【正文】 如：具有 RS232C接口的。如：快給進(jìn)和慢給進(jìn)驅(qū)動定位模塊 FM35電子凸輪控制模塊 FM35步進(jìn)電機(jī)定位模塊 FM35伺服電機(jī)位控模塊 FM35智能位控制模塊 SINUMERIK FMNC等。特別指出的是，其模擬量輸入模塊獨具特色，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，輸入量程范圍很寬。S7300通過分布式的主機(jī)架和 3個擴(kuò)展機(jī)架，可操作多達(dá) 32個模塊。 S7300的編程裝置可以是西門子專用的編程器，如 PG70 PG7 PG7 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。 中央處理單元模塊（ CPU）： SIMATIC S7300提供了多種不同性能的 CPU，以滿足不同用戶的需求，包括 CPU312IFM、 CPU31 CPU31 CPU31 CPU315 2DP等。 電源模塊（ PS）：電源模塊用于將 SIMATIC S7300連接到 120/230V交流電源和 24/48/60/110V直流電源。電源模塊、 CPU、及其它信號模塊都可方便地安裝在導(dǎo)軌上。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。一根 PROFIBUS總線電纜可以連接多個 S7300。編程器 PG用來為 S7300 PLC編制程序，使用編程電纜連接編程器和 CPU。 (6)膠帶輸送機(jī)或給煤機(jī)運作時，站點不能改變其工作方式； (7)操作人員必須在輸入操作密碼后，才可對顯示屏內(nèi)有關(guān)系統(tǒng)運行參數(shù)進(jìn)行修改； (8)監(jiān)控系統(tǒng)具有自診斷功能，能及時報告故障時間、位置、類型等信息，更便 于維護(hù) 。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁 ：信號發(fā)出后，執(zhí)行煙霧聲光報警、撒水指令和急停指令。 ：信號發(fā)出后，執(zhí)行定子超溫聲光報警和急停指令。 ：信號發(fā)出后，執(zhí)行斷帶聲光報警和急停指令。 ；信號發(fā)出后，執(zhí)行打滑聲光報警指令 , 此為一級動作，當(dāng)報警時間超出一定時間段時，同時再執(zhí)行 急停指令，此為二級動作。 ：信號發(fā)出后，執(zhí)行堆煤聲光報警指令和急停指令。下面我們簡要說明一下系統(tǒng)的功能： (1)膠帶輸送機(jī)在啟動前有 30秒的沿線預(yù)警， 30 秒預(yù)警后膠帶才可以正常啟動； (2)當(dāng)膠帶輸送機(jī)收到急停指令后，膠帶輸送機(jī)立刻急停，同時發(fā)出指令讓給煤機(jī)停止； (3)程序設(shè)計中，報警停車等故障信號自動保持，即一旦發(fā)出故障信號，即使經(jīng)維修后信號消失，計算機(jī)內(nèi)仍保留信號故障狀態(tài)，這時復(fù)位指令可以清除故障保持信號； (4)膠帶輸送機(jī)若故障停機(jī)，只有故障保持信號清除后，才允許再啟動； (5)系統(tǒng)支 持以下故障信號：拉線急停、堆煤、跑偏、打滑、超速、斷帶、煙霧、定子超溫、張緊下滑、滾筒超溫和縱撕等。 系統(tǒng)有集控、手動、檢修三種工作模式。 本設(shè)計共采用 16個拉線編碼開關(guān)， 9個定子測溫的 PT100， 3對跑偏傳感器， 2個紅外測溫傳感器， 1個堆煤傳感器， 1個煙霧傳感器， 1個縱撕傳感器，1個測速傳感器， 1個灑水閥及 1組擴(kuò)音電話等故障檢測和保護(hù)裝置，另 外監(jiān)控系統(tǒng)中還對張緊裝置進(jìn)行檢測，張緊裝置是帶式輸送機(jī)配帶的，因此我們不再做額外的介紹，我們需要用到張緊裝置的張力下滑信號和張緊裝置控制信號。 在觸摸屏上，我們主要顯示 CST的運行狀況和 給煤機(jī)的運行信號，膠帶的速度和各個故障的狀態(tài)及故障出現(xiàn)的具體位置，同時也可以查詢到各定子的溫度和滾筒的溫度。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象，計算機(jī)便會執(zhí)行相應(yīng)的操作。通過操作臺的各種控制按鈕，可以進(jìn)行工作方式選擇和就地控制帶式輸送機(jī)。觸摸屏是對帶式輸送機(jī)實施控制操作和監(jiān)視帶式輸送機(jī)的運行工況。在執(zhí)行指令時，從輸 入過程映像區(qū)或別的存儲區(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)的邏輯運算，運算的結(jié)果寫入到對應(yīng)的存儲區(qū)中，因此，各編程元件的存儲區(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 [15]。 PLC用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中順序排列。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 PLC的存儲器中，設(shè)置了一片區(qū)域用來存放輸入信號和輸出信號的狀態(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)。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。 PLC得電或由 STOP模式切換到 RUN模式時， CPU執(zhí)行啟動操作，清除沒有保持功能的位存儲器、定時器和計數(shù)器，電源 擴(kuò)展機(jī)架 接觸器 電磁閥 電 源 模 塊 接 口 模 塊 輸入模塊 輸出模塊 CPU 模塊 通信接口 其它設(shè)備 其它 PLC 計算機(jī) 選擇開關(guān) 指示燈 限位開關(guān) 電源 按鈕 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 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 。 PLC采用循環(huán)執(zhí)行用戶程序的方式，這種運行方式也稱為掃描工作方式。用戶程序由用戶生成，用來實現(xiàn)用戶要求的自動化任務(wù)。 二、 PLC的工作原理 CPU中的程序分為操作系統(tǒng)和用戶程序。 控制部分：等效于一個受控于內(nèi)部邏輯的一個線圈，接點可用于驅(qū)動外部輸出設(shè)備的繼電器。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，與外部輸入設(shè)備連接。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，可以與計算機(jī)、其它 PLC或其它設(shè)備通信 [16]。西門子 PLC以其極高的性能價格比，在國內(nèi)占有很大的市場份額，在我國的各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。 一、 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?？删幊绦蚩刂破骱喎Q 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)自動化的主要支柱之一?？删幊绦蚩刂破鳎?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。 十二、語音系統(tǒng) 語音系統(tǒng)首先將各種語音錄下來，存儲在不同的地址中，我們通過這些地址對應(yīng)的開關(guān)量信號來選擇播 放的語音。 在本設(shè)計中，我們選擇使用安徽寶龍的 BJSBA1 型縱撕傳感器。帶式輸送機(jī)運轉(zhuǎn)時，偏心激振器使輸送帶產(chǎn)生橫向強(qiáng)迫振動，振動接收器受輸送帶振動的作用，發(fā)出信號并輸入放大器。它的激振器是一個偏心圓盤，布置 在兩個承載托輥之間的輸送帶上的無載邊。當(dāng)輸送帶正常運行時，超聲波送波、受波正常，發(fā)出正常信號；如果輸送帶撕裂，波導(dǎo)管因彎曲而破壞，這時送波和受波狀態(tài)不同，發(fā)出輸送帶縱向撕裂信號，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。 超聲波檢測器。當(dāng)輸送帶寬度變小時，兩個檢測輥之間的距離變小，通過萬向節(jié)把 撕帶的信息傳遞給開關(guān)，開關(guān)控制電動機(jī)停機(jī)。它是利用與輸送帶邊緣相接觸的檢測輥或是利用超音波距離測量來檢測輸送帶寬度。這種檢測裝置結(jié)構(gòu)比較簡單，檢查方便，但是，只有物料落下后才可檢測到，當(dāng)裂口因為拉力重合到一起，物料無法落下時，卻無法檢測的到。 漏料檢測器。 輸送帶縱撕事故如此嚴(yán)重，提出了多種檢測和監(jiān)視裝置，下面我們收集多方面資料比較詳細(xì)的介紹幾種常見類型。 縱向撕 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。它之所以強(qiáng)度高是因為其內(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。定子溫度的比較值設(shè)定與繞組的絕緣材料等有關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度變化時，熱敏電阻的阻值變化，輸出電流也隨著變化。 當(dāng)定子溫度過高時，會使絕緣層破壞，造成短路。 十、定子溫度檢測 定子超溫一般從電和磁兩方面來講。我們將檢測到的紅外溫度與設(shè)定值比較，當(dāng)溫度大于設(shè)定值時，則發(fā)出報警指令，同時啟動灑水閥灑水降溫。根據(jù)課題項目的具體要求，被測對象是一直轉(zhuǎn)動的滾筒表面，接觸式溫度傳感器測量起來誤差太大，響應(yīng)時間太長，溫度變化的傳遞完全依靠空氣為介質(zhì)進(jìn)行熱交換，因而采用接觸式測量不適用于該次設(shè)計，為此，選用了 RAYTEK非接觸式紅外熱敏元件作為測溫元件，溫度傳感器的輸出信號為 0～ 10V模擬量電壓信號，測量范圍為 32～ 535度。因此，我們要及時監(jiān)測 滾筒溫度，當(dāng)溫度達(dá)到一定值時報警。沿輸送機(jī)長度方向配置的跑偏、縱撕（或其它傳感器）等保護(hù)裝置和起動預(yù)告、打點聯(lián)絡(luò)用的信號器均可通過它們與 監(jiān)控 系統(tǒng)連接。 八、拉線急停開關(guān) 當(dāng)遇到緊急情況時，可以采用手動的拉線急停開關(guān)，使輸送帶緊急停車，避免發(fā)生重大事故。煙霧傳感器由不銹鋼的外殼構(gòu)成，當(dāng)煙霧進(jìn)入不銹鋼外殼時，收集極電壓將從 下降，下降程度隨濃度大小而變化。 七、煙霧檢測傳感器 由于打滑摩擦等原因，膠帶機(jī)滾筒升高到一定溫度時，會使膠帶燃著，因此我們在滾筒處設(shè)置煙霧傳感器，當(dāng)煙霧濃度大于一定值時，發(fā)出報警信號。這里我們選用 KG1006A 型 ，輸出觸點容量是 AC220V， 1A，電阻性負(fù)載；延時時間 ～ 60s 可調(diào)，瞬間復(fù)位。 KG1006 系列物料探測傳感器包括 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)測料倉物料高度；檢測 輸送機(jī)溜槽阻塞或轉(zhuǎn)載點堆積。因此加入堆煤傳感器，及時報警危險煤位，處理煤倉內(nèi)阻塞的煤。由于煤倉特別大，如果沒有人及時發(fā)現(xiàn)煤倉堆煤，煤在煤倉內(nèi)會越堆越多，最后會迫使使用大量人力物力來挖除煤倉內(nèi)阻塞的大量煤，同時將運輸系統(tǒng)全部停下。在滾筒實際轉(zhuǎn)速不能確定的情況下，我們通過檢測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，發(fā)出斷帶信號，命令 CST緊急停車，同時停給煤機(jī)，并發(fā)出聲光報警。 為了防止由這些原因引起的斷帶事故，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。當(dāng)膠帶速度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)帶速的 105%時，發(fā)出聲整形放大 頻率 / 電壓變換 電壓 / 電流變換 光電傳感器轉(zhuǎn)盤電壓f vf 電流輸出 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 光報警并命令 CST緊急停車，這里標(biāo)準(zhǔn)帶速為 。膠帶一般正常運行速度是 ，如 果速度太高，會對膠帶旁邊的礦工造成危險；同時若膠帶旁邊有鋒銳的物體，可能會掛破膠帶，造成重大事故。理論上我們是將膠帶的實際運行速度與滾筒實際速度作比較，但是 實際上，在滾筒速度不容易獲取的情況下，我們可讓膠帶實際速度與滾筒的額定轉(zhuǎn)速比較，監(jiān)測傳動滾筒和輸送帶之間的線速度之差，當(dāng)檢測到輸送機(jī)速度滑差率大于或等于 8%時，立即發(fā)出聲光報警：當(dāng)測得輸送機(jī)速度滑差率大于或等于 8%和運行時間大于或等于 20秒時使帶式輸送機(jī)與給煤機(jī)緊急停車，并發(fā)出聲光報警；或當(dāng)測得輸送機(jī)速度滑差率大于或等于 12%和運行時間大于或等于 5秒時使帶式輸送機(jī)與給煤機(jī)緊急停車，并發(fā)出聲光報警。因此設(shè)置打滑保護(hù)裝置，自動監(jiān)視調(diào)整或停止。滾筒持續(xù)打滑得不到糾正，則會招致輸送帶著火，引起重大火災(zāi)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。帶式輸送機(jī)運行時，速度檢測傳感器由緊貼膠帶的滾輪帶動轉(zhuǎn)盤（帶有齒槽）在光電傳感器凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動，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，頻率信號再經(jīng)頻率 /電壓、電壓 /電流變換后輸出 4～ 20mA 的電流信號。 二 、速度檢測 檢測膠帶打滑、超速和斷帶故障，均需要知道膠帶的運行速度，因此我們設(shè)置一個速度傳感器來檢測膠帶的速度。它的轉(zhuǎn)動角度可以通過改變微調(diào)開關(guān)的位置來改變。 圖 跑偏開關(guān) 圖 速度傳感器 KG1007A型膠帶防跑偏開關(guān)為本質(zhì)安全型電氣設(shè)備，使用于煤礦有瓦斯塵爆炸危險的環(huán)境。在皮帶正常工作時，跑偏開關(guān)的探桿在豎直位置。 我們一般在機(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防跑偏保護(hù)裝置。 (3)裝載質(zhì)量原因：裝載點不在輸送帶中央。主要有以下幾種原因： (1)安裝質(zhì)量原因： a機(jī)架、滾筒沒有調(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 。下面簡要介紹一下帶式輸送機(jī)出現(xiàn)的一些常見故障。如果使用中膠帶張緊力過大或膠帶 鋪設(shè)距離太短，撓曲次數(shù)超過了極限值，也容易造成膠帶提前老化損傷。如果接頭不齊，不平不直，造成膠帶受力不均勻而破裂。 (2)當(dāng)膠帶跑偏，會引起膠帶和機(jī)架摩擦，產(chǎn)生帶邊拉毛開裂，帶邊磨損后，水從破損處滲入，時間久了，帆布層會逐漸腐爛。主要有以下幾種損傷形式和原因： (1)轉(zhuǎn)載機(jī)與帶式輸送機(jī)機(jī)尾搭接高度不夠，或機(jī)尾緩沖托輥 失去彈性，當(dāng)大塊的物料從轉(zhuǎn)載機(jī)上落下，形成較大的沖擊力而裝破膠帶的上