【正文】 如圖所示，煤炭從井底煤倉經(jīng)給煤機運到主提升皮帶，通過主斜井中的主提升皮帶運至地面，經(jīng)地面的走廊皮帶輸送機轉(zhuǎn)運到振動篩，振動篩為雙層的，經(jīng)篩分后分成大塊煤、中塊煤和末煤三種。各條皮帶機都由一臺電動機驅(qū)動，正常運行速度為2m/s，其中振動篩為雙層的，每條皮帶機均設(shè)置跑偏、堆煤、煙霧、拉線急停、打滑、縱撕等保護。 (6)完成中英文翻譯。(4)進行系統(tǒng)的軟件設(shè)計，實現(xiàn)系統(tǒng)功能。為了使集控系統(tǒng)更加完善，實現(xiàn)控制的可觀化、清晰化，加入了觸摸屏設(shè)計。(2)以哈密煤礦主斜井與地面膠帶輸送機為背景，概述膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)的功能，設(shè)計其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，討論要監(jiān)控的故障對象、傳感器配置及對故障的處理措施。本論文正是以此為目的，以新疆哈密煤礦主斜井與地面膠帶輸送機為背景，設(shè)計一種基于PLC的運輸皮帶和給煤機的集中控制系統(tǒng)。 本課題研究的主要內(nèi)容礦井生產(chǎn)自動化已經(jīng)成為一種趨勢，如何更好的實現(xiàn)礦井運輸系統(tǒng)的集中安全控制管理是現(xiàn)在迫切解決的問題。(3)皮帶機的控制、運行、保護等信息不能較好的與礦井其他控制系統(tǒng)共享，不能與整個礦井信息系統(tǒng)的集成。(2)故障檢測系統(tǒng)誤報率高。目前，雖然市場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，那就是朝自動化、智能化、信息化的方向發(fā)展。隨著礦井功能和規(guī)模的不斷擴大，計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、新的工業(yè)控制器技術(shù)等新技術(shù)的應(yīng)用，對膠帶輸送機的集中控制系統(tǒng)也得到了飛速發(fā)展。 集中控制系統(tǒng)的發(fā)展及存在的問題在煤礦中，煤流的運輸一般在幾百米到十幾公里之間，因此它的運輸系統(tǒng)要有多臺膠帶輸送機、給煤機、煤倉等構(gòu)成，協(xié)調(diào)配合完成長距離運輸任務(wù)。這不但節(jié)省了大量的司機人員，也為及時發(fā)現(xiàn)故障，縮短停產(chǎn)時間和綜合自動化創(chuàng)造了條件。這種控制方式是直接操作輸送機的控制開關(guān)，操作最簡單，不增加任何的控制元器件，維護工作較少，但需要人員太多，并因每個司機的思想素質(zhì)和技術(shù)素質(zhì)不等常有以外事故發(fā)生，影響生產(chǎn)的正常進行。由于礦井膠帶運輸系統(tǒng)分布廣、信息分散以及控制要求高的特點，隨著礦井生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，以及技術(shù)水平的不斷提高，現(xiàn)代化礦井也需要現(xiàn)代化的管理，因此對膠帶運輸系統(tǒng)的控制和管理提出了更高的要求。由于膠帶輸送機的輸送能力變化范圍大、運輸距離長、貨載和輸送機間沒有相對運動、運轉(zhuǎn)時阻力小等，因而具有適應(yīng)性強、工作平穩(wěn)可靠、動力消耗小、機件磨損小、使用維修方便等優(yōu)點，在選煤廠中得到廣泛應(yīng)用。礦井膠帶運輸系統(tǒng)，是由多條膠帶搭接或由煤倉轉(zhuǎn)載形成的煤流運輸系統(tǒng)，因此它內(nèi)部的基本運輸單元就是單臺膠帶機。機車運輸及單繩牽引運輸?shù)葘儆诖祟愡\輸設(shè)備。普通膠帶機、鋼繩芯膠帶輸送機、鋼繩牽引膠帶輸送機等均屬于此類運輸設(shè)備。礦井運輸機械的類型很多，按運行方式不同，可分為連續(xù)運行和往返運行兩種。煤炭膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)論文1 緒 論 概述煤炭運輸是煤炭生產(chǎn)過程中不可缺少的一部分。礦井中，運輸線路比較長，巷道條件多種多樣，運輸若不通暢，采掘工作或是其它的工作都無法進行，整個煤炭生產(chǎn)系統(tǒng)將處于癱瘓狀態(tài)。連續(xù)運行式運輸設(shè)備的特點是，一經(jīng)開動就不需操作而連續(xù)運行。往返運行式運輸設(shè)備的特點是，在運行區(qū)間，以一定的方式，作往返式周期性運行，運行中需要操作換向。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，礦井生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，運輸系統(tǒng)也經(jīng)歷了不斷的變革和進步，并以煤流運輸?shù)倪B續(xù)化（輸送機化），設(shè)備大型化（使用長運距、大運營、高運速、大功率輸送機）、自動化、高可靠性與安全性能來保證礦井的連續(xù)、高效生產(chǎn)。膠帶輸送機是選煤廣的主要運輸設(shè)備，它可用于物料的水平或傾斜運輸上。 膠帶輸送機集中控制系統(tǒng) 膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)的重要性 礦井膠帶運輸系統(tǒng)是原煤運輸?shù)奈ㄒ煌緩剑堑V井生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，因此它的安全高效運行受到很大程度的重視。 以往對膠帶輸送機都采用人工就地分臺控制，即每臺輸送機的控制均由一名司機就地操作，這是一種最原始的控制方式。而集中控制方式，是在整個運輸線上新增一套集中控制裝置，在控制室內(nèi)集中操縱機構(gòu)，由一名司機來完成操作。目前，已經(jīng)成為礦井膠帶運輸?shù)闹饕刂品绞?。為保證運輸系統(tǒng)的安全可靠，提高運輸效率，對其進行完善的管理和監(jiān)控是現(xiàn)代礦井煤流運輸迫切需要的一項技術(shù)。從單臺控制系統(tǒng)到多臺的集中控制系統(tǒng)，有價格相對較貴的PLC構(gòu)成的系統(tǒng)和低廉的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。皮帶機的綜合自動化控制是整個礦井實現(xiàn)自動控制的重要組成部分。目前對膠帶輸送機集中控制系統(tǒng)存在的主要問題有：(1)在安全保護方面，為提高膠帶輸送機運行的可靠性，安全性，減少故障，提高效率，多種檢測方法已應(yīng)用于電動機、液力偶合器、減速器和膠帶運行系統(tǒng)故障檢測，但是這些系統(tǒng)是相互獨立的。誤報將造成膠帶輸送機不應(yīng)有的停機，使全礦井停產(chǎn)，對礦井生產(chǎn)造成極大影響。視頻監(jiān)視系統(tǒng)不規(guī)范，沒有語音通訊功能，不能實現(xiàn)無人值守。而皮帶機集中控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對整個皮帶機運輸系統(tǒng)的遙測、遙信、遙控，提高生產(chǎn)效率、降低事故率，減少故障處理時間、減少現(xiàn)場操作人員、提高經(jīng)濟效益。本次設(shè)計主要內(nèi)容如下：(1)對膠帶運輸控制系統(tǒng)概述。 (3)膠帶集控系統(tǒng)的硬件設(shè)計，進行S7300 PLC模塊選型和外部連線設(shè)計。它可以實時顯示系統(tǒng)的運行情況和各種故障情況，進行及時的報警顯示和記錄。 (5)最后分析控制系統(tǒng)產(chǎn)生干擾的原因，提出對應(yīng)抗干擾措施。2 膠帶機集中控制系統(tǒng)的總體設(shè)計 課題背景介紹新疆哈密煤礦是年產(chǎn)200萬噸的中型煤礦，采用帶式運輸機作為主要運輸方式，其主運輸系統(tǒng)包括主提升帶式輸送機、走廊帶式輸送機、振動篩、中煤塊帶式輸送機、大煤塊帶式輸送機、過橋帶式輸送機和末煤刮板輸送機、煤倉等。其中箭頭指示煤流方向。大塊煤經(jīng)大塊皮帶到大塊煤倉，中塊煤經(jīng)中塊皮帶運到中塊煤倉，而末煤先通過過橋皮帶轉(zhuǎn)運，再利用過橋皮帶機尾的分煤擋板分到兩條末煤刮板輸送機上，運輸?shù)礁髯缘拿簜}，其分煤擋板是固定的。其控制方式有兩種：集中手動控制和就地控制，沒有集中自動控制，所有的控制都由人來操作。皮帶機的控制通過操作臺上對應(yīng)的啟停按鈕集中控制，觸摸屏實時顯示皮帶的運行狀態(tài)和故障狀態(tài)集、故障位置。皮帶按逆煤流啟動，順煤流停車。每一條皮帶安排一人專門負責(zé)巡視，勞動量大、效率低。一般系統(tǒng)運行在集控工作模式下，當組成生產(chǎn)流水線時，本機根據(jù)前后閉鎖關(guān)系自動啟停，同時檢測各檢測保護設(shè)備的狀況；運行就地工作模式時，操作員手動操作按鈕啟動/停止膠帶機，但所有保護設(shè)備均投入使用；運行檢修工作模式時，操作員手動啟動/停止膠帶，保護設(shè)備可有選擇性的投入使用，在檢修模式下，我們使膠帶低速運行。下面簡單介紹它們信號發(fā)生后的動作情況：：信號發(fā)出后馬上發(fā)出急停指令，系統(tǒng)可以識別哪個急停開關(guān)動作，發(fā)出拉線開關(guān)聲光報警。：信號發(fā)出后，執(zhí)行跑偏聲光報警指令，此為一級動作，當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)行超速聲光報警和急停指令。：信號發(fā)出后，執(zhí)行縱撕聲光報警和急停指令。：信號發(fā)出后，執(zhí)行煙霧聲光報警、灑水指令和急停指令。6) 可與工業(yè)電視系統(tǒng)配合，實時監(jiān)視皮帶機重點部位運行情況，以確保人員及設(shè)備的安全；具有喊話、打點通訊功能，基本實現(xiàn)無人值守。8）具有聯(lián)網(wǎng)功能，能與全礦井自動化監(jiān)控系統(tǒng)可靠的聯(lián)接、實現(xiàn)全局監(jiān)控。所以，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用PROFIBUSDP現(xiàn)場總線技術(shù)，組成主從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)由集中控制臺、PLC控制柜、觸摸屏、就地箱、各種保護傳感器及執(zhí)行器組成。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖以SIEMENS公司S7300系列PLC作為核心控制器件，具有防潮、抗干擾能力強、易擴展，基本免維護，實現(xiàn)與上位機的通信，以循環(huán)掃描的方式，檢測傳感器及被控設(shè)備的信號，發(fā)出程序指令，完成對皮帶機的集中監(jiān)控，使各個皮帶協(xié)調(diào)完成工作。就地控制箱上有控制皮帶的啟動、停止按鈕，急停按鈕，內(nèi)部配SIMATIC ET200M遠程I/O，完成現(xiàn)場皮帶的數(shù)據(jù)采集和控制。ET200M 遠程單元通過IM1532總線接口模塊連接到PROFIBUS總線上。下面我們對集控系統(tǒng)各部分進行詳細的介紹。帶式輸送機主要由以下幾種主要部件組成：傳動裝置、膠帶、機架、滾筒、托輥、拉緊裝置、清掃器、裝料和卸料裝置等。膠帶1繞過傳動滾筒2及尾部滾筒3形成無級循環(huán)的牽引機構(gòu)，在滾筒2和3之間的機架上按一定距離安裝著托輥4和5，用來支承載有物料的膠帶段(重段)和回空的膠帶段(空段)，傳動滾筒由電動機通過減速器帶動，膠帶與滾筒之間的摩擦力使膠帶移動，這時，由給料漏斗7(裝載裝置)加到膠帶上的物料就和膠帶一起移動。小車和系在它上面的重物是膠帶輸送機的拉緊裝置，它的作用是通過安裝在小車上的尾部滾筒使膠帶處于張緊的狀態(tài)。膠帶是經(jīng)主動滾筒和機尾改向滾筒形成一個無極環(huán)行帶。膠帶機的傳動裝置一般位于輸送帶的頭部、中部或是尾部，它是帶式輸送機的重要組成部分。驅(qū)動裝置一般采用電動機、液力偶合器、減速器及制動輪、傳動滾筒組成。多滾筒驅(qū)動的優(yōu)點就是能夠傳遞較大的功率，帶動較大的負載，并能降低輸送帶的張力；其缺點就是可能會出現(xiàn)功率不平衡問題，從而增加了電動機的備用功率。膠帶輸送機向上運輸物料的傾角不能過大，運輸煤炭時的傾角一般為18O—2lO。超過這些數(shù)值，運輸物料和膠帶之間就會有相對運動，使物料下滑。 參數(shù)檢測及故障保護裝置為了能實時的掌握帶式輸送機的運行狀況，需要對其一些參數(shù)如速度、滾筒溫度等進行檢測。所以，對帶式輸送機的參數(shù)檢測和采取相關(guān)保護措施是必須的。 跑偏近年來，帶式輸送機在運轉(zhuǎn)中最常見的故障是運輸機跑偏，如果處理不及時，因輸送帶邊緣與托輥或機架劇烈摩擦，很快會把輸送帶邊上的保護層磨掉，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，皮帶嚴重跑偏時也會導(dǎo)致向外撒煤，造成浪費。膠帶輸送機跑偏的根本原因是輸送帶在運行過程中，橫向受力不平衡。(2)輸送帶質(zhì)量原因：a輸送帶接頭與中心線不直；b輸送帶帶邊呈“S”型。(4)維護質(zhì)量原因：滾筒清掃不干凈，造成直徑不等。為實現(xiàn)無人值守，多數(shù)都使用能自動調(diào)偏的托輥。本設(shè)計中采用煤炭科學(xué)總院常州自動化研究所的KG1007A2型膠帶二級防跑偏開關(guān)，其跑偏信號通過接入臨近拉線急停開關(guān)傳輸。當皮帶跑偏時，皮帶碰到跑偏開關(guān)的探桿，并帶動探桿軸轉(zhuǎn)動，此時與探桿固定在一軸上的凸輪也同時轉(zhuǎn)動，撥動跑偏開關(guān)的微動開關(guān)發(fā)出跑偏信號。它體積比較小、重量輕、密封性能好；觸點動作后還留有較大的探桿轉(zhuǎn)動緩沖角，探桿上裝有尼龍滾動護套，避免探桿和膠帶之間的磨擦，使本身不易損壞，輸出開關(guān)量信號。在此設(shè)計中，我們要求跑偏信號發(fā)出傳送給PLC，一級跑偏時發(fā)出聲光報警；二級跑偏時PLC發(fā)出急停指令，語音報警，同時觸摸屏故障位置指示燈亮并啟動急停報警。雙向轉(zhuǎn)動 觸點動作時探桿轉(zhuǎn)動角度: 25176。（二級） 引入電纜外徑: 6～12mm,兩個出線口 重量: 2kg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，因此我們給每條皮帶設(shè)置一個速度傳感器來檢測膠帶的速度。其工作原理是：帶式輸送機運行時，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，頻率信號經(jīng)整形放大后，再經(jīng)頻率/電壓、電壓/電流變換后輸出4～20mA的電流信號。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。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。因此設(shè)置打滑保護裝置，自動監(jiān)視調(diào)整或停止。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，當檢測到輸送機速度滑差率大于或等于8%時，立即發(fā)出聲光報警：當測得輸送機速度滑差率大于或等于8%和運行時間大于或等于20秒時使帶式輸送機與給煤機緊急停車，并發(fā)出聲光報警；或當測得輸送機速度滑差率大于或等于12%和運行時間大于或等于5秒時使帶式輸送機與給煤機緊急停車，并發(fā)出聲光報警。膠帶一般正常運行速度是2m/s，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。當膠帶速度達到標準帶速的105%時，發(fā)出聲光報警并命令皮帶緊急停車，這里標準帶速為2m/s。為了防止由這些原因引起的斷帶事故，除了進行人為的檢修和維護外，在輸送機沿線上布置斷帶保護裝置尤為重要。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，當差值大于設(shè)定值時，發(fā)出斷帶信號，命令皮帶緊急停車，同時停給煤機，并發(fā)出聲光報警。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。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。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；檢測輸送機溜槽阻塞或轉(zhuǎn)載點堆積。這里我們選用KG1006A型，輸出觸點容量是AC220V，1A，電阻性負載；～60s可調(diào)，瞬間復(fù)位，輸出開關(guān)信號。應(yīng)保證正常煤流時不誤動作，機器振動不誤動作，不因滴水或煤塵集聚而誤動作，大塊煤矸石碰撞后不能使其損壞。煙霧傳感器可分為離子感煙式和光電感煙式兩類，但不管是離子式還是光電式的，都有一個共同的特點，即機電一體化。本設(shè)計我們采用常州自動化研究所的KGN11型煙霧傳感器，它為礦用本質(zhì)安全型，用于監(jiān)測煤礦井下因機械磨擦、電纜發(fā)熱、煤層自然等原因引起的火災(zāi)事故，輸出0/5mA的開關(guān)量信號，紅色LED電源指示，報警時閃爍，頻率1Hz. 當檢測到煙霧濃度超過設(shè)定值時，發(fā)出灑水指令，啟動灑水裝置對主滾筒進行降溫滅火，并進行聲光報警。若風(fēng)速超過5m/s時應(yīng)安裝防風(fēng)罩，根據(jù)實際情況而定。拉線急停開關(guān)在皮帶輸送機運行過程中，總有一些無法監(jiān)測到而又非常惡劣的事情發(fā)生，當遇到這種緊急情況時，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。沿輸送機長度方向配置的跑偏、縱撕（或其它傳感器）等保護裝置和起動預(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。