目 录
1绪论 .......................................................... 1
1.1概述 ...................................................... 1 1.2矿井皮带运输系统的意义 .................................... 1 1.3矿井皮带运输系统的控制要求 ................................ 2 1.4国内外的研究现状 .......................................... 2 1.5本设计的主要内容 .......................................... 3 2．控制系统的功能及设备选型 ..................................... 4
2.1 设备构成 .................................................. 4
2.1.1带式输送机 ........................................... 4
2.1.2故障检测及保护 ....................................... 5 2.2.3 CST软启动 .......................................... 10 2.1.4 人机界面HMI[18] .................................... 12 2.2控制系统功能 ............................................. 13
2.2.1起动流程 ............................................ 13 2.2.2停机流程 ............................................ 13 2.2.3皮带运输机之间联锁 .................................. 13 2.2.4皮带运输机与附属设备之间联锁 ........................ 13 2.2.5皮带运输线运行故障联锁及其处理 ...................... 13 3 基于PLC的皮带控制系统的硬件组态 ............................. 15 3.1PLC简介 .................................................. 15
3.1.1PLC组成 ............................................. 15 3.1.2PLC特点 ............................................. 16 3.1.3PLC应用领域 ......................................... 17 3.1.4PLC的基本工作原理 ................................... 18 3.2控制系统的总体结构 ....................................... 20 3.3控制系统的硬件组成 ....................................... 22
3.3.1控制系统I/O点数的确定 .............................. 22 3.3.2PLC的硬件配置 ....................................... 24 4基于PLC的皮带控制系统的软件设计 ............................. 30 4.1控制系统程序及工作方式 ................................... 30 4.2 系统软件实现 ............................................. 31
4.2.1 控制方式选择 ....................................... 31 4.2.2 各种常见故障的诊断 ................................. 33
4.3触摸屏的软件实现 ......................................... 35 4.3.1触摸屏简介 .......................................... 35
4.3.2触摸屏系统的设计 .................................... 36
5基于PLC的皮带控制系统的抗干扰措施 ........................... 38
5.1干扰和干扰源 ............................................. 39 5.2系统抗干扰措施 ........................................... 39 参考文献 ...................................................... 43 翻译部分 ...................................................... 44
英文原文 ..................................................... 44 中文译文 ..................................................... 52 致谢 .......................................................... 58
1绪论
1.1概述
煤炭运输是煤炭生产过程中不可缺少的一部分[1]。矿井中，运输线路比较长，巷道条件多种多样，运输若不通畅，采掘工作或是其它的工作都无法进行，整个煤炭生产系统将处于瘫痪状态。矿井运输机械的类型很多，按运行方式不同，可分为连续运行和往返运行两种。连续运行式运输设备的特点是，一经开动就不需操作而连续运行。普通皮带机、钢绳芯皮带输送机、钢绳牵引皮带输送机等均属于此类运输设备。往返运行式运输设备的特点是，在运行区间，以一定的方式，作往返式周期性运行，运行中需要操作换向。机车运输及单绳牵引运输等属于此类运输设备。
随着科学技术的不断发展，矿井生产规模的不断扩大，运输系统[4][7]也经历了不断的变革和进步，并以煤流运输的连续化（输送机化），设备大型化（使用长运距、大运营、高运速、大功率输送机）、自动化、高可靠性与安全性能来保证矿井的连续、高效生产。正是在这种环境下，皮带输送机系统由于具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，目前，特别是在高产高效矿井，它已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。
1.2矿井皮带运输系统的意义
矿井皮带运输系统，是由多条皮带搭接或由煤仓转载形成的煤流运输系统，因此它内部的基本运输单元就是单台皮带机。其具有以下特点：
1）结构简单，安全可靠
带式输送帆的结构由传动滚筒。改向液简、托辊、驱动装置和输送机等几大组建，仅有10余种部件，能进行标准化生产,并可酸需蛰进行组合装配；它的驱动部件自重轻，耐瞻耐用，工作过程中噪声较小．维修费用低；只要输送带不被撕破，就可安全使用几十年。
2）适用范围广、输送能力大
带式输送饥的输送带有各种宽度，其承裁断面有平型、槽型、波纹挡边型、管型等，因此可以输送各种粉料、散料、块料、矿石、各种生熟料，混凝土和包装好的成件物品，运量可从每小时几公斤引几万吨，在连续装载的条件下，能连续运输。井可在输送机的任何点上进行装、卸料，也可以在回程段上装、卸料。进行反向运输(钢丝绳牵引带式输送饥除外)这是机动车辆所望尘莫及的。
3）对线路适应性强、运距长
槽型带式输送机可以在大转弯半径条件下，实现水平转弯。带式输送机的单机长度可达十几公里，且中间无需任何载点。能进行水平或倾斜输送，爬坡能力大。在输送机的中间使用摩擦驱动万式，可使输送机长度不受皮带强度的限制。
4）基建投资省、运营费用低
由于实用皮带运输机可以缩短运输距离，与机动车相比，无需道路建设投资，大大节省了基建成本。皮带运输机的磨损件仅为托辊、皮带，它们的使用寿命长，且皮带运输机自动化程度高，使用人员少，能耗低，因而营运费用低廉。
带式输送机具有以上优良的性能，所以它在国民经济各个部门的企业中获得广泛的应用，近年来在矿山开采中皮带输送机已成为重要的组成合分，在矿山运输中发挥着十分重要的作用，因此它的运输系统要有多台皮带输送机、给煤机、煤仓等构成，协调配合完成长距离运输任务。为保证运输系统的安全可靠，提高运输效率，对其进行完善的管理和监控是现代矿井煤流运输迫切需要的一项技术。
1.3矿井皮带运输系统的控制要求
由于运输系统是煤矿生产的大动脉，因此对系统的有很高的要求。 (1) 实现运输系统集中监控，实时监控设备状态和运行参数，并显示数据曲线，对重要信息在硬盘记录；
(2) 控制方式分集控自动/集控手动/就地，三种方式可转换。正常生产时，使用集控自动方式，设备按工艺要求的顺序和流程由中央控制台自动启停；集控手动时，可在中央控制台操作各设备，无闭锁和联动关系；就地时，在现场操作； (3) 启动设备前由集控台发预告信号，预告30秒后，若现场均满足集控自动启动条件，设备按顺序自动启动。现场可用停车钮停止启动过程；
(4) 现场信号箱设起/停车按钮，现场可随时停车。若设备由集控启动，控制系统接到现场停车停号后，可作急停处理，实施故障停车操作；
(5)装设拉线开关、跑偏保护、低速保护等，这些信号均接入集控系统，参加设备的紧急停车和闭锁停车；
(6) 对设备故障和工艺参数的异常实时报警，并进行声光提示。一般故障只报警，现场非正常停车或严重故障时，故障设备及其上游设备紧急停车，下游设备顺煤流延时闭锁停车。
1.4国内外的研究现状
在80年代，国内开始了煤矿监测监控技术的研究，至今已得到了广泛的应用和发展。随着新材料技术、电子传感技术、数字通信技术、控制技术、微计算