計（論文）的選題與內(nèi)容進行了指導(dǎo)和審核，確認由該生獨立完成。如果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人承擔(dān)指導(dǎo)教師相關(guān)責(zé)任。</p><p>&

6、lt;b>　　指導(dǎo)教師簽名：</b></p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　膠帶運輸設(shè)備是以膠帶兼做牽引機構(gòu)和承載機構(gòu)的一種連續(xù)動作式運輸設(shè)備。隨著我國煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，膠帶運輸設(shè)備的電氣控制在煤礦高效生產(chǎn)中所占的地位越來越重要，對煤礦膠帶運輸設(shè)備實現(xiàn)智能化控

7、制、人性化管理、實時監(jiān)控勢在必行。</p><p>　　本次設(shè)計題目是煤礦膠帶運輸設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計。因此，設(shè)計方案以主斜井膠帶輸送機為背景，通過對膠帶型號、膠帶輸送機型號的確定，隔爆型三相異步電動機的確定，變頻器選型和PLC軟件、硬件的設(shè)計，進行膠帶輸送機的電氣化控制，最終實現(xiàn)機械化流程作業(yè)。</p><p>　　文中首先介紹了此次設(shè)計的目的和意義，根據(jù)煤礦運輸設(shè)備必須實現(xiàn)的功能和安

8、全生產(chǎn)工藝要求，確定系統(tǒng)總體設(shè)計方案和膠帶運輸設(shè)備選型。其次，以總體設(shè)計方案為基礎(chǔ)，選擇西門子S7-300系列PLC對電氣控制系統(tǒng)進行軟件設(shè)計和硬件選型，其中包括PLC模塊配置和外部接線、梯形圖程序設(shè)計等。最后，電氣控制系統(tǒng)整體調(diào)試并編制技術(shù)文件。</p><p>　　關(guān)鍵詞：膠帶輸送機；電氣控制系統(tǒng)；PLC</p><p><b>　　Abstract</b><

9、;/p><p>　　Tape transport equipment is also offering a traction mechanism and tape loading mechanism of continuous-action transport equipment. With the rapid development of China's coal industry, transport e

10、quipment, electrical tape control in the high share of coal production becoming more and more important, the coal mine belt transportation equipment intelligent control, humane management, real-time monitoring is imperat

11、ive .</p><p>　　The topic is the electrical control system design Coal tape transport equipment design. Therefore, the design to the main inclined belt conveyor as the background, by determining the type of t

12、ape and belt conveyor models，determining the flameproof three-phase asynchronous motors, inverter selection and PLC software, hardware design, conduct Electrical control belt conveyor, and ultimately mechanized process o

13、perations.</p><p>　　This paper introduces the purpose and significance of the design, according to the coal mine transport devices must achieve the functions and safety requirements of the production process

14、 to determine overall system design and tape transport equipment selection. Secondly, the overall design is based on selection of Siemens S7-300 series PLC electrical control system software design and hardware selection

15、, including the PLC module configurations and external wiring, the ladder program design. Fin</p><p>　　Key words：Belt Conveyor；Electrical Control System；PLC</p><p><b>　　目錄</b></p&

16、gt;<p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 煤礦膠帶運輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)發(fā)展綜述1</p><p>　　1.1.1 煤礦膠帶運輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.1.2 煤礦膠帶輸送機電氣控制存在的主要問題1</p><p>　　1.1.3 國

17、內(nèi)膠帶輸送機電氣控制的主要研究趨勢2</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計的目的和意義3</p><p>　　2 煤礦膠帶運輸設(shè)備介紹4</p><p>　　2.1 課題背景介紹4</p><p>　　2.2 膠帶運輸設(shè)備構(gòu)成和各項參數(shù)4</p><p>　　2.2.1 輸送帶4</p>

18、;<p>　　2.2.2 驅(qū)動裝置5</p><p>　　2.2.3 拉緊裝置6</p><p>　　2.2.4 制動裝置6</p><p>　　3 煤礦膠帶輸送機電氣設(shè)備概述8</p><p>　　3.1 電動機選型及其特性8</p><p>　　3.1.1 電動機型號確定8&l

19、t;/p><p>　　3.1.2 電動機使用條件8</p><p>　　3.1.3 三相異步電動機的機械特性8</p><p>　　3.1.4 三相異步電動機的啟動特性10</p><p>　　3.1.5 三相異步電動機的制動特性11</p><p>　　3.1.6 三相異步電動機的調(diào)速性能12<

20、/p><p>　　3.2 減速器概述13</p><p>　　3.3 變頻器選型設(shè)計13</p><p>　　3.3.1 變頻器的工作原理13</p><p>　　3.3.2 變頻器的選擇14</p><p>　　4 系統(tǒng)總體方案設(shè)計與PLC硬件選型18</p><p>　　4.

21、1 膠帶輸送機電氣控制系統(tǒng)功能設(shè)計18</p><p>　　4.2 SIMATIC S7-300 PLC簡介20</p><p>　　4.3 S7-300的硬件選型20</p><p>　　4.3.1 CPU的選擇21</p><p>　　4.3.2 數(shù)字量輸入模塊選擇22</p><p>　　4.

22、3.3 數(shù)字量輸出模塊選擇25</p><p>　　4.3.4 模擬量輸入模塊選擇28</p><p>　　4.3.5 電源模塊選擇31</p><p>　　4.3.6 PLC各模塊型號32</p><p>　　4.3.7 操作臺的設(shè)計32</p><p>　　5 PLC軟件程序設(shè)計33<

23、/p><p>　　5.1 PLC工作方式34</p><p>　　5.2 PLC控制方案35</p><p>　　5.3 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計36</p><p>　　5.3.1 啟動和停止程序設(shè)計36</p><p>　　5.3.2 過載保護程序設(shè)計39</p><p>　　6

24、故障監(jiān)控及傳感器概述41</p><p>　　6.1 跑偏41</p><p>　　6.1.1 輸送帶跑偏的基本規(guī)律和原因41</p><p>　　6.1.2 輸送帶跑偏的監(jiān)控41</p><p>　　6.2 打滑41</p><p>　　6.2.1 打滑的原因41</p><

25、p>　　6.2.2 打滑的檢測41</p><p>　　6.3 堆煤42</p><p>　　6.4 煙霧42</p><p>　　6.5 拉線急停42</p><p>　　6.6 高溫43</p><p>　　6.7 縱撕43</p><p><b>　

26、　7 總結(jié)44</b></p><p><b>　　致謝45</b></p><p><b>　　參考文獻46</b></p><p><b>　　附錄A47</b></p><p><b>　　附錄B57</b></p>

27、;<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 煤礦膠帶運輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)發(fā)展綜述</p><p>　　1.1.1 煤礦膠帶運輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀</p><p>　　煤礦運輸設(shè)備對煤礦的高效生產(chǎn)有非常重要的作用。首先，膠帶運輸?shù)木€路很長，巷道條件有限，并且大部分利用繼電器來控制，如果發(fā)生故障，整個

28、煤礦生產(chǎn)運輸系統(tǒng)將會處于癱瘓的狀態(tài)，嚴重影響煤礦的效益。其次，膠帶輸送設(shè)備輸送距離一般都在幾百米以上，對于各項數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測顯得尤為重要，為保證運輸系統(tǒng)的安全和提高運輸效率，對其進行監(jiān)控是現(xiàn)代礦井運輸急需的一項技術(shù)。最后，礦井膠帶運輸系統(tǒng)有分布廣、控制要求高和監(jiān)控信息分散等特點，隨著不斷擴大的礦井生產(chǎn)規(guī)模和不斷提高的技術(shù)要求，原先的繼電器控制已經(jīng)無法滿足煤礦正常生產(chǎn)的需要，因此，對膠帶運輸設(shè)備的電氣控制提出了更嚴格的要求。</p&

29、gt;<p>　　從2012年以來，煤價不斷下跌，供需不平衡加劇了煤炭市場的競爭，如何生存成為許多煤礦的首要任務(wù)，降低成本是最有效、也是最直接的方式。而實現(xiàn)膠帶運輸設(shè)備的自動化、智能化、信息化控制是降低噸煤成本的必要途徑，因而，煤礦膠帶運輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計十分關(guān)鍵。伴隨著計算機硬件技術(shù)、通訊技術(shù)以及自動化技術(shù)的急速發(fā)展，煤礦實現(xiàn)智能化有了一個良好的基礎(chǔ)，有的礦井已經(jīng)實現(xiàn)了從綜采工作面、主煤流運輸?shù)捷o助運輸、礦井提升和

30、井下供電、排水等方面都建立在智能化控制基礎(chǔ)上面。近年來，以PLC為控制核心，以及變頻器等設(shè)備的自動化控制的工業(yè)應(yīng)用已越來越普遍，使得煤礦工作面的成套機電一體化的設(shè)備的智能程度、可靠程度和穩(wěn)定程度得到大幅度提升。</p><p>　　1.1.2 煤礦膠帶輸送機電氣控制存在的問題</p><p>　　膠帶運輸設(shè)備的電控系統(tǒng)是整個礦井實現(xiàn)自動化、智能化控制的重要部分。目前，膠帶輸送機的電氣控制

31、存在的問題主要有：</p><p>　　1）膠帶運輸設(shè)備中的電機、制動裝置、減速裝置、皮帶運行故障的檢測相互獨立，對膠帶輸送機的可靠性和高效率有較大的影響。</p><p>　　2）發(fā)生故障時，不能較為準(zhǔn)確的顯示出故障發(fā)生位置，甚至，有時會發(fā)生誤報現(xiàn)象，對礦井生產(chǎn)造成很大的隱患。</p><p>　　3）膠帶輸送機的各種信息不能較好的和礦井整體控制系統(tǒng)共享，監(jiān)控系統(tǒng)

32、不規(guī)范，無法實現(xiàn)無人值守。</p><p>　　1.1.3 國內(nèi)膠帶輸送機電氣控制的主要研究趨勢</p><p>　　目前，我國膠帶輸送機的技術(shù)水平有了明顯的提高。礦用功率大、距離長的膠帶輸送機關(guān)鍵技術(shù)的研究與新產(chǎn)品的開發(fā)有一個很大的提高。如大傾角帶式輸送機成套設(shè)備和高產(chǎn)高效的工作面可伸縮膠帶輸送機等均填補了國內(nèi)空白，對于膠帶輸送機的電控關(guān)鍵技術(shù)及其主要的組成部分進行了理論分析與產(chǎn)品研發(fā)

33、。研制成功了多種軟啟動與電控裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置。</p><p>　　但是，我們必須清醒的看到，我國的膠帶輸送機與國外同行業(yè)先進技術(shù)之間，仍存在很大的距離。工信部規(guī)劃司司長指出，目前國內(nèi)膠帶輸送機的智能控制與自動控制水平與國外同行有15到20年的差距，要迎頭趕上顯然非一朝一夕之功可及。在“十二五規(guī)劃”中也提出了將大力發(fā)展裝備制造業(yè)的集成控制、智能控制與自動控制，國內(nèi)膠帶輸送機的主要發(fā)展方向為：

34、</p><p>　　1）作為自動化控制的核心裝置PLC，對其分析速度與存儲容量的要求是越來越高，而體積和能耗的要求則越來越小。因此，在進行煤礦相關(guān)類設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)該選用性能足夠滿足的可編程的控制器。</p><p>　　2）目前煤礦的綜合自動化水平越來越高，不同設(shè)備之間的通訊成了必不可少的控制手段，尤其是對于新開發(fā)的集成化控制系統(tǒng)，更需要有良好的通信功能，其中，最重要的是PLC

35、的通信模塊要便于控制網(wǎng)絡(luò)連接以及具有良好的開發(fā)信與通用的接口技術(shù)。</p><p>　　3）加強對膠帶輸送機傳感器的研究，在進一步提高礦用輸送機傳感器穩(wěn)定性和可靠性的同時，大力發(fā)展傳感器的智能化、集成化、數(shù)字化，使得傳感器能夠精確的對各種信號進行檢測、自動識別、自動診斷、自動校正等。</p><p>　　4）提高礦用膠帶輸送機的集成化和智能化控制，在各種工況下，皮帶輸送機的運行速度能自動的

36、分析現(xiàn)場，迅速的對各種故障進行診斷，對將要發(fā)生的故障進行超前干預(yù)。</p><p>　　5）盡快指定一體化的膠帶輸送機智能化控制標(biāo)準(zhǔn)和通用規(guī)范。我國的煤礦膠帶輸送機的控制選型、接口技術(shù)和通信標(biāo)準(zhǔn)都屬于不同廠家自己的選型多樣化，沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　6）采用先進的控制和通信技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用于皮帶輸送機的技術(shù)改造當(dāng)中，提高電控系統(tǒng)的先進性。</p><p&

37、gt;　　7）建立煤礦膠帶輸送機基于網(wǎng)絡(luò)的大型、開放式和分布式電控系統(tǒng)，形成輸送面的生產(chǎn)綜合調(diào)度、過程控制流程和膠帶輸送機遠程監(jiān)測以及故障診斷，從而提高輸送面的運</p><p>　　輸效率和輸送面的安全等級。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計的目的以及意義</p><p>　　膠帶輸送機、掘進機、刮板機、采煤機、轉(zhuǎn)載機和液壓支架并稱為煤礦高效運轉(zhuǎn)的“六機一架

38、”。其中，皮帶輸送機作為煤礦運輸系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的設(shè)備，它的效率直接決定礦井運輸設(shè)備的使用率。在煤礦井下的惡劣環(huán)境中，膠帶輸送機非常容易出現(xiàn)各類故障，如果采用人工控制，不僅容易操作失誤，造成設(shè)備損壞，甚至造成人員出現(xiàn)傷亡，給煤礦帶來嚴重的損失。尤其是近年，煤礦市場持續(xù)低迷，對煤礦的生產(chǎn)效益造成很大的壓力，因此，實現(xiàn)皮帶輸送機的智能化和自動化控制意義十分重大。隨著計算機和通訊技術(shù)的高速發(fā)展，可編程控制器已經(jīng)十分廣泛應(yīng)用在幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域，它

39、的應(yīng)用范圍大、功能齊全、使用簡捷使其成為當(dāng)代工業(yè)發(fā)展的重要支柱之一。為提高煤礦生產(chǎn)和經(jīng)濟效率，降低煤礦生產(chǎn)成本，加快煤礦經(jīng)濟進一步發(fā)展，同時根據(jù)井下膠帶輸送機的工藝要求與控制要求，設(shè)計采用西門子S7-300系列PLC。采用PLC對膠帶運輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)具有強大優(yōu)勢，這些優(yōu)勢體現(xiàn)在：較高的可靠性、齊全的I/O接口、應(yīng)用靈活、通用性好、編程簡捷，使用方便、完善的診斷功能、接線極其簡單、工作量極少、重量輕、易于實現(xiàn)機電一體化。因此，PLC在

40、機電一體化設(shè)備中應(yīng)用很廣泛。</p><p>　　2 煤礦膠帶運輸設(shè)備介紹</p><p>　　2.1 課題背景介紹</p><p>　　集團公司某煤礦是年產(chǎn)300萬噸的大型礦井，采用膠帶式輸送機為主要運輸方式，原煤從井底煤倉通過主斜井膠帶式輸送機運至地面。本次課題以主斜井膠帶式輸送機為對象，對其電控系統(tǒng)進行設(shè)計。膠帶式輸送機的使用環(huán)境惡劣且為連續(xù)工作制，其工藝

41、流程圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 主斜井膠帶輸送機簡單工藝圖</p><p>　　Figure 2-1 Main Shaft Belt Conveyor simple process diagram</p><p>　　2.2 膠帶運輸設(shè)備構(gòu)成和各項參數(shù)</p><p>　　膠帶輸送機俗稱“皮帶機”，是用無極撓性輸送帶運

42、送散狀物料的輸送設(shè)備。它不僅應(yīng)用于煤礦井下的采掘工作面與大巷運輸，而且還應(yīng)用于地面選煤系統(tǒng)運輸，特別還應(yīng)用于主斜井提升。帶式輸送機的整體結(jié)構(gòu)主要包括這幾個主要部分：輸送帶、托輥與機架、驅(qū)動裝置、滾筒、拉緊裝置、和制動裝置。在運行時，膠帶通過機頭滾筒、傳動滾筒以及機尾換向滾筒進而形成一個循環(huán)工作過程。上下兩股輸送帶都支撐在托輥上方。拉緊裝置張緊輸送帶。鋼絲繩牽引的帶式輸送機的下段輸送帶可以同時運送人員。下面簡單介紹此次設(shè)計對象膠帶輸送機各

43、主要部分參數(shù)。</p><p>　　2.2.1 輸送帶</p><p>　　輸送帶是輸送機的關(guān)鍵組成部分。輸送帶貫穿輸送機的全長，為機身長度的2倍，輸送帶的使用量次數(shù)多，價格也很高，在輸送機的成本中占很大一部分。輸送帶有分層式織物芯輸送帶、整芯阻燃輸送帶、鋼絲繩芯輸送帶、鋼絲繩牽引輸送帶等。</p><p>　　由于現(xiàn)在國內(nèi)使用的輸送帶多為膠帶，結(jié)合實際情況，本設(shè)

44、計選擇ST3500鋼絲繩芯輸送帶，輸送帶寬度1.4M，每米質(zhì)量為45KG，縱向拉伸強度3500N/mm。</p><p>　　鋼絲繩芯輸送帶是以細鋼絲繩做帶芯，外加覆蓋膠而制成的新型膠帶，它的特點是拉伸強度大、抗沖擊性較好、壽命長、使用伸長小、成槽性好、耐曲撓性好、接頭壽命長、輸送機滾筒小、破損后容易修補、適用于長距離大運量輸送，尤其適用于礦井大巷運輸及主斜井提升。</p><p>　　2

45、.2.2 驅(qū)動裝置</p><p>　　驅(qū)動裝置由驅(qū)動單元（電動機、聯(lián)軸器、減速器）和驅(qū)動滾筒構(gòu)成，其作用是給膠帶輸送機的正常運行提供牽引力。</p><p>　　1）驅(qū)動裝置的布置形式</p><p>　　按驅(qū)動裝置的布置位置可分為機頭驅(qū)動、機尾驅(qū)動和中間多點驅(qū)動三種。</p><p>　　按驅(qū)動滾筒的數(shù)量可以分為單滾筒、雙滾筒及多滾筒驅(qū)

46、動三種。</p><p>　　本次設(shè)計運輸功率為900t/h，運輸傾角為10°向上運輸，因此，選用機頭部雙滾筒分開驅(qū)動，驅(qū)動方式如圖2-2</p><p>　　圖2-2頭部雙滾筒分別驅(qū)動方式</p><p>　　Figure 2-2 double drum head were driven approach</p><p>　　1—

47、電動機；2—聯(lián)軸器；3—減速器；4—驅(qū)動滾筒；5—機尾換向滾筒</p><p>　　機頭部雙滾筒驅(qū)動特點：采用階梯式布置，對巷道高度有要求，但是可以減少橫向占用空間。</p><p><b>　　2）滾筒</b></p><p>　　滾筒是帶式輸送機各部分組成中非常重要的一個部件，有傳動滾筒以及改向滾筒兩大類：傳動滾筒作用是將電機的轉(zhuǎn)矩傳遞到皮

48、帶上，改向滾筒包括用于輸送帶在輸送機端部的改向、增加傳動滾筒圍包角的導(dǎo)向和拉緊裝置的導(dǎo)向。本設(shè)計選取滾筒直徑為1.4M，采用菱形花紋橡膠覆面。根據(jù)計算得：</p><p>　　傳動滾筒牽引力W=322.3KN</p><p>　　傳動滾筒所需力矩T=226kN·M</p><p>　　2.2.3 拉緊裝置</p><p>　　皮帶

49、輸送機的正常運行要求輸送帶有一定程度的拉緊力。拉緊裝置按其作用可以分為重錘式、固定式、自動拉緊和螺桿式等四類</p><p>　　設(shè)計選用自動液壓絞車拉緊裝置，其主要優(yōu)點是動作快，拉緊行程較大，有良好的發(fā)展前途。膠帶輸送機自動張緊系統(tǒng)采用ZYJ系列液壓自動張緊裝置，張緊方式為固定絞車＋油缸式，張緊行程較大，非常符合帶式輸送機的要求。不僅適合煤礦，還可與其它行業(yè)的帶式輸送機配套。</p><p&

50、gt;　　該張緊系統(tǒng)采用PLC為控制核心，通過軟件實現(xiàn)手動和自動的復(fù)雜控制，線路簡潔，控制穩(wěn)定，可靠性高，易于升級或改造，故障率很低且使用壽命相對于普通繼電器控制的系統(tǒng)很長，極大的易于檢修。可輕松實現(xiàn)與皮帶機主控系統(tǒng)的通訊聯(lián)機，所以該系統(tǒng)在近程控制的基礎(chǔ)上又具有遠程控制的功能，并且伴有欠壓，過流，缺相等保護功能，操控完善而且方便。</p><p>　　2.2.4 制動裝置</p><p>

51、;　　帶式輸送機在大于6°傾角向下運送貨載時，在電動機停車后，如不進行制動，貨載就會在重力作用下繼續(xù)向下滑行，造成機頭處貨載堆積。若輸送機向上方運輸，在停機后若不制動，同樣會在貨載重力作用下發(fā)生倒轉(zhuǎn)，造成機尾處貨載堆積。所以，在有傾角的輸送機上均應(yīng)安裝制動裝置。制動裝置的作用通常有兩個：一是急停，當(dāng)輸送機發(fā)生故障時緊急停止輸送機，迅速制動輸送機：二是正常停機，輸送機在滿載或空載停機時，能夠安全平穩(wěn)的制動住輸送機。常用的制動方式

52、有帶式逆止器、滾柱逆止器、制動器等。</p><p>　　設(shè)計選擇電磁抱閘制動器。電磁抱閘制動，制動力強，廣泛應(yīng)用在起重設(shè)備上。它安全可靠，不會因突然斷電而發(fā)生事故。其制動控制電路如圖2-3所示，SB1為制動器通電開閘按鈕，SB2為制動器斷電制動按鈕。</p><p>　　圖2-3 電磁抱閘斷電制動控制電路</p><p>　　Figure 2-3 electrom

53、agnetic brake power brake control circuit</p><p>　　3 煤礦膠帶輸送機電氣設(shè)備概述</p><p>　　3.1 電動機選型及其特性</p><p>　　3.1.1 電動機型號的確定</p><p>　　由于煤礦環(huán)境的特殊需要，膠帶輸送機電動機大部分都選取三相異步隔爆型電動機。本次設(shè)計驅(qū)

54、動滾筒功率為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　因此，選擇YB560M1-4型隔爆型三相異步電動機兩臺，其各項參數(shù)為：電機功率630KW、額定電壓是6KV、額定電流為73.8A、額定轉(zhuǎn)速1470r/min、功率因數(shù)為0.86、效率95.5%。 </p><p>　　3.1.2 電動機使用條件</p&

55、gt;<p>　　額定電壓：6000V</p><p><b>　　額定頻率：50Hz</b></p><p><b>　　工作制：S1</b></p><p>　　環(huán)境空氣溫度：－20℃～＋40℃</p><p>　　海拔高度：1000m</p><p>　　

56、3.1.3 三相異步電動的機械特性</p><p>　　三相異步電動機在額定工況下工作時，按照規(guī)定的接線的方式，定子、轉(zhuǎn)子中不串聯(lián)電阻和電抗時機械特性稱為固有的機械特性，如圖3-1所示為三相的異步電動機的固有機械特性曲線，從曲線中可以看出，有幾個特殊的點可以決定電動機特性曲線的變化，這四個特殊 圖3-1異步電動機的固有機械特性</p><p>　　的點分別為：

57、 Figure 3-1 inherent mechanical properties of induction motor</p><p><b>　　1）T=0</b></p><p><b>　　n=n0（S=0）</b></p><p>　　為電動機理想空載時的工作點，這時電動機的轉(zhuǎn)速為n0

58、=1500r/min。</p><p><b>　　2）T=TN</b></p><p>　　n=nN=1470r/min(S=SN)</p><p>　　為電動機的額定工作點，一般情況下，此時額定轉(zhuǎn)矩以及額定轉(zhuǎn)差率分別是： </p><p>　　(3-2) </p

59、><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　3）T=Tst，n=0（S=1），為電動機的啟動工作點。通常采用以下公式計算。</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　可見，電動機的啟動轉(zhuǎn)矩Tst和R2、U、X20相關(guān)。當(dāng)定子每相繞組上的電壓出現(xiàn)降低時，啟動轉(zhuǎn)矩

60、會隨之減??；當(dāng)轉(zhuǎn)子電阻逐漸增大時，啟動轉(zhuǎn)矩便會隨之增大；但是，轉(zhuǎn)子的電抗增大的時候，啟動轉(zhuǎn)矩會急速減小，這對驅(qū)動設(shè)備是不需要的。一般情況下，我們把啟動轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩之比：</p><p>　　(3-5) </p><p>　　作為表示異步電動機啟動能力大小的一個重要依據(jù)，通常λst=1.0-1.2。因此：</p><p>　　4）T=Tmax,n=nm

61、（S=Sm），是電動機臨界的工作點。通常把最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比：</p><p>　　(3-6) </p><p>　　稱為電動機的過載能力系數(shù)。它表示電動機承受沖擊負載能力的大小。通常情況下，籠型異步電動機的λm=2.0-2.2。</p><p><b>　　結(jié)合公式3-7得：</b></p><

62、p>　　在實際應(yīng)用中，有時也會用公式3-7計算固有機械特性：</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　3.1.4 三相異步電動機的啟動特性</p><p>　　三相異步電動機的啟動特性為： </p><p>　　a定子電流大，Ist=(5-7)IN </p><p&

63、gt;　　異步電動機在剛剛通電啟動的時候，因為轉(zhuǎn)子處于靜止的狀態(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度很快，同時切割轉(zhuǎn)子中導(dǎo)體，因此，轉(zhuǎn)子繞組中會感應(yīng)出很大的電勢，從而產(chǎn)生很大的定子電流。</p><p>　　b啟動轉(zhuǎn)矩較小,Tst=(0.8-1.5)TN </p><p>　　啟動時S=1，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，因而啟動轉(zhuǎn)矩Tst也不大。</p><p>　　異步電動機的啟動特性如圖3

64、-2所示：</p><p>　　圖3-2 異步電動機的固有啟動特性</p><p>　　Figure 3-2 The inherent characteristics of the asynchronous motor start</p><p>　　本次設(shè)計采取變頻啟動電機，剛啟動時，變頻器提供一個較低的頻率，電機實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩低速啟動，隨著頻率的升高，電動機的轉(zhuǎn)

65、速也會隨之變大，當(dāng)膠帶速度達到要求的時候，變?yōu)槎ㄞD(zhuǎn)矩驅(qū)動。采用變頻器啟動，可以平滑地控制頻率變化范圍和變化時間，就可以控制電動機的同步轉(zhuǎn)速n0，從而實現(xiàn)籠型異步電動機的平穩(wěn)啟動。其啟動方式如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 三相異步電動機啟動過程簡圖</p><p>　　Figure 3-3 schematic phase asynchronous motor during s

66、tartup</p><p>　　3.1.5 三相異步電動機的制動特性</p><p>　　三相的異步電動機的制動方式有反接制動、反饋制動以及能耗制動三種方式。它們特點是利用電動機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的方向相反，來達到制動的目的。</p><p>　　本設(shè)計采取變頻調(diào)速，因此，只介紹變頻調(diào)速中的制動特性。在變頻調(diào)速中，電動機制動屬于能耗制動。電機的制動是通過緩慢減小變頻器

67、頻率來降低轉(zhuǎn)速的。當(dāng)頻率減小時，電動機的同步轉(zhuǎn)速減小，但是因為機械慣性的存在，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速并不改變。但是，由于同步轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)子電流相位會發(fā)生180°的改變，因此電動機此時是在發(fā)電。因而，電動機軸上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩會對電機制動，導(dǎo)致電機轉(zhuǎn)速下降。在這之中，電動機產(chǎn)生的電能反饋到直流電路，因為直流電路電能沒有辦法消耗掉，在電容上就會形成“泵生電壓”，使電壓有一個升高。這個升高之后的直流電壓對系統(tǒng)影響很大，會損害各部分器件。所

68、以，必須提供一條可以放電的回路，把電路中的電能釋放掉。所以，根據(jù)能量守恒定律，電機制動過程中所消失的動能，是通過電機產(chǎn)生電能后，最后消耗在直流電路中。因此說電機的制動方式為能耗制動。如圖3-4所示，當(dāng)頻率降低，電動機轉(zhuǎn)速變小時，電動機運行點從a平移至b，產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩，并和負載轉(zhuǎn)矩一同作用使電動機減速至0，制動的后階段，制動轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的減小也會迅速減小，能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)制動。</p><p>　　圖3-4 能耗制動時

69、機械特性</p><p><b>　　窗體頂端</b></p><p>　　Figure 3-4 Dynamic braking mechanical properties</p><p><b>　　窗體底端</b></p><p>　　3.1.6 三相異步電動機的調(diào)速性能</p>

70、<p>　　電動機的轉(zhuǎn)速與交流電源頻率成正比關(guān)系，當(dāng)交流電源頻率由小變大時，電機的轉(zhuǎn)速也隨之變大。只要平滑地控制頻率的變化范圍和變化時間，就可以控制電動機同步轉(zhuǎn)速n0，從而實現(xiàn)無極調(diào)速籠形異步電動機，這個就是變頻調(diào)速的基本原理。在實際應(yīng)用中，需要在調(diào)節(jié)定子頻率f1的同時，還要調(diào)節(jié)定子電壓U1，通過U1和f1的協(xié)調(diào)控制實現(xiàn)不同類型的變頻調(diào)速，變頻調(diào)速機械特性曲線圖如圖3-5所示。</p><p>　　圖

71、3-5 三相異步電動機變頻調(diào)速機械特性</p><p>　　Figure 3-5 three-phase induction motor frequency control mechanical properties</p><p>　　3.2 減速器概述</p><p>　　減速器在原動機和工作機或執(zhí)行機構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，

72、增加轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　本設(shè)計選擇JS700型（60JS）減速器，它采用一級弧齒錐齒輪、一級圓柱齒輪和一級行星齒輪傳動的結(jié)構(gòu)型式。目前60JS系列減速器有四種產(chǎn)品：60JS/00、60JS/01、60JS/02和60JS/03。根據(jù)初設(shè)輸送帶速度2.7m/s，選擇60JS/00型減速器，其各項參數(shù)為：傳遞功率700KW、輸出轉(zhuǎn)速39r/min、輸入轉(zhuǎn)速1470r/min、輸出扭矩171kN/m。</

73、p><p><b>　　減速箱使用條件：</b></p><p>　　a環(huán)境溫度：-20℃～+40℃，環(huán)境溫度低于0℃時潤滑油應(yīng)加熱。</p><p>　　b有甲烷和空氣混合物、煤塵等爆炸性氣體。</p><p>　　c煤礦井下采煤工作面。</p><p>　　3.3 變頻器選型設(shè)計</p&g

74、t;<p>　　3.3.1 變頻器的工作原理</p><p>　　目前，先進的變頻器集成了電子的控制的技術(shù)和高壓大功率晶體管技術(shù)，變頻器在工業(yè)上得到了十分廣泛的應(yīng)用。其工作原理是改變交流的電機供電幅值以及頻率，來達到改變電動機轉(zhuǎn)速的目的。變頻器和三相的異步電動機取代原先直流電動機能夠完成的工作，大大提高了工作的效率。變頻器內(nèi)部的電路如圖3-7所示：</p><p>　　圖3

75、-6變頻器電路方式</p><p>　　Figure 3-6 inverter circuit mode</p><p>　　變頻器的電路方式有兩種：交流-交流變頻電路和交流-直流-交流變頻電路。本設(shè)計選取的類型為后面一種。變頻器的整流器首先將三相交流變?yōu)槊}動直流，變頻器的平滑回路將直流平滑，最后的逆變器再使得支流變?yōu)轭l率可以調(diào)節(jié)的交流電。為了電動機的調(diào)速傳動所給的操作量有電壓、電流、頻率

76、等。</p><p>　　3.3.2 變頻器的選擇</p><p>　　三相異步電動機采用變頻調(diào)速時，除了必須選擇變頻器的主要的技術(shù)性能的指標(biāo)外，變頻器容量的選擇以及電壓、電流等和使用相關(guān)事項的合理的運用，也是電機的安全調(diào)控的重要前提。</p><p>　　1）變頻器調(diào)頻范圍的選擇</p><p>　　a當(dāng)驅(qū)動滾筒重載時；</p>

77、;<p>　　滾筒牽引力W0=405.6kN，滾筒所需轉(zhuǎn)矩T=W0×0.7=283920N·M</p><p>　　每臺電動機需提供力矩：</p><p><b>　　(3-8) </b></p><p>　　由公式得此時電機轉(zhuǎn)速為：</p><p><b>　　(3-9)

78、</b></p><p><b>　　根據(jù)公式得： </b></p><p><b>　　(3-10) </b></p><p>　　b當(dāng)驅(qū)動滾筒輕載時；</p><p>　　滾筒牽引力W0=181.5kN，滾筒所需轉(zhuǎn)矩T=W0×0.7=127050N·M<

79、/p><p>　　按照公式3-8、3-9和3-10可得：</p><p>　　因此，電動機在正常工作時其轉(zhuǎn)速范圍為856r/min～1913r/min，變頻器輸出頻率范圍為28.5Hz～63.8Hz，與前面所介紹的電動機各項性能基本吻合，能夠滿足膠帶輸送機正常工作。</p><p>　　2）變頻器容量的選擇</p><p>　　對于連續(xù)恒載運轉(zhuǎn)機

80、械所需的變頻器，計算其容量可用下式近似計算：</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p><b>　　（3-12）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　PN——負載所要求的電動機的軸輸出的額定功率；</p>

81、<p>　　η——電動機額定負載時的效率，通常η=0.85；</p><p>　　cosφ——電動機額定負載時的功率因數(shù)，通常cosφ=0.75；</p><p>　　IN——電動機的額定電流（有效值）（A）；</p><p>　　k——電流波形的修正系數(shù)，PWM方式時取k=1.05-1.1；</p><p>　　PCN——變頻器

82、的額定容量（kV·A）；</p><p>　　ICN——變頻器的額定輸出電流（A）。</p><p><b>　　計算得：</b></p><p>　　PCN≥963.9kV·A</p><p>　　ICN≥92.25A</p><p>　　綜上所述，選擇變頻器型號為HIVER

83、T-Y06/096,額定容量為1000kV·A，額定電壓為6kV，輸出頻率的范圍為0Hz～120Hz。</p><p><b>　　3）變頻器特點概述</b></p><p>　　HIVERT通用高壓變頻器是北京合康億盛科技有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的高壓（同、異步）交流電機調(diào)速裝置。變頻器采用功率單元串聯(lián)疊波技術(shù)，技術(shù)成熟、器件可靠；自主開發(fā)的空間矢量控制正弦

84、波PWM調(diào)制技術(shù)，精度高，響應(yīng)快，性能優(yōu)越； LCD全中英操作界面，運行參數(shù)一目了然，更符合中國人的使用習(xí)慣；功率單元模塊化設(shè)計，維護方便；輸入電壓范圍廣，更適合中國電網(wǎng)；輸出電壓具備AVR（自動調(diào)整）及0Hz輸出功能，防止高電壓損壞電機絕緣啟動力矩大，適合啟動力矩高負載；轉(zhuǎn)速（飛車）啟動和瞬時停電功能，適用于連續(xù)性要求更高的工況；對電網(wǎng)無諧波污染，功率因數(shù)高。</p><p><b>　　4

85、）變頻器電氣接線</b></p><p>　　膠帶輸送機采用二臺三相異步電機，電壓均為為6KV，功率是630KW，采用一拖一控制方式，即用一臺變頻器來控制一臺電機，二臺變頻器型號和布置方式完全相同，因此，在采用PLC同步控制策略的情況下，二臺電機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速將會完全一致，從而實現(xiàn)二臺電機的功率平衡與速度同步。</p><p>　　a變頻器 I/O 點</p>&l

86、t;p>　　變頻器的控制部分為方便用戶使用，設(shè)計有模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出等外部端子。</p><p>　　模擬量輸入：2路，4-20mA或0-10VDC。4-20mA時輸入阻抗為250Ω，0-10VDC電壓輸入時輸入阻抗≥10MΩ。接收速度設(shè)置和被控設(shè)備設(shè)置的模擬量信號；現(xiàn)場的溫度、壓力、煙氣濃度等信號。</p><p>　　模擬量輸出：2路，4-20mA或0

87、-10VDC輸出。4-20mA輸出時最大阻抗 為500Ω，0-10VDC電壓輸出時最小阻抗5000Ω。以模擬方式輸出變頻器的輸出頻率和輸出電流。</p><p>　　數(shù)字量輸入：12路，光電隔離，隔離電壓500VAC。接收遠程控制信號，速度給定開關(guān)信號及各開關(guān)狀態(tài)等。</p><p>　　數(shù)字量輸出：9路，繼電器隔離，隔離電壓250VAC，接點容量3A。輸出變頻器狀態(tài)，控制主電源開斷等。

88、 </p><p><b>　　b變頻器外部接線圖</b></p><p>　　如圖3-8所示，為本次設(shè)計選取的HIVERT-Y06/096型變頻器外部接線圖：</p><p>　　圖3-7 變頻器外部接線圖</p><p>　　Figure 3-7 Inv

89、erter external wiring diagram</p><p>　　4 系統(tǒng)總體方案設(shè)計與PLC硬件選型</p><p>　　4.1 膠帶輸送機電氣控制系統(tǒng)功能設(shè)計</p><p>　　主斜井皮帶機的控制系統(tǒng)組成有；控制柜、操作臺、集控室外變頻器、皮帶保護傳感器和膠帶輸送機自動張緊裝置等；控制柜是電控系統(tǒng)的控制核心，能夠可靠實現(xiàn)以上所列電控系統(tǒng)的全部

90、性能要求，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、信息傳輸，主要由PLC、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、本安電源、中間繼電器等組成；PLC和變頻器之間通過現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議進行通訊、數(shù)字及模擬輸入輸出口交換數(shù)據(jù)，來控制變頻器的起停、給定變頻器參量；控制本安操作臺進行顯示并進行數(shù)據(jù)交換、讀入操作臺的狀態(tài)，按用戶提前編制的程序進行邏輯，定時，計數(shù)，移位等操作，把結(jié)果輸出到控制的設(shè)備。提供自身及操作臺所需的電流和電壓，實現(xiàn)本安和隔爆信號的互相轉(zhuǎn)換。<

91、;/p><p>　　根據(jù)控制對象的特性，要求膠帶輸送機電氣控制系統(tǒng)實現(xiàn)如下功能：</p><p>　　1)本次設(shè)計，膠帶輸送機電氣控制系統(tǒng)有五種工作模式，分別為遠控、集控、就地、手動、檢修。膠帶輸送機的集控流程是指主站與分站設(shè)備的選擇與設(shè)備的啟動、停止順序，由萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)控制，當(dāng)模式開關(guān)處于集控模式時，可以在操作臺上對集控流程進行選擇，集控流程的設(shè)計有如下四種方式:</p>&l

92、t;p><b>　　a流程一：</b></p><p>　　流程選擇開關(guān)打到流程一：主，分站皮帶機、分站給煤機打到開，其它為停，按啟動按鈕設(shè)備按逆煤流順序延時啟動。</p><p><b>　　b流程二：</b></p><p>　　流程選擇開關(guān)打到流程二，轉(zhuǎn)載機、給煤機打到開，其它為停，按啟動按鈕設(shè)備按逆煤流順序延

93、時啟動。</p><p><b>　　c流程三：</b></p><p>　　流程選擇開關(guān)打到流程三，轉(zhuǎn)載機打到開，其它為停，按啟動按鈕設(shè)備按逆煤流順序延時啟動。</p><p><b>　　d流程四：</b></p><p>　　流程選擇開關(guān)打到流程四，分站皮帶機、分站給煤機、轉(zhuǎn)載機打到開，其它為

94、停，按啟動按鈕設(shè)備按逆煤流順序延時啟動。</p><p>　　程序設(shè)計中，報警的信號必須自動保持，并一直處于運行狀態(tài)。如果發(fā)出故障信號，即便在維修之后，計算機中仍然存儲信號的故障狀態(tài)，此時，只有用復(fù)位指令才能清除故障信號。</p><p>　　3) 系統(tǒng)具有膠帶機超溫灑水、機頭堆煤、低速打滑、煙霧、沿線急停、滾筒超溫和跑偏等多種保護。在皮帶上安裝綜合保護傳感器，能夠為PLC控制器與上位機提

95、供膠帶機運行的狀態(tài)、重要溫度、張力、速度等參數(shù)，為膠帶輸送機的穩(wěn)定、高效的運行提供保障。</p><p>　　4）皮帶機所配備的故障保護接入控制箱中，如果發(fā)生故障，僅僅影響本機的運行。保護傳感器包括速度傳感器、縱撕傳感器、跑偏傳感器、堆煤傳感器、拉線開關(guān)、煙霧傳感器和溫度傳感器等。各個保護裝置接點直接進入PLC，當(dāng)某個傳感器動作時，系統(tǒng)上有具體顯示，同時伴有語音報警，跑偏、拉線故障能顯示故障的具體位置。</

96、p><p>　　5) 膠帶運輸機控制箱上設(shè)啟動、停止、復(fù)位按鈕，設(shè)備啟動前發(fā)出10S預(yù)警信號，提示有關(guān)操作人員立即遠離設(shè)備；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)場停車信號后，可急停，實現(xiàn)故障停車。</p><p>　　6）可以和全礦井自動化監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)接，最大程度實現(xiàn)全局監(jiān)控。</p><p>　　4.2 SIMATIC S7-300 PLC簡介</

97、p><p>　　西門子S7-300PLC是一種模塊化中小型的PLC，它有品種繁多的CPU模塊、信號模塊和功能模塊能滿足各種領(lǐng)域的自動化控制任務(wù)。用戶根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇最合適的模塊，維修時也很方便。S7-300PLC主要由機架、CPU 模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信模塊、電源模塊和編程設(shè)備組成，不同的模塊安裝在機架上。通過 CPU 模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被接到通信網(wǎng)絡(luò)上，可以與計算機、其他PL

98、C或其他設(shè)備通信。模塊連接如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 PLC模塊圖</p><p>　　Figure 4-1 PLC block diagram</p><p>　　電源模塊總是安裝在機架的最左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。如果有接口模塊，它放在CPU模塊的右側(cè)。信號模塊和通訊處理器模塊可以不受限制地插到任何一個槽上，系統(tǒng)可以自動分配模塊的地址。每

99、個機架最多安裝8個信號模塊、功能模塊或通訊處理器模塊。如果系統(tǒng)任務(wù)有需要這些模塊超過8塊，則可以增加擴展機架。有些低端CPU沒有擴展功能。</p><p>　　各模塊上集成有背板總線，通過模塊機殼背后的U形總線連接器將總線連接連成一體。除了模塊以外，用戶所要做的就是將模塊固定在DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌是專用的金屬機架，只需將模塊鉤在DIN標(biāo)準(zhǔn)的安裝導(dǎo)軌上，然后用螺栓鎖緊即可。這一類結(jié)構(gòu)形式既可靠又可以滿足電磁兼容的

100、要求。</p><p>　　4.3 S7-300的硬件選型</p><p>　　PLC機型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機型。在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱龊?，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。</p><p>　　4.3.1 CPU的選擇</p

101、><p>　　1）I/O點數(shù)的確定</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計的PLC數(shù)字輸入量有遠控、集控、就地、檢修、手動等37個輸入點；數(shù)字輸出量有1#、2#變頻器控制、各種保護傳感器信號等17個輸出點；模擬量輸入點有電機電流、電機溫度等20個輸入點。</p><p>　　根據(jù)以上I\O點數(shù),計算出DI點:37；DO點:17；AI點:20，考慮前面的設(shè)計中I/O點數(shù)可能會有疏

102、漏，還有I/O端的分組的情況和隔離與接地要求，應(yīng)該在統(tǒng)計后得到的I/O總點數(shù)上，增加10％～15％的裕量。并且考慮裕量后得到的I/O總點數(shù)才是I/O點數(shù)估計值。選擇PLC機型的I/O點數(shù)極限值必須大于I/O點數(shù)的估計值，并應(yīng)該盡量避免使PLC能力接近飽和，通常留有30％的裕量。</p><p><b>　　2）存儲器容量選擇</b></p><p>　　PLC系統(tǒng)所用

103、的存儲器基本上是由PROM、E-PROM及PAM三種類型組成，存儲容量則隨機器的大小變化而變化，一般小型機的最大存儲能力低于6KB，中型機的最大存儲能力達64KB，大型機的最大存儲能力甚至可以是上兆字節(jié)。使用時可以根據(jù)程序和數(shù)據(jù)的存儲需要來選用機型，同時，必要的時候也可專門進行存儲器的擴充設(shè)計。作為一般應(yīng)用下的一種經(jīng)驗公式是：</p><p>　　存儲器容量 (4-1)</p>&

104、lt;p><b>　　式中：</b></p><p>　　DI--數(shù)字量輸入總點數(shù)；</p><p>　　DO--數(shù)字量輸出總點數(shù)；</p><p>　　AI/O--模擬量I/O通道總數(shù)。</p><p>　　DI點數(shù)估計值為37×1.15=43，DO點數(shù)估計值為17×1.15=20，AI通道估

105、計值為8×1.15=10個。所以存儲器容量為:</p><p>　　1.2×(43×10+20×5+8×100)/1024=1.56KB</p><p>　　工程實踐中，大部分采用粗略估算，增大裕量，實際選型時參考此值采用應(yīng)采取就高不就低的原則。</p><p><b>　　3）響應(yīng)速度</b>

106、</p><p>　　PLC是為工業(yè)自動化、智能化而設(shè)計的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度通常能滿足使用范圍的需要。但是，如果要跨范圍使用PLC，或者是應(yīng)用中某些功能對有速度有特別要求的時候，選擇PLC型號就必須特別慎重。</p><p>　　通過上面的計算，考慮系統(tǒng)通訊和其他的一些要求，選用SIMATIC S7-300系列中的6ES7 315-2EH14-0AB0（CPU3

107、15-2 PN/DP）是最合適的。處理器處理每條二進制指令執(zhí)行時間約為50 ns，每條浮點數(shù)運行指令約為450ns。384KB主存儲器（相當(dāng)于大約128 K條指令）；與程序組件執(zhí)行相關(guān)的大容量工作存儲器為用戶程序提供了充分的空間。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（最大為8MB）也允許將可以項目（包括符號和注釋）保存在CPU中。裝載存儲器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。靈活的擴展；多達32個模塊，（4層結(jié)構(gòu)），可以滿足設(shè)計的需要。&l

108、t;/p><p>　　4.3.2 數(shù)字量輸入模塊選擇</p><p>　　1）數(shù)字量輸入模塊的確定</p><p>　　數(shù)字量輸入模塊分為直流輸入模塊和交流輸入模塊。S7-300系列PLC的數(shù)字量輸入模塊型號主要有6S7E 321系列和6S7E 131系列，后者主要用于ET200（分布式I/O）。</p><p>　　直流輸入電路的延遲時間短，

109、可以直接和接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接。如果信號線不是很長，PLC所處的物理環(huán)境較好，電磁干擾較輕，因考慮優(yōu)先選用DC24V的輸入模塊。交流輸入方式適合于在有油污、粉塵的惡劣環(huán)境中使用。</p><p>　　本次設(shè)計中選用2塊直流32點輸入的輸入模塊SM321（6ES7 321-1BL00-0AA0）。</p><p><b>　　2)分配I/O點</b>&l

110、t;/p><p>　　數(shù)字量輸入DI1 I/O點配置如表4-1所示：</p><p>　　表4-1 DI1 I/O配置</p><p>　　Table 4-1 DI1 I / O configuration</p><p>　　數(shù)字量輸入DI2 I/O點配置如表4-2所示：</p><p>　　表4-2 DI2 I/O

111、配置</p><p>　　Table 4-2 DI2 I / O configuration</p><p><b>　　3）外部接線</b></p><p>　　輸入模塊是連接輸入端子和外部輸入設(shè)備的。其通常有若干個輸入點，每一個輸入點都能接受一個來自輸入設(shè)備的開關(guān)信號。輸入模塊與外部輸入設(shè)備的接線有兩種基本形式，分別為匯點式輸入接線和分隔式

112、輸入接線。本次設(shè)計輸入模塊的外部接線如圖所示，它采用匯點式直流輸入方式。</p><p>　　圖4-2 DI1 I/O接線圖</p><p>　　Figure 4-2 DI1 I / O wiring diagram</p><p>　　圖4-3 DI2 I/O接線圖</p><p>　　Figure 4-3 DI2 I / O wiring

113、 diagram</p><p>　　4.3.3 數(shù)字量輸出模塊選擇</p><p>　　1）數(shù)字量輸出模塊的確定</p><p>　　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、

114、小型電機、燈和電動機啟動器。按負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輸出方式三種。晶體管輸出方式的模塊只能帶直流負載，屬于直流輸出模塊；可控硅輸出方式的模塊只能帶交流負載，屬于交流輸出模塊；繼電器觸點輸出方式的模塊可帶直流負載，也可帶交流負載，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