1、本科毕业论文（20 届）矿用胶带输送机智能监控系统设计DESIGN AND RESEARCH OF THE MINE BELT CONVEYOR CONTROL SYSTEM BASED ON PLC所在学院 专业班级 矿山机电 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 毕业设计 共 65 页（其中：外文文献及译文 21 页）图纸共 2 张辽宁工程技术大学本科毕业论文学生诚信承诺保证书本人郑重承诺：矿用胶带输送机智能监控系统设计毕业论文的内容真实、可靠，系本人在 指导教师的指导下，独立完成。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承担全部责任。学生签名：年 月 日辽宁工程技术大学本科毕业论文
2、指导教师诚信承诺保证书本人郑重承诺：我已按学校相关规定对 同学的毕业论文的选题与内容进行了指导和审核，确认由该生独立完成。如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人承担指导教师相关责任。指导教师签名：年 月 日摘要胶带输送机是以胶带兼做牵引机构和承载机构的一种连续动作式的运输设备。胶带带运输机具有输送运量大、距离长、输送连续等优点，运行可靠，易于实现自动化控制和集中化控制。尤其在高产高效的矿井中，胶带输送机己经成为实现矿井运输机电一体化的关键设备。但是在胶带运输机的连续运行中，经常会出现跑偏、打滑、断带、撕裂、堆煤、过热、烟雾等故障，给煤矿生产带来了极大的不便和损失，甚至会造成人员伤亡，因此对胶带运输
3、机保护系统的研究具有重要的意义。本文针对胶带运输机运行过程中出现的不同故障，选择了相应的传感器，通过 PLC 实现报警。在本文中，对各种故障发生的原因及危害进行了简单的描述，着重介绍了各种故障检测传感器的选型、性能、安装和调试。本文对控制系统的硬件和软件都做了详细的介绍，硬件方面，采用西门子 S7-200PLC 对系统进行硬件和软件设计，其中包括 PLC 的模块配置及外部连线，梯形图程序设计。软件方面，本系统主要实现两种控制：一种是简单控制，该部分实现胶带运输机的变频调速启动和停止，对于胶带的各种保护不做要求；另一种是保护控制，具有如下检测保护功能：跑偏，撕裂，急停，过热，堆煤，烟雾，打滑。关
4、键词：胶带运输机；PLC；传感器；故障检测AbstractBelt conveyor, as a handling machine, can convey materials continuously,mainly used to transport massive, granular and other bulk materials and goods. Belt conveyor has a long conveyor distance, I/Olume, continuous conveying and running reliable, it is easy to be automat
5、ically and centralized controlled, so it is widely used to modern industrial production, especially for the highly yielding and efficient mine. Belt conveyor has become the key equipment to achieve Transport- Electronics integration technology of the mine.However, the conveyor belt running continuou
6、s will has some failure，such as belt overheat, belt deviation, belt tearing，belt coal pile，belt fire，belt creep. It will cause greatly loss to the industrial production and casualties，so it is necessary to study the conveyor belt protective system. According to the different failure of this running
7、conveyor belt，we select the appropriate sensors, and it achieves the alarm through the PLC. In this paper, we describe the reason and damage of various failures，and mainly introduce the selection, performance，installation and commissioning of the sensor.In this paper, we describe the hardware and so
8、ftware of the control system in detail. According to the needed input /output nodes of the system, the paper chooses the Siemens S7-200 series PLC, the CPU unit using the CPU-224, the expansion modules using the EM221, the communication module using the CP243 一 1, and introduce the detailed function
9、s of each unit module and the detailed communication parameters setting between the communication module and the host computer. The system is mainly to achieve two controls:the first one is a simple control, the part control the start and stop of the conveyor belt, and cant achieve the protection re
10、quirements of the conveyor belt, the start and stop of conveyor belt can be controlled by three methods, including manually, automatic and overall. The other is the protection, it can achieve the protection with the following: deviation，tearing, stop，overheat, coal pile, smoke and skid. Key words: C
11、onveyor Belt; PLC; Fault Detection; Explosive; D-S Evidence Theory目录1 绪论 .11.1 胶带运输机的发展概述 .11.2 系统设计的背景 .21.3 胶带输送机监控系统几种常见技术 .21.3.1 基于 PLC 的集中控制技术 .21.4 论文主要工作 .32 胶带输送机的常见故障及其传感器的选择 .42.1 传感器技术的概述 .42.2 胶带输送机的故障类型及其传感器的选择 .52.2.1 急停 .52.2.2 跑偏 .62.2.3 断带 .72.2.4 打滑 .82.2.5 撕裂 .92.2.6 堆煤 .112.2.7
12、驱动滚筒过热 .122.2.8 电动机定子超温 .132.2.9 烟雾 .132.2.10 声光报警系统 .152.2.11 传感器数量选定 .153 PLC 的介绍及其 PLC 的选用 .163.1 PLC 的基本组成结构 .163.1.1 中央处理器(CPU) .173.1.2 存储器 .173.1.3 I/0 接口 .173.1.4 I/O 扩展接口 .183.1.5 通信接口 .183.1.6 外围设备接口及特殊模块 .183.1.7 电源 .183.2 PLC 的工作原理 .183.2.1 内部处理阶段 .193.2.2 通信处理阶段 .193.2.3 输入采样阶段 .193.2.4
13、 程序执行阶段 .193.2.5 输出刷新阶段 .193.3 PLC 的选型和介绍 .203.3.1 PLC 的选型 .203.3.2 CPU 型号的确定 .213.3.3 扩展模块 .223.3.4 I/O 地址分配 .234 胶带输送机监控系统的整体设计 .254.1 胶带输送机变频调速启动 .254.2 胶带监控系统控制功能 .254.3 胶带输送机监控系统软件设计 .264.3.1 STEP7 概述 .264.3.2 模块化编程思想 .264.3.3 主程序的设计 .285 控制系统的抗干扰措施设计 .375.1 主要干扰源 .375.1.1 电源线引入干扰 .375.1.2 信号线引
14、入干扰 .375.1.3 接地干扰 .375.2 抗干扰措施 .385.2.1 抗供电电源干扰 .385.2.2 抗输入、输出端的干扰 .385.2.3 接地系统抗干扰 .396 系统的安装、调试及维护 .406.1 系统的安装 .406.1.1 系统安装方法 .406.1.2 I/O 端的接线 .406.1.3 注意以下问题 .407 总结 .42致谢 .43参考文献 .44附录 A 外文翻译 .45附录 B 外文文献 .55辽宁工程技术大学毕业设计11 绪论1.1 胶带运输机的发展概述煤炭运输是煤炭生产过程中不可缺少的一部分。矿井中，运输线路比较，巷道条件多种多样，运输若不通畅，采掘工作或
15、是其它的工作都无法进行，整个煤炭生产系统将处于瘫痪状态。矿井运输机械的类型很多，按运行方式不同，可分为连续运行和往返运行两种。连续运行式运输设备的特点是，一经开动就不需操作而连续运行。普通胶带机、钢绳芯胶带输送机、钢绳牵引胶带输送机等均属于此类运输设备。往返运行式运输设备的特点是，在运行区间，以一定的方式，作往返式周期性运行，运行中需要操作换向，机车运输及单绳牵引运输等属于此类运输设备。1-胶带 2-传动滚筒 3-机尾滚筒 4-上下托辊 5-拉紧装置图 1-1 胶带输送机工作原理示意图Fig.1-1 Schematic diagram of the belt conveyor随着科学技术的不断
16、发展，矿井生产规模的不断扩大，运输系统也经历了不断的变革和进步，并以煤流运输的连续化（输送机化），设备大型化（使用长运距、大运营、高运速、大功率输送机）、自动化、高可靠性与安全性能来保证矿井的连续、高效生产。正是在这种环境下，胶带输送机系统由于具有输送距离长、运量大、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，目前，特别是在高产高效矿井，它已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。辽宁工程技术大学毕业设计21.2 系统设计的背景胶带输送机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种连续动作的运输设备。在实际生产中，胶带输送机容易出现胶带跑偏、打滑、撕裂、急停、过热、堆煤、烟雾等故障，
17、造成生产中断，造成巨大的经济损失。胶带输送机能否高效的运行直接决定着矿井机电设备的开机率和产量。我国煤炭开采技术相对落后，大部分矿井都还在使用老式胶带输送机。这种胶带输送机一般采用继电器控制，每条胶带都是独立控制开停，控制方式灵敏性差，且各条胶带输送机的配置差异大，只能采用人工操作方式劳动强度大，运行效率低，且易引起操作失误，设备损坏甚至人员伤亡，给煤矿带来重大损失。1.3 胶带输送机监控系统几种常见技术计算机技术、网络技术、新的工业控制器技术的出现及应用，使得矿井生产自动化得到了很好的发展，现代化的监控技术也应用到矿井监控系统中来。现在常见的矿井运输监控技术：基于 PLC 的集中控制技术。1
18、.3.1 基于 PLC 的集中控制技术这种控制技术是直接对控制对象进行控制，此类型有两种形式，一种是用 PLC 直接对胶带机进行控制。这种结构的优点就是控制集中、直观、软硬件相对简单，投资少。但是它的控制范围小，只能对小型矿井或者相对集中的几条胶带输送机进行控制，同时由于控制的相对集中，致使输入输出点较多，所以连接线多而密集，增加了故障点。另一种结构是以 PLC 为核心，且配备了远程 I/O 点。它所有的控制功能集中由主 PLC来实现，方便了程序的编制和修改分析。远程智能 I/O 的设置，一方面是避免了上面提及到的集中式结构的集中连接控制线，同时也增加了控制范围。但是智能远程 I/O 站没有独立运行的能力，正常工作完全依赖主机。一旦 PLC 出现故障或通讯中断都将造成系统瘫痪。因此，此种系统一般要求主 PLC 具有硬件冗余的双机热备，同时，通讯线也应具有双线热备功能。
