【導(dǎo)讀】1了解煤礦皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行工藝;3用AUTOCAD繪制系統(tǒng)的相關(guān)圖紙;4用PLC語言編制控制系統(tǒng)軟件;5翻譯電氣自動(dòng)化方面的專業(yè)英文資料約3000字。指導(dǎo)教師評(píng)語(①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握;②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力;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。制系統(tǒng),提高了運(yùn)輸系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和控制水平。感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的模塊配置及外部連線,梯形圖程序設(shè)計(jì)。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。煤炭運(yùn)輸是煤炭生產(chǎn)過程中不可缺少的一部分。礦井中,運(yùn)輸線路比較長(zhǎng),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)行方式不同,可分為。連續(xù)運(yùn)行和往返運(yùn)行兩種。

　　

【正文】 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 ()時(shí) ,傳感器發(fā)出動(dòng)作信號(hào)送至主控系 統(tǒng) ,立即停車并聲光報(bào)警。 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?？删幊绦蚩刂破?(Programmable 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)過程的自動(dòng)控制裝置?？删幊?序控制器簡(jiǎn)稱 PLC,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。 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。如圖 所示。西門子 PLC 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 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。 與繼電器控制系統(tǒng)相比 ,PLC 可以認(rèn)為是由輸入部分、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)器來代替繼電器控制線路 ,控制作用是通過編制好并存入內(nèi)存的程序來實(shí)現(xiàn)的。我們可以認(rèn)為 PLC 的等效電路如下 : 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 )。 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)外部輸出設(shè)備的繼電器。 輸出部分 :用于與外部輸出設(shè)備連接。 圖 PLC 控制系統(tǒng)示意圖 PLC 的工作原理 CPU 中的程序分為操作系統(tǒng)和用戶程序。操作系統(tǒng)用來處理 PLC 的啟動(dòng)、刷新輸入 /輸出過程映像區(qū)、調(diào)用用戶程序、處理中斷和錯(cuò)誤、管理存儲(chǔ)區(qū)和通信等任務(wù)。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)。 STEP7 將用戶編寫的程序 和程序所需的數(shù)據(jù)放置在塊中 ,功能塊 FB 和功能 FC 相當(dāng)于用戶編寫的子程序 ,系統(tǒng)功能 SFC 的系統(tǒng)功能塊 SFB 是操作系統(tǒng)提供給用戶使用的標(biāo)準(zhǔn)子程序 ,這些塊也通稱為邏輯塊。 PLC 采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式 ,這種運(yùn)行方式也稱為掃描工作方式。OB1 是用于循環(huán)處理的組織塊 ,相當(dāng)于用戶程序的主程序 ,它可以調(diào)用其它的塊 ,或被中斷程序 (組織塊 )中斷。 PLC 得電或由 STOP 模式切換到 RUN 模式時(shí) ,CPU 執(zhí)行啟動(dòng)操作 ,清除沒有保持功能的位存儲(chǔ)器、定時(shí)器和計(jì)數(shù)器 ,清除中斷堆棧和塊堆棧的內(nèi)容 ,復(fù)位保存的硬件中斷等。此外還要執(zhí)行 一次用戶編寫的“系統(tǒng)啟動(dòng)組織塊” OB100,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。循環(huán)程序處理過程可以被某些事件中斷 ,如果有中斷事件出現(xiàn) ,當(dāng)前執(zhí)行的塊將停止執(zhí)行 ,并調(diào)用分配給該事件的組織塊。該組織塊執(zhí)行完畢后 ,被中斷的塊將從被中斷的地方開始繼續(xù)執(zhí)行。 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)。 PLC 梯形圖中的其它編程元件也有對(duì)應(yīng)的映像存儲(chǔ)區(qū)。在循環(huán)程序處理中 ,CPU 并不直接訪問 I/O 模塊中的輸入地址區(qū)域和輸出地址區(qū) 域 ,而是訪問 CPU 內(nèi)部的過程映像區(qū)。在讀輸入模塊階段 ,PLC 將所有外部輸入電路的接通 /斷開狀態(tài)讀如輸入過程映像區(qū)。在寫輸出模塊的階段 ,CPU 將輸出過程映像區(qū)的狀態(tài)傳給輸出模塊。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。 PLC 用戶程序由若干條指令組成 ,指令在存儲(chǔ)器中順序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令和塊調(diào)用指令時(shí) ,CPU 從第一條指令開始 ,逐條順序執(zhí)行用戶程序 ,直到用戶程序結(jié)束。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。 圖 PLC 對(duì)輸入輸出的處理規(guī)則 PLC 的特點(diǎn) 1 靈活、通用 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 ,由人工通過布線、焊接、固定等手段組裝完成的 ,其過程費(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、物力、和時(shí)間。而 PLC 是通過在存儲(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。 2 可靠性高、抗干擾能力強(qiáng) 可靠性是工業(yè)控制器件的重要指標(biāo)。因此 ,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)”。 3 編程簡(jiǎn)單、使用方便 PLC 采用面向控制過程、面向問題的“自然語言”編程 ,容易掌握。目前 ,PLC 大多采用梯形圖語言編程方式 ,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。這種面向控制過程、面向問題的編程方式 ,與匯編語言相比 ,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)備來說 ,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。 4 接線簡(jiǎn)單 PLC 只需將輸入設(shè)備如按鈕、開關(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。 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。因此 ,PLC既可對(duì)開關(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。可控制簡(jiǎn)單系統(tǒng) ,又可控制復(fù)雜系統(tǒng)。 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)。由于 PLC 是專為工業(yè)控制而設(shè)計(jì)的專用計(jì)算機(jī) ,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。 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。近年來人機(jī)界面的應(yīng)用越來越廣泛 ,已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè) 控制系統(tǒng)不可缺少的設(shè)備之一。這里我們選用觸摸屏和操作臺(tái)。觸摸屏用來監(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 和圖 分別是本次設(shè)計(jì)的操作臺(tái)、就地控制箱面板。 圖 操作臺(tái) 圖 就地控制箱面板 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)。 在觸摸屏上 ,我們主要顯示皮帶的運(yùn)行狀況和給煤機(jī)的運(yùn)行信號(hào) ,膠帶的速度和