【正文】 目前，大多用統(tǒng)計經驗公式進行存儲器容量估算。選定的 PLC 機型的 I/O 能力極限值必須大于 I/O 點數(shù)估計值，并應盡量避免使 PLC能力接近飽和，一般應留有 30％的裕量。 表 模擬量輸入通道統(tǒng)計表 模擬量輸入 通道數(shù) 皮帶機速度 1*7 滾筒溫度 1*7 總計 14 表 數(shù)字量輸入點數(shù)統(tǒng)計表 數(shù)字量輸入 點數(shù) 操 作 臺 控制方式選擇 3 總啟動按鈕 1 總停止按鈕 1 起車預警按鈕 1 急停按鈕 1 給煤機啟停按鈕 2 各皮帶啟停按鈕 14 堆煤傳感器 1*7 主提升、 走廊皮帶跑偏開關 2*12 其他皮帶跑偏開關 8*6 縱撕傳感器 1*7 煙霧傳感器 1*7 走廊皮帶拉線急停開關 2 主提升皮 帶拉線急停開關 20 其他皮帶拉線急停開關 1*5 就地箱啟動 按鈕 1*7 就地箱停止按鈕 1*7 就地箱急停按鈕 1*7 總計 164 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 22 頁 表 數(shù)字量輸出點數(shù)統(tǒng)計表 數(shù)字量輸出 點數(shù) 皮帶電機 開 7 灑水裝置電磁閥 7 皮帶電機關 7 警鈴 1 給煤機 啟動、 停止 2 狀態(tài)指示燈 10 就地箱 故障顯示燈 5*7 總計 69 考慮到前面的設計中 I/O 點數(shù)可能有疏漏，并考慮到 I/O 端的分組情況以及隔離與接地要求，應在統(tǒng)計后得出的 I/O 總點數(shù)基礎上，增加 10％到 15％的裕量。需要注意的是槽號是相對的，每一個機架的導軌并不存在物理的槽位。在使用擴展機架時，除了另需模塊機架和接口模塊以外，可能還需要另加電源模塊。除電源模塊、CPU 模塊和接口模塊外，一個機架上最多只能安裝八個信號模塊或功能模塊。電源和 CPU 必須安裝在導軌的左側（水平安裝）或低部（垂直安裝）。如：具有 RS232C接口的 CP340，與現(xiàn)場總線連網的 CP342 5DP。如：快給進和慢給進驅動定位模塊 FM35電子凸輪控制模塊 FM35步進電機定位模塊FM35伺服電機位控模塊 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通過分布式的主機架和 3個擴展機架，可操作多達 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，配以 STEP7軟件包，并加 MPI卡和 MPI編程電纜構成。 IM361FM351SM332SM321IM360PS307SM332SM331CP U 模塊處理部件通信部件PG OP 其他 P LCMPI 網 背板總線 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 20 頁 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軌上。它通過 MPI網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。 在觸摸屏上，我們主要顯示皮帶的運行狀況和給煤機的運行信號，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皮帶 滾筒的溫度，以實時監(jiān)測皮帶， 減少故障查找環(huán)節(jié) ，提高工作效率。觸摸屏是一種最直觀的操作設備，只要觸摸屏幕上的圖形對象，計算機便會執(zhí)行相應的操作。 圖 、就地控制箱面板。 觸摸屏可以監(jiān)視帶式機速度、拉線急停和跑偏開關的動作 位置等各種保護狀況以及顯示帶式輸送機的 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 18 頁 正常運行工況和各種故障狀態(tài)。這里我們選用觸摸屏和操作臺。 人機界面 HMI 人機界面是操作人員與 PLC之間進行對話和相互作用的接口設備。由于 PLC 是專為工業(yè)控 制而設計的專用計算機，其結構緊湊、堅固耐用，以及有很強的可靠性和抗干擾能力，易于嵌入機械設備內部。可控制簡單系統(tǒng)，又可控制復雜系統(tǒng)?？煽?制一臺單機、一條生產線，也可控制一個機群、多條生產線。 5)功能強 PLC 不僅具有條件控制、 定 時、計數(shù)、步進等控制功能，而且還能 完成 A/D. D/A轉換、數(shù)字運算和數(shù)據(jù)處理以及通信聯(lián)網、生產過程監(jiān)控 等。 4)接線簡單 PLC 只需將輸入設備 (如按鈕、開關等 )與輸入端子聯(lián)接，將輸出設 備 (如接觸器、電磁閥等 )與輸出端子聯(lián)接。此外， PLC 的 I/O 接口可直接與控制現(xiàn)場的用戶設備聯(lián)接。 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，又考慮到電氣技術人員的讀圖習慣和應用實際，電氣技術人員易于編程，程序修改靈活方便。 PLC 具有很高的可靠性和抗干擾能力，不會出現(xiàn)繼電器一接觸器控制系統(tǒng)中接線老化、脫焊、觸點電弧等現(xiàn)象，故被稱為“專為適應惡劣工業(yè)環(huán) 境而設計的計算機”。 2)可靠性高、抗干擾能力強 可靠性是工業(yè)控制器件的重要指標。而且，同一臺 PLC 還可用于不同控制對象，通過改變軟件則可實現(xiàn)不同 控制的控制要求。如果因為工藝上少許變化，需要改變電氣控制系統(tǒng)時，原先整個電氣控制系統(tǒng)將被全部拆除，而重新進行布線、焊接、固定等工作，耗費大量人力、物力、和時間。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)行相應的邏輯運算，運算的結果寫入 到對應的存儲區(qū)中，因此，各編程元件的存儲區(qū)（輸入過程映像區(qū)除外）的內容將隨著程序的執(zhí)行而變化。 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內部的過程映像區(qū)。 在 PLC的存儲器中，設置了一片區(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)，當前執(zhí)行的塊將停止執(zhí)行，并調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)行啟動操電源 擴展機架 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 其它設備 其它 PLC 計算機 選擇開關 指示燈 限位開關 電源 按鈕 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 16 頁 作，清除沒有保持功能的位存儲器、定時器和計數(shù)器，清除中斷堆棧和塊堆棧的內容，復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。 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。 控制部分：等效于一個受控于內部邏輯的一個線圈，接點可用于驅動外部輸出設備的繼電器。我們可以認為 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被連接到通信網絡上，可以與計算機、其它 PLC或其它設備通信。西門子 PLC以其極高的性能價格比，在國內占有很大的市場份額，在我國的各行各業(yè)得到了廣泛的應用。 PLC 的系統(tǒng)構成 PLC的硬件系統(tǒng)由 CPU、 I/O擴展機及外部設備組成。可編程序控制器簡稱 PLC，它的應用面廣、功能強大、使用方便，已經成為當代工業(yè)自動化的主要支柱之一。可編程序控制器（ Programmable Logic Controll er）正是順應這一潮流出現(xiàn)的，它是以微處理器為基礎的通用工業(yè)控制裝置。當膠帶發(fā)生縱向撕裂時，物料灑落在傳感器上面，物料超過設定重量 （ ） 時，傳感器發(fā)出動作信號送至 主控系統(tǒng)，立即停車 并聲光報警 。 DJSBA1 型縱撕 傳感器 為礦用隔爆妝本質安全型，適用于煤礦井下有瓦斯、煤塵爆炸性氣體環(huán)境中。當輸送帶發(fā)生縱向撕裂時，振動接收器再受振動的作用，輸出信號相應減弱，則放大器發(fā)出信號，繼電器動作，帶式輸送機停機。在輸送帶的另一邊安裝振動接收器，它通過自由回轉的輥輪和 輸送帶接觸。 振動檢測器。在輸送帶容易撕裂的地方的托輥之間安裝能夠產生超聲波的波導管，使之產生超聲波振蕩，再通過檢波器檢波后發(fā)出。此外，帶寬檢測裝置和時間繼電器配合使用，當接受到信 號后，等待一段時間再發(fā)出動作指令，以區(qū)分是輸送帶撕裂或是撕邊。這就避免了上面漏料檢測器的失誤。 1— 回空帶； 2— 托盤； 3— 支點： 4— 平衡錘； 5— 承載帶 圖 漏料檢測器 帶寬檢測器。當輸送帶被撕裂后，物料會通過裂口掉到下面的托盤上，根據(jù)平衡原理，當物料重量克服平衡錘的重量，使裝置繞支點轉動，迫使限位開關 動作（圖 ）。由于輸送帶被撕裂后，表現(xiàn)特征各不相同，選用何種裝置進行檢測，要根據(jù)具體情況而定，一般要選用幾種同時使用，以防范重大事故的發(fā)生。就發(fā)生縱撕的地點來看，大部分是在裝載處，因此縱撕檢測傳感器一般放在裝載點前 10m處。因此正因為這一特點，使其容易發(fā)生縱向撕裂事故，而且一旦事故發(fā)生，就會造成非常重大的經濟損失，即使能修補，也浪費很長的時間，給生產造成損失。 縱撕檢測 鋼線芯帶式輸送機以其強度高、運量大和運距長等優(yōu)點，受到各企業(yè)的青睞，也得到越來越廣泛的應用。我們將檢測到的紅外溫度與設定值比較，當溫度大于設定值時， 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，被測對象是一直轉動的滾筒表面，接觸式溫度傳感器測量起來誤差太大，響應時間太長，溫度變化的傳遞完全依靠空氣為介質進行熱交換，因而采用接觸式測量不適用于該次設計，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，當溫度達到一定值時報警。20N 行程 8～ 10mm 復位形式 人工復位 工作電壓 DC10～ 15V，煤礦井下使用時，必須與本質安全型電路連接 工作電 流 監(jiān)控狀態(tài)下不大于 。 拉線急停開關沿輸送機安裝，一般每隔 80100米按一個，應安裝在易于觀察到、易于操作的地方。我們采用常州自動化研究所的 KG9001AC型編碼式拉繩急停閉鎖開關 ，可用作輸送機沿線電纜接線盒，并具有故障位置識別電路，識別各種不同故障及故障發(fā)生的地點。為保證煙霧傳感器正常工作，必須對其定期打掃和清洗。 煙霧傳感器應懸掛在輸 送機頭風流方向后 23米處，以保證主滾筒因摩擦產生煙霧時立即起作用。目前， 煙霧傳感器 大都 采用金屬镅的離子式探測器，由不銹鋼的外殼構成。 煙霧檢測傳感器 由于打滑摩擦等原因，膠帶機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置煙霧傳感器，當煙霧濃度大于一定值時，發(fā)出報警信號 。 堆煤傳感器 一般 安裝在 機頭下方適當?shù)奈恢?，且不易碰壞或被水和煤塵污染的地方。傳感器可以延時動作 ， 延時時間可調，避免由于大塊物料撞擊引起誤動作。 此設計中我們采用常州自動化研究所的物料探測傳感器。這樣不僅浪費時間降低工作效率，同時也費用大量人力物力，提高煤的生產成本。 堆煤傳感器 當煤倉內有大煤塊塞住煤倉漏口時，會使煤流阻在煤倉內，無法向膠帶投放。因為它可以避免突發(fā)事故，隨時處于待命狀態(tài)。 斷帶 從大量的斷帶事故分析可知，帶式輸送機斷帶原因大概有以下幾種 : 整形放大 頻率 / 電壓變換 電壓 / 電流變換 光電傳感器轉盤電壓f vf 電流輸出 中國礦業(yè)大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 第 11 頁 (1)齒輪減速器損壞，液力耦合器噴液或電動機逆轉； (2)輸送帶接頭質量問題； (3)運輸中因其他東西卷入而引起運輸載荷突然增加； (4)啟動和停車時應力變化大；