基于易控组态软件的带式输送机监控系统的设计.doc

1、 本科毕业论文（设计、创作） 题目： 基于易控组态软件的带式输送机监控系统的设计 学生姓名： 学号： 0801002114 所在系院： 专业： 入学时间： 2010 年 9 月 导师姓名： 职称 /学位： 副教授 /博士 导师所在单位： 完成时间： 2014 年 6 月 安徽三联学院教务处 制 安徽三联学院毕业论文 第 1 页 1 基于易控组态软件的带式输送机监控系统的设计 摘要 带式输送机是国民生产中重要的物料输送设备：结构简单，输送能力大，运输距离长，可靠性高；已成为煤矿，发电厂，最重要的运输设备端口和其他单位。但是，煤矿带式输送机长年在井下作业，工作条件差、设备损坏重、生产环境杂，为了保

2、障安产和井下人员性命安全，务必对井下带式输送机的监控系统的计划进行改良。 本文首先介绍了带式输送机、监控技术以及组态软件的相关背 景知识，在此基础上，根据控制要求，设计出了整个系统的总体框架。本毕业设计的主要工作是应用易控组态软件设计出一个有完整功能的带式输送机监控系统。该系统能够实时监控带式输送机的运行状态及参数，如电机电流，胶带速度，煤位高度等。同时拥有故障报警、报表打印、趋势显示等功能。设计出了完整的监控画面，实现了对带式输送机体系运行过程的整体控制。实验表明，所设计出的监控系统可以高质量的完成监控任务，能够满足实际应用的要求。 关键词：带式输送机，监控，组态软件， INSPEC。 安徽

3、三联学院毕业论文 第 2 页 2 Design of monitoring system of belt conveyor easy to control configuration software based on Abstract Belt conveyor is an important material handling equipment in national produce: has the advantages of simple structure, large transmission capacity, long distance transport, high rel

4、iability; has become the coal mines, power plants, the most important transport equipment port and other units. At present, the control performance of belt conveyor, the increasingly high demand, but the current our country in conveying control system design also has many deficiencies of large belt,

5、 restricting the use of belt conveyor. Belt conveyor in coal mine underground for many years work, poor working conditions, the damage of equipment, production environment complex, in order to guarantee the production and underground personnel safety, monitoring system for underground belt conveyor

6、must plan for improvement. This paper first introduces the belt conveyor, monitoring technology and configuration software related background knowledge, on the basis of this, according to the control requirements, design the overall framework of the whole system. The main work of this graduation des

7、ign is easy to control configuration software to design a complete functions of monitoring system of belt conveyor. The system is capable of running state and parameters of the real-time monitoring of the belt conveyor. At the same time have fault alarm, report printing, trend display and other func

8、tions. Design of the monitoring picture complete, realize the whole control of belt conveyor system operation process. Experiments show that, 安徽三联学院毕业论文 第 3 页 3 the design of the monitoring system can be finished in high quality monitoring tasks, can meet the requirements of practical applications.

9、Keywords: belt conveyor, monitoring, configuration software,INSPEC. 安徽三联学院毕业论文 第 I 页 I 目 录 摘要 . 1 Abstract . 2 第一章 绪论 . 1 1.1、带式输送机的研究背景 . 1 1.2、 带式输送机监控研究的发展趋势 . 2 第二章 带式输送机的工作原理 . 4 2.1、带式输送机的基本结构与组成部分 . 4 2.2、带式输送机的分类和工作原理 . 6 2.2.1、带式输送机的分类 . 6 2.2.2、带式输送机的工作原理 . 7 第三章、带式输送机监控系统的总体设计 . 9 3.1、带式输

10、送机监控系统的框架结构设计 . 9 3.2、带式输送机监控系统的控制功能 . 10 3.3、监控系统的功能设计 .11 3.4、 PLC 与组态软件的简介 . 12 3.4.1、 PLC 的发展趋势与在工业控制中的应用 . 12 3.4.2 易控组态软件的简介 . 13 第四章 带式 输送机监控系统的软件设计 . 15 4.1、带式输送机监控系统的整体设计 . 15 4.2、趋势画面 . 19 4.3、报警画面 . 21 4.4、报表画面 . 22 第五章 结论 . 23 致 谢 . 24 参考文献： . 25 安徽三联学院毕业论文 第 1 页 1 第一章 绪论 1.1、带式输送机的研究背景

11、带式输送机是工业生产领域最常见的物料输送设备，广泛应用于电力、冶金、港口、矿山等行业。 由于在带式输送机结构简单，输送能力大，运输距离长，可靠性高，运行成本低，作为我国生产领域中必不 可少的的核心设备，我国目前大概有约两百万组的带式输送机，有一百二十万组煤矿用的，带式输送机输送效率上的优势，使得它在我国大型矿业开发中得到重用，成为大容量地下矿产输出的领导者，它可以远距离进行矿石输送。当下，井下作业主要采用的方式为多组带式输送机联合分级运输，这样的作业方式不仅要求可以达到远程监控，还要在控制性能上要求达到更高的指标 。 由于生产条件差，工作环境复杂 传统的带式输送机电控系统无法满足现代矿井生产对

12、故障精确检测、报警和实时控制的要求，容易产生事故影响生产，严重时会危害井下人员生命安全。 为了保证井下安 全，技术改造 如何在原有设备基础上，既利用新技术提高带式输送机控制的效率又节约投资是摆在煤炭生产企业面前迫切需要解决的问题。 FCS 系统、总线技术、工业控制自动化技术的不断发展与新型 DSP 处理器的普及应用为矿井皮带机自动控制系统的改造升级提供了广泛的思路 。 对于现代高速长距离带式输送机要实现的控制目标主要有 : 1、带式输送 机的软启动。由于带式输送机驱动电机是工频启动，为了降低驱动电机启动电流对电网的冲击 ，而减少了轴承的动态负载元件的启动过程，因此，必须配备一个带式输送机软启动

13、装置。 目前常见的软启动装置有液力型 软启动装置、液黏性软启动装置、电气型软启动装置（高压变频器、交流调压装置）和机械式软启动装置。虽然使用高压变频器可以取得理想的输送机启动曲线，但高压变频器技术目 前 大多被国外公司垄断，变频器价格较高不适合大规模推广使用。 我国自产研发的液力耦合器，是当前在矿用输送机调速装置中，使用最为广泛的，就当下而言，在普通矿业生产的运输中，他完全可以达到应用指标和需求 。采用模糊控制理论调节液力耦合器在不增加硬件成本的情况下，不仅可以获得理想的输送带启动速度曲线而且为企业节省了大量资金，减少了井下设备改造的工作量。 2、多机驱 动功率平衡。由于带式输送机液力耦合器调

14、节不均匀，造成驱动滚筒的两台电机实安徽三联学院毕业论文 第 2 页 2 际功率发生较大偏离。这会造成输送带张力的重新分配，严重时会引起电机超载甚至损坏电机，给井下安全生产带来极大隐患。采用优化的模糊控制算法调节功率平衡在不增加硬件成本的基础上可有效增强驱动电机的安全性，此方法也同样适用于其他多机驱动功率平衡控制器设计领域。 3、高可靠性带式输送机井下故障检测器设计。 随着科技的发展与进步，在带式输送机事故检测器的创新上，又有了全新的技术应用，传感器技术发展日新月异，拥有了更加强大的功能，如：数字图像处理、 DSP 芯片处理更加高效。 本文对带式输送机纵向撕裂检测，滚筒温度检测的研究是将新技术应

15、用在井下带式输送机故障检测的尝试。 4、带式输送机 FCS 控制系统设计。 FCS 总线控制系统作为目前自动化系统的发展方向，它将传感器、监控站、井下触摸屏等设备挂载在同一条总线上。与传统 DCS 集散控制系统相比， FCS 系统节约了井下布线成本，提高数据传输速率，增加了控制系统的稳定性与可靠性。 1.2、 带式输送机监控研究的发展趋势 煤炭是我国工业发展中最为重要和主要的能源。煤炭资源的利用和发展依然会很长久，它是我国能源战略中必不可少的。为了 加快我国煤炭行业的发展，我们必须针对某些问题进行改善。利用先进的自动化技术，对煤矿安全更加关注和重视，广泛应用于自动化技术。在同一时间，降低生产成

16、本，提高工作效率，以达到提高经济效益的目的。我的大型自动化建设是矿山发展的重要保障。大规模的自动化建设不仅仅体现在提高生产效率上，同时更要体现在安全控制上。 安全监控系统在大中型煤矿生产中，使用很广泛，而国产监控系统的发展更是成为工业生产里的主力军 ,但 仍有很多不足之处。 这些不足主要体现在设备的可靠性程度不高、智能化建设不完善和信息的综合化程度不高等问题上。目前，国 外有机电一体化，智能化，信息集成和自动化安全监测矿井生产系统，配备了计算机辅助设计程序，在煤矿生产中的职责，系统有序运行，有效地提高煤炭生产效率。而在我国，这是因为统一的管理控制系统，缺乏独立操作，使系统不能工作在一起，发挥各

17、自的优势，从很大程度上， 影响 煤炭生产效率。从以上分析中我们可以看出 ， 矿井的综合自动化系统应该是一个统一的信息管理平台 ， 应该安徽三联学院毕业论文 第 3 页 3 具备集中控制、监控和处理信息的能力。高速信息传输技术、多媒体技术、网络技术 、 信息的网络传输技术以及高清晰度的视频监控技术都可以运用在矿井的生产系统中，为了创建一个综 合自动化系统包括图像 、 声音 、 数据和控制能力。 带式运输机的自动化运行系统 ， 尤其是以可编程控制器作为控制核心的自动化控制系统，已经被广泛运用在矿井地面生产系统中。此控制系统 具备控制 简单 、安全可靠的特 征。 此外，各种故障实时监测已被广泛应用于

18、带式输送机的正常运行。 我国当前矿井的发展现状大多数处在自动化程度低、事故安全还未达到很理想的标准，在中小型矿井上，地面生产系统的视频监控还未得到很好的应用。虽然某些煤矿也已经部分运用了先进的自动化技术 ， 但是各先进自动化系统间由于缺乏统一管理协调 ， 各个系统单独运行，不仅浪费了大 量人力财力，同时也未能发挥出先进自动化系统的技术优势。 在当前世界范围内计算机技术日新月异，自动化水平越来越高，视频处理技术不断发展，网络技术不断完善 ，矿井地面生产的自动化控制系统必然会 发展的更加智能、简便，信息处理会更加集中 。带式运输机的自动化控制、故障监控、视频监控以及各种信息处理都可以在集中控制室中

19、得以实现 。 未來煤矿必 定 是 向集约型、高效型、 平安 型煤矿发展 ， 而更多先进的控制技术 ，如 自动化技术、图像处理技术及过程控制技术都将会运用于矿井的生产系统 。 安徽三联学院毕业论文 第 4 页 4 第二章 带式输送机的工作原理 2.1、带式输送机的基本 结构与组成部分 输送带是带式输送机的主要结构，输送带所起的作用主要是牵引和承载，带式输送机又被称作胶带输送机。 带式输送机的主要结构有：胶带、机架、托辊、驱动装置、制动装置、清扫装置及保护装置等。 1) 胶带：既是牵引机构又是承载机构（钢丝绳式除外）。 2) 机架：用于安装托辊。 3) 托辊：主要起到支持胶带，保障胶带平稳运转，它

20、对输送机的正常运转起到关键作用它。标准分为五种，（ 1）槽形托辊：固定点和拆卸式，槽的角度为30， 35。（ 2）平行托辊： V 型辊槽角为 10，有防斜效果。（ 3）缓冲托辊：常用在输送 机载荷中，为槽形托辊外加装阻燃。（ 4）深槽形托辊：一般使用在倾角在 25上下的大倾角带式输送机双排 4 辊布局中。（ 5）偏置滚子：防止和纠正皮带跑偏，主要用于固定式输送机。 4) 驱动装置：它主要起到提供牵引力给带式输送机，使它能够运转，它的结构有：驱动单元（联轴器、电动机、减速器）和驱动滚筒。 5）张紧装置：它主要起到的作用有两方面（ 1）提供所需的张力给输送带驱动滚筒，使它与输送带间发生摩擦，产生足

21、够的牵引力；（ 2）控制托辊间的角度没有重叠，使输送机运转良好。安装的位置要控制好，使它处在胶带张力最低或者驱动滚 筒和胶带的连合处，这样可使装置所需拉力最小及运行的距离最短，张紧速度因而达到最高。 6）：制动装置的作用有以下两点：（ 1）正常关机：在空载或满载状态停止输送，能可靠地制动输送机。（ 2）紧急关机：在传送带紧急制动处于不正常的情况下，快速满足输送要求制动。 7）清洗装置的作用是清洁胶带表面，如煤粉等。防止粘在胶带上所造成的磨损，气缸表面的胶带偏差，造成电机功率不平衡。它分为头部和背部清扫器两种。头部通常安装在卸载滚筒，分为 H 型和 P 型两种， H 型安装在磁头， P 型安装卸

22、在载滚筒分离点下面，主要用于清扫滚筒工作面。背部 清扫器一般安装在 V安徽三联学院毕业论文 第 5 页 5 型，在分离点的卷带顶在前面的回尾部滚筒相遇点加载的 V 型带以上，主要用于清洁煤。 8）保护装置：（ 1）滑动保护传感器：滑动是驱动辊的旋转和胶带固定不同步操作。打滑是生产中很容易出现的故障 ,许多事故都是由此故障引发的，所以给输送机添加滑动保护传感器，它的工作原理是当胶带发生打滑时，主机就会因为接收不到信号而切断与电源间的联系，实现断电停止运转。（ 2）偏差保护传感器：（偏差是指在带式输送机的中心线，从现象一方面中心的运作。跑偏是常见的设备故障，它主要会引起两发面的危害：跑偏时会使输送

23、带的某一边 缘与机架磨擦，传送时受到阻力变大，使得输送带与滚筒间摩擦力不够而出现打滑，输送带边缘也会因为磨擦而损毁。跑偏过大时，输送带会与滚筒产生错位而发生脱离，引起煤炭输送中的外撒。保护装置一般安设在机头和机尾部分，输送距离远的时侯中部也会安装。它会在皮带产生严重跑偏时，主机会接收到传感器所发出的跑偏信号，并控制电机停止运作。（ 3）纵向撕裂保护传感器：（在煤炭运输过程中有很多不确定因素会导致在输送带输送过程中，有异物如：石块、钢筋等坚硬物掉入输送带上卡住的时候，会使电机运转受阻，传送带撕裂，这种事故一般在安装点经常 出现。）装配在安装点的输送带的底部。（ 4）堆煤保护传感器：装配在输送带运

24、输的转弯装载的地方。在处于安装点位置的煤炭未被及时转移走或储库满仓时，传感器下部会因此歪斜，传感器里面所装载的感应头就会执行关闭并给主机传达设定指令，让主机执行断路停止运作。（ 5）烟雾保护传感器：装配在驱动滚筒上部的撒水口的部位，在输送带运转中发生火灾的时候，传感器就会接收到着火信息并释放所设定的信号，主机在接收到它所传递的信息时，就会执行断路停止运作。（ 6）超温自动洒水装置：这里所使用的是温度传感器，主要被装配在驱动滚筒上部，撒水口要 装配在能够让水撒到滚筒的地方，与之正对最佳。输送带在打滑运作时，滚筒会因此过热，在到达现定值时，传感器就会收到过热信息并为主机传达所设定的信号，主机在接收到信号时就会指令电磁阀开通撒水，撒水口执行撒水，使滚筒减温。（ 7）急停保护传感器：装配在煤炭生产线上，传感器之间用钢丝相互连接。它的功能是当煤炭生产线产生运作问题时，钢丝绳就会因为受压而降低，传感器内置触头会因为受到触碰而关闭并为主机传达所设定的指令，主机在接收指令后会执行断电，使输送机停止运作。