畢業(yè)設(shè)計(jì)論文基于plc的皮帶集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1 概述1</b></p><p>　　1.2 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)1</p><p>　　1.2.1 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的重要性1

2、</p><p>　　1.2.2 集中控制系統(tǒng)的發(fā)展及存在的問(wèn)題1</p><p>　　1.3 本課題研究的主要內(nèi)容2</p><p>　　2 膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2</p><p>　　2.1 課題背景介紹2</p><p>　　2.2 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)3</p>&l

3、t;p>　　2.3 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.4膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成5</p><p>　　2.4.1 膠帶輸送機(jī)5</p><p>　　2.4.2 參數(shù)檢測(cè)及故障保護(hù)裝置6</p><p>　　2.4.3 PLC簡(jiǎn)述10</p><p>　　2.4.4 人機(jī)界

4、面HMI13</p><p>　　3 膠帶輸送機(jī)集控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1 SIMATIC S7-300 PLC簡(jiǎn)介14</p><p>　　3.1.1 SIMATIC S7-300 PLC簡(jiǎn)介14</p><p>　　3.1.2 模塊安裝15</p><p>　　3.2 集控系統(tǒng)PLC

5、的設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.2.1 CPU的選擇16</p><p>　　3.2.2數(shù)字量模塊選擇17</p><p>　　3.2.3模擬量模塊選擇19</p><p>　　3.2.4電源模塊的選擇20</p><p>　　3.3西門(mén)子ET200M與PROFIBUS-DP總線21</p>

6、<p>　　4 膠帶集中控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)22</p><p>　　4.1 集中控制的流程圖22</p><p>　　4.2 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)23</p><p>　　4.2.1 控制方式選擇23</p><p>　　4.2.2 模擬量的處理24</p><p>　　5 控制系統(tǒng)的抗干擾措施25&l

7、t;/p><p>　　5.1主要干擾源26</p><p>　　5.2抗干擾措施26</p><p><b>　　附錄28</b></p><p><b>　　6 總結(jié)31</b></p><p>　　基于PLC的皮帶集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p&g

8、t;<b>　　摘 要</b></p><p>　　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。為了保證煤礦運(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。本文以煤礦主斜井及地面膠帶輸送機(jī)為背景，設(shè)計(jì)出了以PLC技術(shù)為核心的集中控制系統(tǒng)，提高了運(yùn)輸系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制水平。</p><p>　　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

9、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)傳感器的類(lèi)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的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。</p><p>　　關(guān)鍵詞：膠帶輸送機(jī)； S7-300； 集中控制系統(tǒng)</p><p><b>

10、;　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 概述</b></p><p>　　煤炭運(yùn)輸是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的一部分。礦井中，運(yùn)輸線路比較長(zhǎng)，巷道條件多種多樣，運(yùn)輸若不通暢，采掘工作或是其它的工作都無(wú)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(lèi)型很多，按運(yùn)行方式不同，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

11、經(jīng)開(kāi)動(dòng)就不需操作而連續(xù)運(yùn)行。普通膠帶機(jī)、鋼繩芯膠帶輸送機(jī)、鋼繩牽引膠帶輸送機(jī)等均屬于此類(lèi)運(yùn)輸設(shè)備。往返運(yùn)行式運(yùn)輸設(shè)備的特點(diǎn)是，在運(yùn)行區(qū)間，以一定的方式，作往返式周期性運(yùn)行，運(yùn)行中需要操作換向。機(jī)車(chē)運(yùn)輸及單繩牽引運(yùn)輸?shù)葘儆诖祟?lèi)運(yùn)輸設(shè)備。</p><p>　　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，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（輸送機(jī)化），設(shè)備大型化（使用長(zhǎng)運(yùn)距、大運(yùn)營(yíng)、高運(yùn)速、大功

12、率輸送機(jī)）、自動(dòng)化、高可靠性與安全性能來(lái)保證礦井的連續(xù)、高效生產(chǎn)。</p><p>　　礦井膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)，是由多條膠帶搭接或由煤倉(cāng)轉(zhuǎn)載形成的煤流運(yùn)輸系統(tǒng)，因此它內(nèi)部的基本運(yùn)輸單元就是單臺(tái)膠帶機(jī)。膠帶輸送機(jī)是選煤廣的主要運(yùn)輸設(shè)備，它可用于物料的水平或傾斜運(yùn)輸上。由于膠帶輸送機(jī)的輸送能力變化范圍大、運(yùn)輸距離長(zhǎng)、貨載和輸送機(jī)間沒(méi)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)件磨損小、使用維修

13、方便等優(yōu)點(diǎn)，在選煤廠中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　1.2 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)</p><p>　　1.2.1 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的重要性</p><p>　　礦井膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)是原煤運(yùn)輸?shù)奈ㄒ煌緩剑堑V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。由于礦井膠帶運(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)

14、水平的不斷提高，現(xiàn)代化礦井也需要現(xiàn)代化的管理，因此對(duì)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)的控制和管理提出了更高的要求。</p><p>　　以往對(duì)膠帶輸送機(jī)都采用人工就地分臺(tái)控制，即每臺(tái)輸送機(jī)的控制均由一名司機(jī)就地操作，這是一種最原始的控制方式。這種控制方式是直接操作輸送機(jī)的控制開(kāi)關(guān)，操作最簡(jiǎn)單，不增加任何的控制元器件，維護(hù)工作較少，但需要人員太多，并因每個(gè)司機(jī)的思想素質(zhì)和技術(shù)素質(zhì)不等常有以外事故發(fā)生，影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。而集中控制方式

15、，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)集中操縱機(jī)構(gòu)，由一名司機(jī)來(lái)完成操作。這不但節(jié)省了大量的司機(jī)人員，也為及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，縮短停產(chǎn)時(shí)間和綜合自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。目前，已經(jīng)成為礦井膠帶運(yùn)輸?shù)闹饕刂品绞健?lt;/p><p>　　1.2.2 集中控制系統(tǒng)的發(fā)展及存在的問(wèn)題</p><p>　　在煤礦中，煤流的運(yùn)輸一般在幾百米到十幾公里之間，因此它的運(yùn)輸系統(tǒng)要有多臺(tái)膠帶輸送機(jī)、給煤機(jī)、煤倉(cāng)

16、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)行完善的管理和監(jiān)控是現(xiàn)代礦井煤流運(yùn)輸迫切需要的一項(xiàng)技術(shù)。</p><p>　　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，對(duì)膠帶輸送機(jī)的集中控制系統(tǒng)也得到了飛速發(fā)展。從單臺(tái)控制系統(tǒng)到多臺(tái)的集中控制系統(tǒng)，有價(jià)格相對(duì)較貴的PLC構(gòu)成的系統(tǒng)和低廉的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。目前，雖然市場(chǎng)上有著各式各樣方案構(gòu)

17、成的集控系統(tǒng)，但發(fā)展的方向是一致的，那就是朝自動(dòng)化、智能化、信息化的方向發(fā)展。</p><p>　　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)控制的重要組成部分。 目前對(duì)膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題有：</p><p>　　(1)在安全保護(hù)方面，為提高膠帶輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性，安全性，減少故障，提高效率，多種檢測(cè)方法已應(yīng)用于電動(dòng)機(jī)、液力偶合器、減速器和膠帶運(yùn)行系統(tǒng)故障檢測(cè)，但

18、是這些系統(tǒng)是相互獨(dú)立的。</p><p>　　(2)故障檢測(cè)系統(tǒng)誤報(bào)率高。誤報(bào)將造成膠帶輸送機(jī)不應(yīng)有的停機(jī)，使全礦井停產(chǎn)，對(duì)礦井生產(chǎn)造成極大影響。</p><p>　　(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其他控制系統(tǒng)共享，不能與整個(gè)礦井信息系統(tǒng)的集成。視頻監(jiān)視系統(tǒng)不規(guī)范，沒(méi)有語(yǔ)音通訊功能，不能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。</p><p>　　1.3 本課題研究的主

19、要內(nèi)容</p><p>　　礦井生產(chǎn)自動(dòng)化已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，如何更好的實(shí)現(xiàn)礦井運(yùn)輸系統(tǒng)的集中安全控制管理是現(xiàn)在迫切解決的問(wèn)題。而皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)皮帶機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的遙測(cè)、遙信、遙控，提高生產(chǎn)效率、降低事故率，減少故障處理時(shí)間、減少現(xiàn)場(chǎng)操作人員、提高經(jīng)濟(jì)效益。本論文正是以此為目的，以新疆哈密煤礦主斜井與地面膠帶輸送機(jī)為背景，設(shè)計(jì)一種基于PLC的運(yùn)輸皮帶和給煤機(jī)的集中控制系統(tǒng)。</p><

20、;p>　　本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容如下：</p><p>　　(1)對(duì)膠帶運(yùn)輸控制系統(tǒng)概述。</p><p>　　(2)以哈密煤礦主斜井與地面膠帶輸送機(jī)為背景，概述膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的功能，設(shè)計(jì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，討論要監(jiān)控的故障對(duì)象、傳感器配置及對(duì)故障的處理措施。 </p><p>　　(3)膠帶集控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，進(jìn)行S7-300 PLC模塊選型和外部連線設(shè)計(jì)。為了使

21、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。</p><p>　　(4)進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。</p><p>　　(5)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。</p><p>　　2 膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>

22、;　　2.1 課題背景介紹</p><p>　　新疆哈密煤礦是年產(chǎn)200萬(wàn)噸的中型煤礦，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(guò)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

23、。其中箭頭指示煤流方向。</p><p>　　圖2.1 運(yùn)輸工藝流程圖</p><p>　　如圖所示，煤炭從井底煤倉(cāng)經(jīng)給煤機(jī)運(yùn)到主提升皮帶，通過(guò)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)篩為雙層的，經(jīng)篩分后分成大塊煤、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)中塊皮帶運(yùn)到中塊煤倉(cāng)，而末煤先通過(guò)過(guò)橋皮帶轉(zhuǎn)運(yùn)，再利用過(guò)橋皮帶機(jī)尾的分煤擋板分到兩條末煤刮板

24、輸送機(jī)上，運(yùn)輸?shù)礁髯缘拿簜}(cāng)，其分煤擋板是固定的。</p><p>　　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(méi)有集中自動(dòng)控制，所有的控制都由人來(lái)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(guò)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)

25、尾都設(shè)置就地控制箱，在檢修或特殊情況下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的就地啟停控制。皮帶按逆煤流啟動(dòng)，順煤流停車(chē)。啟動(dòng)順序?yàn)椋耗┟汗伟鍣C(jī)、過(guò)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(mén)負(fù)責(zé)巡視，勞動(dòng)量大、效率低。</p><p>　　2.2 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)</p><p>　　本膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)具有的功能如下所述：</p>

26、<p>　　1) 本系統(tǒng)有集控、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)設(shè)備的狀況；運(yùn)行就地工作模式時(shí)，操作員手動(dòng)操作按鈕啟動(dòng)/停止膠帶機(jī)，但所有保護(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)啟動(dòng)/停止膠帶，保護(hù)設(shè)備可有選擇性的投入使用，在檢修模式下，我們使膠帶低速運(yùn)行。工作方式的改變，只有在膠帶輸送機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行，膠帶輸送機(jī)運(yùn)作時(shí)，不能改

27、變其工作方式；</p><p>　　2) 程序設(shè)計(jì)中，報(bào)警停車(chē)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)；</p><p>　　3）皮帶輸送機(jī)按照逆煤流啟動(dòng)，順煤流延時(shí)停車(chē)，并具有閉鎖功能；</p><p>　　4) 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

28、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)作情況：</p><p>　　a.拉線開(kāi)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(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出拉線開(kāi)關(guān)聲光報(bào)警。</p><p>　　b.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。</p><p>　　c.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

29、指令，此為二級(jí)動(dòng)作。</p><p>　　d.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。</p><p>　　e.超速：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行超速聲光報(bào)警和急停指令。</p><p>　　f.斷帶：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行斷帶聲光報(bào)警和急停指令。</p><p>　　g.縱撕：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行縱撕聲光報(bào)警和急停指令。</p>

30、<p>　　h.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。</p><p>　　i.煙霧：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行煙霧聲光報(bào)警、灑水指令和急停指令。</p><p>　　5) 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)。</p><p>　　6) 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

31、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(wú)人值守。</p><p>　　7) 膠帶運(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(chē)，若設(shè)備由集控啟動(dòng)，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場(chǎng)停車(chē)信號(hào)后，可作急停處理，實(shí)施故障停車(chē)操作。</p><p>　　8）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。</p>

32、<p>　　2.3 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中需要集中控制的皮帶共有7條，各條皮帶分布較廣，現(xiàn)場(chǎng)控制點(diǎn)分散，并且現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比較惡劣。所以，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，組成主從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。根據(jù)工藝流程劃分，系統(tǒng)以PLC為控制主站，以每條皮帶就地箱配備的遠(yuǎn)程I/O ET200M為從站，共設(shè)7個(gè)從站，這樣就節(jié)約了大量電纜等材料。本系統(tǒng)由集中控制臺(tái)、PLC

33、控制柜、觸摸屏、就地箱、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(guò)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2.2所示。</p><p>　　圖2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　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)

34、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?？刂瓢粹o，總啟、總停按鈕，起車(chē)預(yù)警按鈕、集控/就地/檢修工作方式的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)緊急停車(chē)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)、

35、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(kāi)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(guò)IM153-2總線接口模塊連接到PROFIBUS總線上。</p><p>　　2.4膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成</p><p>　　膠帶輸送機(jī)

36、集中控制系統(tǒng)主要由PLC、人機(jī)界面等組成，它主要控制膠帶輸送機(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)集控系統(tǒng)各部分進(jìn)行詳細(xì)的介紹。</p><p>　　2.4.1 膠帶輸送機(jī)</p><p>　　帶式輸送機(jī)是以膠帶作為牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械，又稱為膠帶輸送機(jī)，它在礦山的物料運(yùn)輸，特別是煤的輸送方面得到了廣泛應(yīng)用。帶式輸送機(jī)主要由以下幾種主要部件組成

37、：傳動(dòng)裝置、膠帶、機(jī)架、滾筒、托輥、拉緊裝置、清掃器、裝料和卸料裝置等。</p><p>　　膠帶輸送機(jī)的基木結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2.3所示。膠帶1繞過(guò)傳動(dòng)滾筒2及尾部滾筒3形成無(wú)級(jí)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著托輥4和5，用來(lái)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(guò)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)加到膠帶上的物料就和膠帶一

38、起移動(dòng)。當(dāng)膠帶繞過(guò)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(chē)和系在它上面的重物是膠帶輸送機(jī)的拉緊裝置，它的作用是通過(guò)安裝在小車(chē)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(guò)大，而傳動(dòng)滾筒也能有足夠的牽引力傳送給膠帶。</p><p>　　膠帶是經(jīng)主動(dòng)滾筒和機(jī)尾改向滾筒形成一個(gè)無(wú)極環(huán)行帶。它上下的兩股膠帶分別由上下的托輥來(lái)支承。膠帶機(jī)的傳動(dòng)裝置一般位于輸送帶的頭

39、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。</p><p>　　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)，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(wèn)題，從而增加了電動(dòng)機(jī)的備用功率。本項(xiàng)目的膠帶輸

40、送機(jī)都采用一臺(tái)電機(jī)的單滾筒驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　膠帶輸送機(jī)向上運(yùn)輸物料的傾角不能過(guò)大，運(yùn)輸煤炭時(shí)的傾角一般為18O—2lO。向下運(yùn)輸?shù)膬A角一般在150以下。超過(guò)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。</p><p>　　2.4.2 參數(shù)檢測(cè)及故障保護(hù)裝置</p><p>　　為了

41、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(guò)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(jiàn)故障及其參數(shù)的檢測(cè)。 </p><p><b>　　1、跑偏</b></p><p>　　

42、近年來(lái)，帶式輸送機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中最常見(jiàn)的故障是運(yùn)輸機(jī)跑偏，如果處理不及時(shí)，因輸送帶邊緣與托輥或機(jī)架劇烈摩擦，很快會(huì)把輸送帶邊上的保護(hù)層磨掉，使帶芯受潮濕大氣的侵蝕而迅速損壞，也可能扯壞輸送帶，造成斷帶事故；另外，皮帶嚴(yán)重跑偏時(shí)也會(huì)導(dǎo)致向外撒煤，造成浪費(fèi)。因此，防護(hù)輸送帶跑偏是帶式運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行保護(hù)中的重要問(wèn)題。</p><p>　　膠帶輸送機(jī)跑偏的根本原因是輸送帶在運(yùn)行過(guò)程中，橫向受力不平衡。主要有以下幾種原因：

43、 (1)安裝質(zhì)量原因：a機(jī)架、滾筒沒(méi)有調(diào)整平直；b托輥軸線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；d導(dǎo)料槽和卸料槽的導(dǎo)料擋板安裝位置不當(dāng)，受力不均。(2)輸送帶質(zhì)量原因：a輸送帶接頭與中心線不直；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)維護(hù)質(zhì)量原因：滾筒清掃不干凈，造成直徑不等。</p><p>　　目前，對(duì)運(yùn)輸機(jī)跑偏的解決辦法主要有兩種：(1

44、)通過(guò)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(wú)人值守，多數(shù)都使用能自動(dòng)調(diào)偏的托輥。 </p><p>　　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(kāi)關(guān)，其跑偏信號(hào)通過(guò)接入臨近拉線急停開(kāi)關(guān)傳輸。在皮帶正常工作

45、時(shí)，跑偏開(kāi)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(kāi)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凸輪也同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，撥動(dòng)跑偏開(kāi)關(guān)的微動(dòng)開(kāi)關(guān)發(fā)出跑偏信號(hào)。</p><p>　　圖2.4 跑偏開(kāi)關(guān) 圖2.5 速度傳感器</p><p>　　KG1007A-2型膠帶防跑偏開(kāi)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

46、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(kāi)關(guān)量信號(hào)。它的轉(zhuǎn)動(dòng)角度可以通過(guò)改變微調(diào)開(kāi)關(guān)的位置來(lái)改變。在此設(shè)計(jì)中，我們要求跑偏信號(hào)發(fā)出傳送給PLC，一級(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(yǔ)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。</p><p>　　KG1007A－2型防跑偏開(kāi)關(guān)技術(shù)參數(shù)如下所示：</

47、p><p>　　膠帶跑偏開(kāi)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: 6～12mm,兩個(gè)出線口 重量: 2kg</p><p><

48、;b>　　2、速度檢測(cè)</b></p><p>　　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(lái)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)4～20mA。其工作原理是：帶式輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)，速度檢測(cè)傳感器由緊貼膠帶的滾輪帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)（帶有齒槽）在光電傳感器

49、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4～20mA的電流信號(hào)。</p><p>　　圖2.6 速度檢測(cè)傳感器部分電路方框圖</p><p><b>　　3、打滑</b></p><p>　　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

50、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。</p><p>　　在此設(shè)計(jì)中我們沒(méi)有選用專門(mén)的打滑檢測(cè)傳感器，是通過(guò)檢測(cè)膠帶的速度，把膠帶速度和滾筒速度做比較來(lái)實(shí)現(xiàn)的。理論上我們是將膠帶的實(shí)際運(yùn)行速度與滾

51、筒實(shí)際速度作比較，但是實(shí)際上，在滾筒速度不容易獲取的情況下，我們可讓膠帶實(shí)際速度與滾筒的額定轉(zhuǎn)速比較，監(jiān)測(cè)傳動(dòng)滾筒和輸送帶之間的線速度之差，當(dāng)檢測(cè)到輸送機(jī)速度滑差率大于或等于8%時(shí)，立即發(fā)出聲光報(bào)警：當(dāng)測(cè)得輸送機(jī)速度滑差率大于或等于8%和運(yùn)行時(shí)間大于或等于20秒時(shí)使帶式輸送機(jī)與給煤機(jī)緊急停車(chē)，并發(fā)出聲光報(bào)警；或當(dāng)測(cè)得輸送機(jī)速度滑差率大于或等于12%和運(yùn)行時(shí)間大于或等于5秒時(shí)使帶式輸送機(jī)與給煤機(jī)緊急停車(chē)，并發(fā)出聲光報(bào)警。</p>

52、;<p><b>　　4、超速</b></p><p>　　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?cè)诖嗽O(shè)計(jì)中沒(méi)有采用專門(mén)的超速傳感器，通過(guò)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

53、%時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警并命令皮帶緊急停車(chē)，這里標(biāo)準(zhǔn)帶速為2m/s。</p><p><b>　　5、斷帶</b></p><p>　　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:</p><p>　　(1)齒輪減速器損壞，液力耦合器噴液或電動(dòng)機(jī)逆轉(zhuǎn)；</p><p>　　(2)輸送帶接頭質(zhì)量問(wèn)題；</p

54、><p>　　(3)運(yùn)輸中因其他東西卷入而引起運(yùn)輸載荷突然增加；</p><p>　　(4)啟動(dòng)和停車(chē)時(shí)應(yīng)力變化大；</p><p>　　(5)輸送帶自身質(zhì)量不過(guò)關(guān)，輸送帶服務(wù)年限過(guò)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；</p><p>　　(6)物料分配不均，輸送帶跑偏。</p><p>　　為了防止由這些原因引起

55、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(guò)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(chē)，同時(shí)停給煤機(jī)，并發(fā)出聲光報(bào)警。</p><p><b>　　6、堆煤傳感器</b></p><p>　　當(dāng)煤倉(cāng)

56、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(wú)法向膠帶投放。由于煤倉(cāng)特別大，如果沒(méi)有人及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤倉(cāng)堆煤，煤在煤倉(cāng)內(nèi)會(huì)越堆越多，最后會(huì)迫使使用大量人力物力來(lái)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。</p><p>　　此設(shè)計(jì)中我們采用常州自動(dòng)化研究所的物料探測(cè)傳感器。KG100

57、6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，電阻性負(fù)載；延時(shí)時(shí)間0.4～60s可調(diào)，瞬間復(fù)位，輸出開(kāi)關(guān)信號(hào)。</p><p>　　堆煤傳感器一般安裝在機(jī)頭下方適當(dāng)

58、的位置，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。</p><p><b>　　7、煙霧檢測(cè)傳感器</b></p><p>　　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

59、離子感煙式和光電感煙式兩類(lèi)，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。</p><p>　　本設(shè)計(jì)我們采用常州自動(dòng)化研究所的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(kāi)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

60、過(guò)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。</p><p>　　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(guò)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。</p><p><b>　　8、拉線急停開(kāi)關(guān)</b></p>&l

61、t;p>　　在皮帶輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，總有一些無(wú)法監(jiān)測(cè)到而又非常惡劣的事情發(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(kāi)關(guān)，使輸送帶緊急停車(chē)，避免發(fā)生重大事故。我們采用常州自動(dòng)化研究所的KG9001A-C型編碼式拉繩急停閉鎖開(kāi)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(guò)它們與監(jiān)控系統(tǒng)連接

62、。拉線急停開(kāi)關(guān)沿輸送機(jī)安裝，一般每隔80-100米按一個(gè)，應(yīng)安裝在易于觀察到、易于操作的地方。</p><p>　　圖2.7 煙霧傳感器 圖2.8 拉線急停開(kāi)關(guān)</p><p>　　KG9001A-C型拉線急停開(kāi)關(guān)的技術(shù)參數(shù)如下所示： 拉力　150±20N 行程　8～10mm</p><p>　　復(fù)位形式　人工復(fù)位 <

63、;/p><p>　　工作電壓：DC10～15V，煤礦井下使用時(shí)，必須與本質(zhì)安全型電路連接 </p><p>　　工作電流：監(jiān)控狀態(tài)下不大于0.1mA;動(dòng)態(tài)狀態(tài)下不大于40mA </p><p>　　輸出信號(hào)：2路集電極開(kāi)路輸出 </p><p>　　位置識(shí)別地址　0～63 </p><p>　　引入電纜外徑： KG9001

64、A-C　兩側(cè)出線口(2個(gè))15～20mm；下部出線口(4個(gè))6～12mm </p><p>　　出廠時(shí)拉繩配置長(zhǎng)度：2×35m </p><p>　　外殼防護(hù)等級(jí)：IP54 </p><p><b>　　重量：7.5kg</b></p><p><b>　　9、紅外溫度傳感器</b><

65、;/p><p>　　由于滾筒和膠帶的摩擦作用，當(dāng)滾筒溫度過(guò)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(lèi)，接觸式目前使用較為廣泛，而非接觸式測(cè)量是通過(guò)檢測(cè)被測(cè)物體所發(fā)出的紅外線，來(lái)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)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(lái)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

66、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0～10V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。</p><p><b>　　

67、10、縱撕檢測(cè)</b></p><p>　　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(lái)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。</p><p>　　縱

68、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(lái)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。</p><p>　　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(jiàn)類(lèi)型。由于輸送帶被撕裂后，表現(xiàn)特征各不相同，選用何種裝置進(jìn)行檢測(cè)，要根據(jù)具體情況而

69、定，一般要選用幾種同時(shí)使用，以防范重大事故的發(fā)生。</p><p>　　1、漏料檢測(cè)器。當(dāng)輸送帶被撕裂后，物料會(huì)通過(guò)裂口掉到下面的托盤(pán)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(kāi)關(guān)動(dòng)作（圖2.9）。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(wú)法落下時(shí)，卻無(wú)法檢測(cè)的到。</p><p>　　1—回空帶；2—

70、托盤(pán)；3—支點(diǎn)：4—平衡錘；5—承載帶</p><p>　　圖2.9 漏料檢測(cè)器</p><p>　　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(lái)檢測(cè)輸送帶寬度。這就避免了上面漏料檢測(cè)器的失誤。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(guò)萬(wàn)向節(jié)把撕帶的信息傳遞給開(kāi)關(guān)，開(kāi)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

71、再發(fā)出動(dòng)作指令，以區(qū)分是輸送帶撕裂或是撕邊。</p><p>　　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(guò)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。</p><p>

72、　　4、振動(dòng)檢測(cè)器。它的激振器是一個(gè)偏心圓盤(pán)，布置在兩個(gè)承載托輥之間的輸送帶上的無(wú)載邊。在輸送帶的另一邊安裝振動(dòng)接收器，它通過(guò)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)。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，我們選擇

73、使DJSBA-1型縱撕傳感器。DJSBA-1型縱撕傳感器為礦用隔爆妝本質(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(guò)設(shè)定重量（0.2kg）時(shí)，傳感器發(fā)出動(dòng)作信號(hào)送至主控系統(tǒng)，立即停車(chē)并聲光報(bào)警。</p><p>　　2.4.3 PLC簡(jiǎn)述</p><p>　　隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛

74、速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用在所有的工業(yè)領(lǐng)域?？删幊绦蚩刂破鳎≒rogrammable Logic Controll er）正是順應(yīng)這一潮流出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。1987年，美國(guó)電氣制造協(xié)會(huì)（NEMA）對(duì)可編程序控制器下了定義：可編程序控制器是一種帶有指令存儲(chǔ)器、數(shù)字的或模擬的輸入輸出接口，以位運(yùn)算為主，能完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算功能，用于控制機(jī)器和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制裝置?？删幊绦蚩刂破骱?jiǎn)稱PLC

75、，它的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的主要支柱之一。PLC已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，PLC在其它領(lǐng)域，例如在民用和家庭自動(dòng)化設(shè)備中的應(yīng)用也得到了迅速發(fā)展。</p><p><b>　　PLC 的系統(tǒng)構(gòu)成</b></p><p>　　PLC的硬件系統(tǒng)由CPU、I/O擴(kuò)展機(jī)及外部設(shè)備組成。如圖2.3.9所示。西門(mén)子PLC

76、以其極高的性能價(jià)格比，在國(guó)內(nèi)占有很大的市場(chǎng)份額，在我國(guó)的各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)所采用的S7—300屬于模塊式PLC，主要由機(jī)架、CPU模塊、信號(hào)模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成，各種模塊安裝到機(jī)架上。通過(guò)CPU模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被連接到通信網(wǎng)絡(luò)上，可以與計(jì)算機(jī)、其它PLC或其它設(shè)備通信。</p><p>　　與繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC可以認(rèn)為是由輸入部分、

77、控制部分和輸出部分等組成，但它是采用大規(guī)模的集成電路的微處理器和存儲(chǔ)器來(lái)代替繼電器控制線路，控制作用是通過(guò)編制好并存入內(nèi)存的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的。我們可以認(rèn)為PLC的等效電路如下：</p><p>　　輸入部分：用于接受外部輸入信號(hào)，與外部輸入設(shè)備連接?？梢缘刃橐粋€(gè)受控于外部用戶輸入設(shè)備的繼電器線圈（輸入繼電器）。</p><p>　　控制部分：等效于一個(gè)受控于內(nèi)部邏輯的一個(gè)線圈，接點(diǎn)可用于驅(qū)動(dòng)

78、外部輸出設(shè)備的繼電器。</p><p>　　輸出部分：用于與外部輸出設(shè)備連接。</p><p><b>　　圖</b></p><p>　　2.10 PLC控制系統(tǒng)示意圖</p><p>　　2、PLC的工作原理</p><p>　　當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用

79、戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。</p><p><b>　?。?）輸入采樣階段</b></p><p>　　在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)

80、階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。</p><p>　?。?）用戶程序執(zhí)行階段</p><p>　　在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序（梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的

81、控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。</p><p>　　在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生

82、變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。</p><p>　　在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)

83、別。</p><p><b>　?。?）輸出刷新階段</b></p><p>　　當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是PLC的真正輸出。</p><p><b>　　3、PLC的分類(lèi)</b></

84、p><p>　　1）小型PLC：連接開(kāi)關(guān)量I/O模塊、模擬量I/O模塊以及其它各種特殊功能模塊，能執(zhí)行包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)運(yùn)算、數(shù) 輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在128點(diǎn)以下的PLC稱為小型PLC。其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，它可以據(jù)處理和傳送、通信聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。</p><p>　　2）中型PLC：輸入/輸出點(diǎn)數(shù)在128-512點(diǎn)之間的PLC稱為中型PLC。它除了具有小型機(jī)所能實(shí)現(xiàn)在

85、功能外，還具有強(qiáng)在的網(wǎng)絡(luò)通信功能、更豐富的指令系統(tǒng)、更大的內(nèi)存容量和更快的掃描速度。</p><p>　　3）大型PLC：輸入/輸出點(diǎn)數(shù)大于512的PLC稱為大型PLC。它具有強(qiáng)大的軟件硬件功能、自診斷功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能，它可以構(gòu)成三級(jí)通信網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化。另外大型PLC還可以采用三CPU構(gòu)成表決式系統(tǒng)，使機(jī)器具有更高的可靠性。</p><p><b>　　4、PLC的

86、特點(diǎn)</b></p><p><b>　　1)靈活、通用</b></p><p>　　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(gè)系統(tǒng)是根據(jù)設(shè)計(jì)好的電氣控制圖，由人工通過(guò)布線、焊接、固定等手段組裝完成的，其過(guò)程費(fèi)時(shí)費(fèi)力。如果因?yàn)楣に嚿仙僭S變化，需要改變電氣控制系統(tǒng)時(shí)，原先整個(gè)電氣控制系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進(jìn)行布線、焊接、固定等工作，耗費(fèi)大量人力

87、、物力、和時(shí)間。而PLC是通過(guò)在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，若控制功能需要改變，只需修改程序及少量接線即可。而且，同一臺(tái)PLC還可用于不同控制對(duì)象，通過(guò)改變軟件則可實(shí)現(xiàn)不同控制的控制要求。因此，PLC具有很大的靈活性和通用性，結(jié)構(gòu)形式多樣化，可以適用于各種不同規(guī)模、不同工業(yè)控制要求。</p><p>　　2)可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)</p><p>　　可靠性是工業(yè)控制器件的重要指標(biāo)。因此，

88、要求在各種惡劣工作環(huán)境和條件(如電磁干擾、灰塵等)下可靠工作，將故障率降至最低。PLC具有很高的可靠性和抗干擾能力，不會(huì)出現(xiàn)繼電器一接觸器控制系統(tǒng)中接線老化、脫焊、觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象，故被稱為“專為適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)”。</p><p>　　3)編程簡(jiǎn)單、使用方便</p><p>　　PLC采用面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程，容易掌握。目前，PLC大多采用梯形圖語(yǔ)言編程方

89、式，它既繼承了繼電器控制線路的清晰直觀感，又考慮到電氣技術(shù)人員的讀圖習(xí)慣和應(yīng)用實(shí)際，電氣技術(shù)人員易于編程，程序修改靈活方便。這種面向控制過(guò)程、面向問(wèn)題的編程方式，與匯編語(yǔ)言相比，雖然增加了解釋程序和程序執(zhí)行時(shí)間，但對(duì)大多數(shù)機(jī)電控制設(shè)備來(lái)說(shuō)，PLC的控制速度還是足夠快的。此外，PLC的I/O接口可直接與控制現(xiàn)場(chǎng)的用戶設(shè)備聯(lián)接。如繼電器、接觸器、電磁閥等聯(lián)接，具有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。</p><p><b>　

90、　4)接線簡(jiǎn)單</b></p><p>　　PLC只需將輸入設(shè)備(如按鈕、開(kāi)關(guān)等)與輸入端子聯(lián)接，將輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥等)與輸出端子聯(lián)接。接線極其簡(jiǎn)單、工作量極少。</p><p><b>　　5)功能強(qiáng)</b></p><p>　　PLC不僅具有條件控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、步進(jìn)等控制功能，而且還能完成A/D. D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)字運(yùn)

91、算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等。因此，PLC既可對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制，又可對(duì)模擬量進(jìn)行控制?？煽刂埔慌_(tái)單機(jī)、一條生產(chǎn)線，也可控制一個(gè)機(jī)群、多條生產(chǎn)線?？捎糜诂F(xiàn)場(chǎng)控制，也可用于遠(yuǎn)距離控制?？煽刂坪?jiǎn)單系統(tǒng)，又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。</p><p>　　6)體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化</p><p>　　PLC具有體積小、重量輕、功耗低等特點(diǎn)。由于PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī)，

92、其結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固耐用，以及有很強(qiáng)的可靠性和抗干擾能力，易于嵌入機(jī)械設(shè)備內(nèi)部。因此，PLC在機(jī)電一體化產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用。</p><p>　　PLC德 主要技術(shù)指標(biāo)</p><p><b>　　（1）存儲(chǔ)器容量</b></p><p>　　存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)程序和系統(tǒng)參數(shù)等，其容量是由用戶程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成的。程序存儲(chǔ)器容量大小決定了用戶所能

93、編寫(xiě)程序的長(zhǎng)度。一般中小型PLC的存儲(chǔ)器容量在16KB以下，大型的PLC可達(dá)到2MB左右。</p><p>　?。?）輸入/輸出點(diǎn)數(shù)</p><p>　　輸入/輸出點(diǎn)數(shù)是指根據(jù)工業(yè)系統(tǒng)控制要求所得到的對(duì)應(yīng)于PLC的輸入/輸出端的個(gè)數(shù)。I/O點(diǎn)數(shù)越多，說(shuō)明需要控制的器件和設(shè)備就越多。</p><p><b>　　（3）掃描時(shí)間</b></p

94、><p>　　掃描時(shí)間是指CPU內(nèi)部根據(jù)用戶程序，按邏輯順序，從開(kāi)始到結(jié)束掃描一次所需的時(shí)間。PLC用戶手冊(cè)一般給出執(zhí)行指令所用的時(shí)間。</p><p>　?。?）指令種類(lèi)和數(shù)量</p><p>　　指令的種類(lèi)和數(shù)量決定了用戶編制程序的方式和PLC的處理能力和控制能力。</p><p>　?。?）內(nèi)部寄存的種類(lèi)和數(shù)量</p><

95、;p>　　內(nèi)部寄存器主要包括定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中間繼電器、數(shù)據(jù)寄存器和特殊寄存器等。它們主要用來(lái)完成計(jì)時(shí)、技術(shù)、中間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)還有其他一些功能。種類(lèi)和數(shù)量越多，PLC的功能就越強(qiáng)大。</p><p><b>　?。?）擴(kuò)展能力</b></p><p>　　PLC擴(kuò)展能力是指PLC是否能具有I/O點(diǎn)數(shù)擴(kuò)展、功能擴(kuò)展、聯(lián)網(wǎng)等一些功能。</p>&

96、lt;p>　?。?）智能模塊的種類(lèi)和數(shù)量</p><p>　　智能模塊是指能完成模擬量控制、遠(yuǎn)程控制以及通信等功能模塊。智能模塊種類(lèi)和數(shù)量越多，說(shuō)明PLC功能越強(qiáng)大。</p><p>　　2.4.4 人機(jī)界面HMI</p><p>　　人機(jī)界面是操作人員與PLC之間進(jìn)行對(duì)話和相互作用的接口設(shè)備。近年來(lái)人機(jī)界面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)不可缺少的

97、設(shè)備之一。這里我們選用觸摸屏和操作臺(tái)。觸摸屏用來(lái)監(jiān)視帶式輸送機(jī)的運(yùn)行工況。觸摸屏可以監(jiān)視帶式機(jī)速度、拉線急停和跑偏開(kāi)關(guān)的動(dòng)作位置等各種保護(hù)狀況以及顯示帶式輸送機(jī)的正常運(yùn)行工況和各種故障狀態(tài)。通過(guò)操作臺(tái)的各種控制按鈕，可以進(jìn)行工作方式選擇和就地控制帶式輸送機(jī)。圖2.12和圖2.13分別是本次設(shè)計(jì)的操作臺(tái)、就地控制箱面板。</p><p>　　圖2.12 操作臺(tái)</p><p>　　圖2.1

98、3 就地控制箱面板</p><p>　　觸摸屏技術(shù)就是使用者只要用手指輕輕地觸碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的操作或查詢，這樣就擺脫了鍵盤(pán)和鼠標(biāo)操作，從而大大地提高了計(jì)算機(jī)的可操作性。觸摸屏是一種最直觀的操作設(shè)備，只要觸摸屏幕上的圖形對(duì)象，計(jì)算機(jī)便會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作。觸摸屏具有方便直觀、圖像清晰、堅(jiān)固耐用和節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　在觸摸屏上，我們主要顯示皮帶的運(yùn)行

99、狀況和給煤機(jī)的運(yùn)行信號(hào)，膠帶的速度和各個(gè)故障的狀態(tài)及故障出現(xiàn)的具體位置，同時(shí)也可以查詢到各皮帶滾筒的溫度，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)皮帶，減少故障查找環(huán)節(jié)，提高工作效率。</p><p>　　3 膠帶輸送機(jī)集控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 SIMATIC S7-300 PLC簡(jiǎn)介</p><p>　　3.1.1 SIMATIC S7-300 PLC簡(jiǎn)介</p>

100、;<p>　　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(lái)為S7-300 PLC編制程序，使用編程電纜連接編程器和CPU。通過(guò)PROFIBUS電纜可以實(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

101、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（IM）、信號(hào)模塊（SM）、功能模塊（FM）等。它通過(guò)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。</p><p>　　圖3.1 PLC系統(tǒng)構(gòu)成圖</p><p>　　導(dǎo)軌（RACK）：導(dǎo)軌是安裝S7-300各類(lèi)模塊的機(jī)架，它是特制不銹鋼異型板，其長(zhǎng)度有160、482、530、8

102、30、2000（mm）五種，可根據(jù)實(shí)際需要選擇。電源模塊、CPU、及其它信號(hào)模塊都可方便地安裝在導(dǎo)軌上。除CPU模塊外，每塊信號(hào)模塊都帶有總線處理器，安裝時(shí)先將總線連接器裝在CPU模塊并固定在導(dǎo)軌上，然后依次將各模塊裝入，通過(guò)背板總線將各模塊從物理上和電氣上連接起來(lái)。</p><p>　　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

103、。它與CPU模塊和其它信號(hào)模塊之間通過(guò)電纜連接，而不是通過(guò)背板總線連接。 </p><p>　　中央處理單元模塊（CPU）：SIMATIC S7-300提供了多種不同性能的CPU，以滿足不同用戶的需求，包括CPU312IFM、CPU313、CPU314、CPU315、CPU315- 2DP等。CPU模塊除完成執(zhí)行用戶程序的主要任務(wù)之外，還為S7-300背板總線提供5V直流電源，并通過(guò)MPI接口與其它中央處理器和

104、編程裝置通信。S7-300的編程裝置可以是西門(mén)子專用的編程器，如PG705、PG720、PG740、PG760等，也可以用通用微機(jī)，配以STEP7軟件包，并加MPI卡和MPI編程電纜構(gòu)成。</p><p>　　接口模塊（IM）：接口模塊用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架。S7-300通過(guò)分布式的主機(jī)架和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，可操作多達(dá)32個(gè)模塊。</p><p>　　信號(hào)模塊（SM）：信號(hào)模塊使

105、不同的過(guò)程信號(hào)電平和S7-300的內(nèi)部信號(hào)電平相匹配，主要有數(shù)字量輸入模塊SM321、數(shù)字量輸出模塊SM322、模擬量輸入模塊SM331、模擬量輸出模塊SM332.每個(gè)信號(hào)模塊都配有自編碼的螺緊型前連接器，外部過(guò)程信號(hào)可以方便地連接在信號(hào)模塊的前連接器上。特別指出的是，其模擬量輸入模塊獨(dú)具特色，可以接入熱電偶、熱電阻、4～20mA電流、0～10V電壓等18種不同的信號(hào)，輸入量程范圍很寬。</p><p>　　功能

106、模塊（FM）：用于實(shí)時(shí)性強(qiáng)、存儲(chǔ)計(jì)數(shù)量較大的過(guò)程信號(hào)處理任務(wù)。如：快給進(jìn)和慢給進(jìn)驅(qū)動(dòng)定位模塊FM351、電子凸輪控制模塊FM352、步進(jìn)電機(jī)定位模塊FM353、伺服電機(jī)位控模塊FM354、智能位控制模塊SINUMERIK FM-NC等。</p><p>　　通信處理器（CP）是一種智能模塊，它用于PLC間和PLC與其它裝置間連網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。如：具有RS-232C接口的CP340，與現(xiàn)場(chǎng)總線連網(wǎng)的CP342 -

107、5DP。</p><p>　　3.1.2 模塊安裝</p><p>　　S7-300可以水平安裝也可以垂直安裝，其允許的環(huán)境溫度分別為0～40℃（垂直安裝）和0～60℃。電源和CPU必須安裝在導(dǎo)軌的左側(cè)（水平安裝）或低部（垂直安裝）。</p><p>　　S7-300是模塊化組合結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)用對(duì)象不同，可選擇不同型號(hào)和不同數(shù)量的模塊，并可以將這些模塊安裝在同一個(gè)機(jī)架

108、上（導(dǎo)軌）或多個(gè)機(jī)架上。除電源模塊、CPU模塊和接口模塊外，一個(gè)機(jī)架上最多只能安裝八個(gè)信號(hào)模塊或功能模塊。IM360/IM361接口模塊用來(lái)將S7-300背板總線從一個(gè)機(jī)架連接到下一個(gè)機(jī)架。在使用擴(kuò)展機(jī)架時(shí)，除了另需模塊機(jī)架和接口模塊以外，可能還需要另加電源模塊。</p><p>　　中央處理單元總是在0號(hào)機(jī)架的2號(hào)槽位上，1號(hào)槽安裝電源模塊，3號(hào)槽總是安裝接口模塊，槽號(hào)4到11，可自由分配信號(hào)模塊，功能模塊和通