【正文】 （4） 對(duì)PLC控制系統(tǒng)的抗干擾措施進(jìn)行設(shè)計(jì)。另外，屏蔽地、保護(hù)地不能與電源地、信號(hào)地等各其他地接在一起，只能獨(dú)立的接到接地銅牌上。2)控制的交流電源與PLC機(jī)之間采用雙屏蔽的隔離變壓器(見圖51)，其一次繞組的屏蔽層接中線，隔離供電電源的干擾，二次繞組的屏蔽層與PLC系統(tǒng)控制柜共地，使干擾信號(hào)入地。當(dāng)電網(wǎng)上的負(fù)載如大型電力設(shè)備、交直流傳動(dòng)裝置等啟停時(shí)會(huì)引起電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，從而產(chǎn)生諧波，諧波通過輸電線路傳到電源周邊，造成PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障。5 控制系統(tǒng)的抗干擾措施 PLC控制系統(tǒng)具有可靠性高、功能強(qiáng)、體積小、易于實(shí)現(xiàn)過程控制等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中應(yīng)用相當(dāng)廣泛。下面我們簡(jiǎn)要介紹一下模擬量數(shù)值的采集及轉(zhuǎn)換。PLC_D02是觸摸屏上的啟動(dòng)指示燈。只是讓梯形圖漂亮。 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 控制方式選擇我們通過控制臺(tái)的三位置選擇開關(guān)來選擇系統(tǒng)的工作方式，任何時(shí)候只能處于一種工作方式。PROFIBUSDP是PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的三個(gè)兼容版本之一，它是專為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備分散I/O之間通信設(shè)計(jì)的，是經(jīng)過優(yōu)化的高速、廉價(jià)的通信連接。ET200M也可以在運(yùn)行過程中，在有電源情況下配置S7300 I/O模塊的有源總線模塊，其余模塊仍繼續(xù)運(yùn)行。支持 “熱插拔”功能，適合過程控制中危險(xiǎn)區(qū)域使用，遠(yuǎn)程擴(kuò)展使用等特殊情況。根據(jù)輸出電流的不同，有3種規(guī)格的電源模塊可選：2A、5A、10A。模塊上需要接DC24V的負(fù)載電壓L+，有反極性保護(hù)功能。所有模擬量的輸入通道共用一個(gè)轉(zhuǎn)換部件，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)，將各通道按順序一個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)換。每個(gè)輸出回路有兩個(gè)接線端，由單獨(dú)一個(gè)電源供電。操作臺(tái)和各遠(yuǎn)程I/O分別選1塊，共選用8塊。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。輸入模塊通常有若干個(gè)輸入點(diǎn)。數(shù)字量輸入模塊SM321有四種型號(hào)模塊可供選擇，即直流16點(diǎn)輸入，直流32點(diǎn)輸入，交流16點(diǎn)輸入，交流8點(diǎn)輸入模塊。最大配置4個(gè)機(jī)架，32塊模塊。作為一般應(yīng)用下的一種經(jīng)驗(yàn)公式是：存儲(chǔ)器容量其中：DI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)。需要注意的是槽號(hào)是相對(duì)的，每一個(gè)機(jī)架的導(dǎo)軌并不存在物理的槽位。如：具有RS232C接口的CP340，與現(xiàn)場(chǎng)總線連網(wǎng)的CP342 5DP。S7300的編程裝置可以是西門子專用的編程器，如PG70PG7PG7PG760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。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。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。 人機(jī)界面HMI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。 5)功能強(qiáng) 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)算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)過程監(jiān)控等。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)”。在執(zhí)行指令時(shí)，從輸入過程映像區(qū)或別的存儲(chǔ)區(qū)中將有關(guān)編程元件的0、1狀態(tài)讀出來，并根據(jù)指令的要求執(zhí)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果寫入到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)中，因此，各編程元件的存儲(chǔ)區(qū)（輸入過程映像區(qū)除外）的內(nèi)容將隨著程序的執(zhí)行而變化。在PLC的存儲(chǔ)器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的狀態(tài)，它們分別存放在輸入過程映像區(qū)和輸出過程映像區(qū)。用戶程序由用戶生成，用來實(shí)現(xiàn)用戶要求的自動(dòng)化任務(wù)。通過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。 PLC簡(jiǎn)述 隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(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。它的激振器是一個(gè)偏心圓盤，布置在兩個(gè)承載托輥之間的輸送帶上的無載邊。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?？v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。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。拉線急停開關(guān)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。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。由于煤倉特別大，如果沒有人及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤倉堆煤，煤在煤倉內(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內(nèi)阻塞的大量煤，同時(shí)將運(yùn)輸系統(tǒng)全部停下。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。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。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。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。 跑偏近年來，帶式輸送機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中最常見的故障是運(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)。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18O—2lO。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。下面我們對(duì)集控系統(tǒng)各部分進(jìn)行詳細(xì)的介紹。本系統(tǒng)由集中控制臺(tái)、PLC控制柜、觸摸屏、就地箱、各種保護(hù)傳感器及執(zhí)行器組成。：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。下面簡(jiǎn)單介紹它們信號(hào)發(fā)生后的動(dòng)作情況：：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。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。2 膠帶機(jī)集中控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 課題背景介紹新疆哈密煤礦是年產(chǎn)200萬噸的中型煤礦，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)、過橋帶式輸送機(jī)和末煤刮板輸送機(jī)、煤倉等。本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容如下：(1)對(duì)膠帶運(yùn)輸控制系統(tǒng)概述。目前對(duì)膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)存在的主要問題有：(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)，但是這些系統(tǒng)是相互獨(dú)立的。目前，已經(jīng)成為礦井膠帶運(yùn)輸?shù)闹饕刂品绞?。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。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法進(jìn)行，整個(gè)煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài)。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。這種控制方式是直接操作輸送機(jī)的控制開關(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。目前，雖然市場(chǎng)上有著各式各樣方案構(gòu)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。 本課題研究的主要內(nèi)容礦井生產(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)在迫切解決的問題。(4)進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。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。 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)本膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)具有的功能如下所述：1) 本系統(tǒng)有集控、就地、檢修三種工作模式。：信號(hào)發(fā)出后，執(zhí)行斷帶聲光報(bào)警和急停指令。 膠帶輸送機(jī)集中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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。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。當(dāng)膠帶繞過傳動(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。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)。帶式輸送機(jī)在輸送過程中也難免出現(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。(3)裝載質(zhì)量原因：裝載點(diǎn)不在輸送帶中央。 跑偏開關(guān) 速度傳感器KG1007A2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。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。在此設(shè)計(jì)中我們沒有選用專門的打滑檢測(cè)傳感器，是通過檢測(cè)膠帶的速度，把膠帶速度和滾筒速度做比較來實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)樗梢员苊馔话l(fā)事故，隨時(shí)處于待命狀態(tài)。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。煙霧傳感器應(yīng)懸掛在輸送機(jī)頭風(fēng)流方向后23米處，以保證主滾筒因摩擦產(chǎn)生煙霧時(shí)立即起作用。20N 行程　8～10mm復(fù)位形式　人工復(fù)位 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 工作電流　?？v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，也得到越來越廣泛的應(yīng)用。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（）。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。DJSBA1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。 PLC 的系統(tǒng)構(gòu)成PLC的硬件系統(tǒng)由CPU、I/O擴(kuò)展機(jī)及外部設(shè)備組成。輸出部分：用于與外部輸出設(shè)備連接。此外還要執(zhí)行一次用戶編寫的“系統(tǒng)啟動(dòng)組織塊”O(jiān)B100，完成用戶指定的初始化操作，以后將進(jìn)入周期性的循環(huán)運(yùn)行。在程序執(zhí)行階段，即使外部輸入信號(hào)的狀態(tài)發(fā)生了變化，輸入過程映像位的狀態(tài)也隨之而變，輸入信號(hào)變化了的狀態(tài)字能在下一個(gè)循環(huán)掃描周期的讀輸入模塊階段被讀入。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。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。 6)體積小、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化 PLC具有體積小、重量輕、功耗低等特點(diǎn)。通過操作臺(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)。通過PROFIBUS電纜可以實(shí)現(xiàn)S7300 CPU之間的通訊，以及與其他SIMATIC S7 PLC進(jìn)行通訊。它與CPU模塊和其它信號(hào)模塊之間通過電纜連接，而不是通過背板總線連接。功能模塊（FM）：用于實(shí)時(shí)性強(qiáng)、存儲(chǔ)計(jì)數(shù)量較大的過程信號(hào)處理任務(wù)。IM360/IM361接口模塊用來將S7300背板總線從一個(gè)機(jī)架連接到下一個(gè)機(jī)架。（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PLC系統(tǒng)的功能要求，因此可以在I/O點(diǎn)數(shù)估算值的基礎(chǔ)上計(jì)算對(duì)PLC存儲(chǔ)器容量的需求。 通過上面的計(jì)算，考慮系統(tǒng)通訊和冗余的要求，選用SIMATIC S7300系列中的CPU3152 DP是最合適的。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，而是彼此獨(dú)立，互不影響，稱為分隔式輸入方式。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)。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。數(shù)字量輸出模塊SM322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。 匯點(diǎn)式輸出接線 分隔式輸出接線，各輸出回路有一個(gè)公共端，可以是全部輸出信號(hào)為一組，共用一個(gè)公共端和一個(gè)電源；也可以將全部輸出點(diǎn)分為幾組，每組有一個(gè)公共端和獨(dú)立的一個(gè)電源。模塊與S7300 CPU及負(fù)載電壓之間是光電隔離的。為了節(jié)約機(jī)架空間和費(fèi)用，我們選用8通道的模擬量輸入模塊SM331（6ES7 3317KF020AB0），其端子接線圖和端子框圖如附圖所示。在S7300的一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目中，所有模塊確定后，要選擇合適的電源模塊。它也適宜于與冗余系統(tǒng)一起使用。這種網(wǎng)絡(luò)能夠支持32個(gè)節(jié)點(diǎn)，最高運(yùn)行速度為12Mbps。通過STEP7編程軟件，不僅可以非常方便地使用梯形圖和語句表等形式進(jìn)行離線編程，經(jīng)過編譯后通過轉(zhuǎn)接電纜直接送入PLC的內(nèi)存中執(zhí)行，而且在調(diào)試運(yùn)行時(shí)，還可以在線監(jiān)視程序中各個(gè)輸入輸出或狀態(tài)點(diǎn)的通斷狀況，甚至可以在線修改程序中變量的值，給調(diào)試工作也帶來極大的方便。工作方式選擇程序段1：工作方式選擇。同時(shí)啟動(dòng)接通延時(shí)定時(shí)器T10。在第二章我們已經(jīng)確定了監(jiān)測(cè)各種故障的傳感器類型或方法，并確定了輸出信號(hào)類型。AI_7是滾筒溫度1實(shí)際溫度存儲(chǔ)地址變量。傳導(dǎo)型干擾就是通過電氣線路進(jìn)入PLC控制系統(tǒng)的干擾信號(hào)，包括電源線、信號(hào)線等外部線引入的干擾和接地干擾；輻射型干擾是輻射電磁場(chǎng)通過感應(yīng)進(jìn)入PLC系統(tǒng)的干擾信號(hào)。接地系統(tǒng)混亂會(huì)引起各個(gè)接地點(diǎn)電位分布不均，引起地環(huán)路