(完整版)电气工程及自动化毕业论文

编号：（ ）字 号

本科生毕业设计

题目： 基于PLC的皮带集中控制系统设计

姓名： 学号：

班级： 电气工程及其自动化04-4班

二〇〇八年六月

中 国 矿 业 大 学

本科生毕业设计

姓 名 学 号： 学 院： 专 业： 电气工程及其自动化

设计题目： 基于PLC的皮带集中控制系统设计

专 题： 指导教师： 职 称：

2008 年 6 月 徐州

中国矿业大学毕业论文任务书

学院 应用技术学院专业年级 学生姓名

任务下达日期： 2008 年 3 月 15 日

毕业论文日期： 2008 年 3 月 15 日至 2008 年 6 月 10 日

毕业论文题目：基于PLC的皮带集中控制系统设计 毕业论文专题题目： 毕业论文主要内容和要求：

1 了解煤矿皮带运输系统运行工艺；

2 针对某一煤矿皮带运输的实际情况，设计一种基于PLC的皮

带集中控制系统；

3 用AUTOCAD绘制系统的相关图纸； 4 用PLC语言编制控制系统软件；

5 翻译电气自动化方面的专业英文资料约3000字。

院长签字： 指导教师签字：

中国矿业大学毕业论文指导教师评阅书

指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题

的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：

成 绩： 指导教师签字： 年 月 日

中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综

合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：

成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日

中国矿业大学毕业论文评阅教师评阅书

评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综

合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：

成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日

中国矿业大学毕业论文答辩及综合成绩

答 辩 情 况 回 答 问 题 提 出 问 题 正 基本 确 正确 有一般性错误 有原则性错误 没有 回答

1.2 胶带输送机集中控制系统

1.2.1 胶带输送机集中控制系统的重要性

矿井胶带运输系统是原煤运输的唯一途径，是矿井生产的重要环

节，因此它的安全高效运行受到很大程度的重视。由于矿井胶带运输系统分布广、信息分散以及控制要求高的特点，随着矿井生产规模的不断扩大，以及技术水平的不断提高，现代化矿井也需要现代化的管理，因此对胶带运输系统的控制和管理提出了更高的要求。

以往对胶带输送机都采用人工就地分台控制，即每台输送机的控制

均由一名司机就地操作，这是一种最原始的控制方式。这种控制方式是直接操作输送机的控制开关，操作最简单，不增加任何的控制元器件，维护工作较少，但需要人员太多，并因每个司机的思想素质和技术素质不等常有以外事故发生，影响生产的正常进行。而集中控制方式，是在整个运输线上新增一套集中控制装置，在控制室内集中操纵机构，由一名司机来完成操作。这不但节省了大量的司机人员，也为及时发现故障，缩短停产时间和综合自动化创造了条件。目前，已经成为矿井胶带运输的主要控制方式。

1.2.2 集中控制系统的发展及存在的问题

在煤矿中，煤流的运输一般在几百米到十几公里之间，因此它的运输系统要有多台胶带输送机、给煤机、煤仓等构成，协调配合完成长距离运输任务。为保证运输系统的安全可靠，提高运输效率，对其进行完善的管理和监控是现代矿井煤流运输迫切需要的一项技术。

随着矿井功能和规模的不断扩大，计算机技术、网络技术、新的工业控制器技术等新技术的应用，对胶带输送机的集中控制系统也得到了

飞速发展。从单台控制系统到多台的集中控制系统，有价格相对较贵的PLC构成的系统和低廉的单片机应用系统。目前，虽然市场上有着各式各样方案构成的集控系统，但发展的方向是一致的，那就是朝自动化、智能化、信息化的方向发展。

皮带机的综合自动化控制是整个矿井实现自动控制的重要组成部分。 目前对胶带输送机集中控制系统存在的主要问题有：

(1)在安全保护方面，为提高胶带输送机运行的可靠性，安全性，减少故障，提高效率，多种检测方法已应用于电动机、液力偶合器、减速器和胶带运行系统故障检测，但是这些系统是相互独立的。

(2)故障检测系统误报率高。误报将造成胶带输送机不应有的停机，使全矿井停产，对矿井生产造成极大影响。

(3)皮带机的控制、运行、保护等信息不能较好的与矿井其他控制系统共享，不能与整个矿井信息系统的集成。视频监视系统不规范，没有语音通讯功能，不能实现无人值守。

1.3 本课题研究的主要内容

矿井生产自动化已经成为一种趋势，如何更好的实现矿井运输系统的集中安全控制管理是现在迫切解决的问题。而皮带机集中控制系统可实现对整个皮带机运输系统的遥测、遥信、遥控，提高生产效率、降低事故率，减少故障处理时间、减少现场操作人员、提高经济效益。本论文正是以此为目的，以新疆哈密煤矿主斜井与地面胶带输送机为背景，设计一种基于PLC的运输皮带和给煤机的集中控制系统。

本次设计主要内容如下： (1)对胶带运输控制系统概述。

(2)以哈密煤矿主斜井与地面胶带输送机为背景，概述胶带输送机

集中控制系统的功能，设计其系统结构，讨论要监控的故障对象、传感器配置及对故障的处理措施。

(3)胶带集控系统的硬件设计，进行S7-300 PLC模块选型和外部连线设计。为了使集控系统更加完善，实现控制的可观化、清晰化，加入了触摸屏设计。它可以实时显示系统的运行情况和各种故障情况，进行及时的报警显示和记录。

(4)进行系统的软件设计，实现系统功能。

(5)最后分析控制系统产生干扰的原因，提出对应抗干扰措施。 (6)完成中英文翻译。

2 胶带机集中控制系统的总体设计

2.1 课题背景介绍

新疆哈密煤矿是年产200万吨的中型煤矿，采用带式运输机作为主要运输方式，其主运输系统包括主提升带式输送机、走廊带式输送机、振动筛、中煤块带式输送机、大煤块带式输送机、过桥带式输送机和末煤刮板输送机、煤仓等。各条皮带机都由一台电动机驱动，正常运行速度为2ms，其中振动筛为双层的，每条皮带机均设置跑偏、堆煤、烟雾、拉线急停、打滑、纵撕等保护。其工艺流程图如图2.1所示。其中箭头指示煤流方向。

图2.1 运输工艺流程图

如图所示，煤炭从井底煤仓经给煤机运到主提升皮带，通过主斜井

中的主提升皮带运至地面，经地面的走廊皮带输送机转运到振动筛，振动筛为双层的，经筛分后分成大块煤、中块煤和末煤三种。大块煤经大块皮带到大块煤仓，中块煤经中块皮带运到中块煤仓，而末煤先通过过桥皮带转运，再利用过桥皮带机尾的分煤挡板分到两条末煤刮板输送机上，运输到各自的煤仓，其分煤挡板是固定的。

本矿井皮带运输系统控制采用继电器控制，可靠性差、体积大、故障率高、劳动强度较大。其控制方式有两种：集中手动控制和就地控制，没有集中自动控制，所有的控制都由人来操作。集中控制室设在选煤楼振动筛的附近，由控制柜、操作台和触摸屏组成。皮带机的控制通过操作台上对应的启停按钮集中控制，触摸屏实时显示皮带的运行状态和故障状态集、故障位置。各皮带机的机头或机尾都设置就地控制箱，在检修或特殊情况下进行现场的就地启停控制。皮带按逆煤流启动，顺煤流

停车。启动顺序为：末煤刮板机、过桥皮带、大小块皮带、振动筛、走廊皮带、主提升皮带、给煤机；停止顺序与此相反。每一条皮带安排一人专门负责巡视，劳动量大、效率低。

2.2 胶带输送机集中控制系统的功能设计

本胶带输送机集中控制系统具有的功能如下所述：

1) 本系统有集控、就地、检修三种工作模式。一般系统运行在集控工作模式下，当组成生产流水线时，本机根据前后闭锁关系自动启停，同时检测各检测保护设备的状况；运行就地工作模式时，操作员手动操作按钮启动停止胶带机，但所有保护设备均投入使用；运行检修工作模式时，操作员手动启动停止胶带，保护设备可有选择性的投入使用，在检修模式下，我们使胶带低速运行。工作方式的改变，只有在胶带输送机不转时进行，胶带输送机运作时，不能改变其工作方式；

2) 程序设计中，报警停车等故障信号自动保持，即一旦发出故障信号，即使经维修后信号消失，计算机内仍保留信号故障状态，这时复位指令可以清除故障保持信号；

3）皮带输送机按照逆煤流启动，顺煤流延时停车，并具有闭锁功能；

4) 系统具有胶带机低速打滑、机头堆煤、超温洒水、烟雾、滚筒超温、沿线急停和跑偏等多种保护。下面简单介绍它们信号发生后的动作情况：

a.拉线开关：信号发出后马上发出急停指令，系统可以识别哪个急停开关动作，发出拉线开关声光报警。

b.堆煤：信号发出后，执行堆煤声光报警指令和急停指令。 c.跑偏：信号发出后，执行跑偏声光报警指令，此为一级动作，

当报警时间超出一定时间段时，同时再执行急停指令，此为二级动作。

d.打滑；信号发出后，执行打滑声光报警指令, 再执行急停指令。

e.超速：信号发出后，执行超速声光报警和急停指令。 f.断带：信号发出后，执行断带声光报警和急停指令。 g.纵撕：信号发出后，执行纵撕声光报警和急停指令。

[22] Priba Paul,Pameticky Terry. PLC application for large motor monitoring.

2000, 8, (5):

[23] Lewis R..Design of Distributed Control System in the Millennium.

Computing and Control [24] Li Hongsheng, Li chao. Design of distributing monitor system based on PLC and configuration software. wuhan ligong Daxue Xuebao, 2002, 24, (3):27-32

[25] Loannides, maria G. Design and implementation of PLC-based monitoring

control system for

[26] 王华，韩永志. 可编程序控制器在运煤自动化中的应用. 北京: 中国电

力出版社,2003

附录

翻译部分

英文原文

Design and Implementation of

PLC-Based Monitoring Control System for Induction Motor

Maria G. Ioannides, Senior Member, IEEE

Abstract—The implementation of a monitoring and control system for the induction motor based on programmable logic controller(PLC) technology is described. Also, the implementation of the with the

results obtained from tests on induction motor performance is provided. The PLC correlates the operational parameters to the speed requested by the user and monitors the system during normal operation and under trip conditions. Tests of the induction motor system driven by inverter and controlled by PLC prove a speed regulation as compared to a conventional V f control system. The efficiency of PLC control is increased at industrial control of electric drives.

Index

Terms—Computer-controlled

systems,

computerized

monitoring, electric drives, induction motors, motion control, programmable logic controllers (PLCs), variable-frequency drives, voltage control.

I. INTRODUCTION

Since technology for motion control of electric drives became available, the use of programmable logic controllers (PLCs) with power electronics in electric machines applications introduced in the manufacturing automation [1], [2].This use offers advantages such as lower voltage drop when turned on and the ability to control motors and other equipment with a virtually unity power factor [3]. Many factories use PLCs in automation processes to diminish production cost and to increase quality and reliability [4]–[9]. Other applications include machine tools with improved precision computerized numerical control (CNC) due to the use of PLCs [10].To obtain accurate industrial electric drive systems, it is necessary to use PLCs interfaced with power converters, personal computers, and other electric equipment [11]–[13]. Nevertheless, this makes the equipment more sophisticated, complex,

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/2i06.html