多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)PPT課件

1 多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姓名 楊薛專業(yè)名稱 機(jī)械工程研究方向 機(jī)電一體化導(dǎo)師 張新教授 2 2 4 3 5 6 目錄 1 緒論 常見多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng) 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 集中控制系統(tǒng)的主站 總結(jié)與展望 集中控制系統(tǒng)的上位機(jī) 3 1 緒論 由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展 對煤炭需求量的急劇增加 促使煤礦業(yè)采煤規(guī)模的擴(kuò)大 傳統(tǒng)的煤礦運(yùn)輸機(jī)已經(jīng)滿足不了現(xiàn)在的發(fā)展 提高皮帶機(jī)的性能是現(xiàn)在迫切的需要 要保證皮帶機(jī)很好穩(wěn)定的運(yùn)行 這就要求對皮帶機(jī)系統(tǒng)的性能和保護(hù)裝置的控制也要不斷的提高 現(xiàn)有多級皮帶機(jī)集中控制還沒有普及 一 研究背景及意義 4 國外一些大型皮帶機(jī)的控制與檢測系統(tǒng)功能已經(jīng)很完善 這些多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)基本采用主流的PLC可編程控制器 運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)作為上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控與實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)分析 采用高端新技術(shù) 國內(nèi)多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本高可靠性低 1 緒論 5 1 最古老的一種控制系統(tǒng)方式是繼電器控制系統(tǒng) 此控制系統(tǒng)是采用純硬件控制 通過接觸器繼電器相結(jié)合實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)控制 由于是采用純硬件 此系統(tǒng)的接線和各個(gè)元器件的安排較復(fù)雜 維修起來很困難 有一個(gè)繼電器損壞就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的癱瘓 反應(yīng)較慢 性能不穩(wěn)定 2 采用工控機(jī)來做控制系統(tǒng) 工控機(jī)價(jià)格昂貴一般很少應(yīng)有在皮帶機(jī)控制系統(tǒng)上 2 常見多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng) 6 3 采用先進(jìn)的單片微機(jī)技術(shù) 對多條皮帶機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與控制 其對多臺(tái)皮帶機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中控制和單臺(tái)控制 靈活 體積小 成本低 可以在各種惡劣環(huán)境下可靠的運(yùn)行 4 采用可編程控制器 PLC 實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PLC廣泛應(yīng)用在工業(yè)上 功能穩(wěn)定 性能可靠 在一些惡劣的環(huán)境下都能正常的運(yùn)作 PLC的軟件編程采用較為簡單的梯形圖 被工程師們廣泛采用 2 常見多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng) 7 本文設(shè)計(jì)的多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)采用單片機(jī)和PLC相結(jié)合 單片機(jī)作為保護(hù)裝置或稱為從站 單片機(jī)加外圍元器件及各類傳感器完成各項(xiàng)參數(shù)的采集 PLC作為主站 主站實(shí)時(shí)監(jiān)測各類參數(shù)的變化 并把數(shù)據(jù)傳給上位機(jī) 上位機(jī)記錄數(shù)據(jù)并動(dòng)態(tài)分析數(shù)據(jù) 從而做出相應(yīng)的控制 2 常見多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng) 8 本集中控制系統(tǒng)的原理 綜合保護(hù)裝置采集皮帶機(jī)各類傳感器的參數(shù)及皮帶運(yùn)輸?shù)臓顩r通過CAN總線傳輸給PLC主站 PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和打包 利用RS485串口通信線傳輸給上位機(jī) 2 常見多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng) 9 集中控制系統(tǒng)的主要功能 上位機(jī)動(dòng)態(tài)顯示功能 連鎖功能 有集控 就地 單臺(tái) 手動(dòng) 檢修 閉鎖等多種工作方式供選擇使用 動(dòng)態(tài)信號處理和聯(lián)網(wǎng)功能 語音故障報(bào)警 2 常見多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng) 10 綜合保護(hù)裝置是采用P89LPC935單片機(jī)及各類傳感器及外圍元器件組成 P89LPC935采用低成本封裝的一塊集成微控制器 應(yīng)用高性能的CPU結(jié)構(gòu)技術(shù) 指令執(zhí)行一般需要2個(gè)時(shí)鐘周期 是MCS 51系列的6倍 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 11 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 P89LPC935功能框圖 12 一 綜合保護(hù)裝置硬件的設(shè)計(jì) 1 穩(wěn)壓電路 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 LM317 LM393雙電壓比較器 12V本安 13 顯示各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù) 故障的類型等 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 一 綜合保護(hù)裝置硬件的設(shè)計(jì) 2 LED數(shù)碼管顯示電路 TM1629D 芯片內(nèi)部集成了數(shù)據(jù)鎖存器 MCU數(shù)字接口 LED高壓驅(qū)動(dòng)等電路 還帶有LED驅(qū)動(dòng)專用控制電路 鍵盤掃描接口 14 本電路采用先進(jìn)的ISD4002 120P語音芯片 該芯片應(yīng)用多電平直接模擬存儲(chǔ)技術(shù) 語音不必要壓縮及模數(shù)轉(zhuǎn)換 采用SPI串行接口技術(shù) 方便和外界通信 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 一 綜合保護(hù)裝置硬件的設(shè)計(jì) 3 語音報(bào)警電路 TPA3007D1 15 本系統(tǒng)采用的CAN收發(fā)器芯片是PCA82C250芯片 該芯片是CAN協(xié)議物理總線及控制器于一身的接口芯片 減少了外圍元器件 簡化電路的設(shè)計(jì)和PCB排版 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 一 綜合保護(hù)裝置硬件的設(shè)計(jì) 4 CAN通訊電路 16 煙霧傳感器主要作用是監(jiān)測皮帶機(jī)運(yùn)輸煤炭過程中皮帶和其他非金屬器件燃燒或過熱的作用 本保護(hù)裝置采用的煙霧傳感器是GQQ0 1煙霧傳感器 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 二 綜合保護(hù)裝置傳感器的選擇 1 煙霧傳感器 17 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 二 綜合保護(hù)裝置傳感器的選擇 2 溫度傳感器 主要作用是監(jiān)測皮帶機(jī)皮帶的溫度 很好的保障了皮帶機(jī)運(yùn)輸煤炭過程的安全 避免因?yàn)闇囟冗^高引起皮帶起火或燃燒運(yùn)輸?shù)拿禾?18 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 二 綜合保護(hù)裝置傳感器的選擇 3 速度傳感器 主要作用是監(jiān)測皮帶機(jī)皮帶的速度 防止皮帶打滑 超速等 19 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 二 綜合保護(hù)裝置傳感器的選擇 4 跑偏傳感器 本系統(tǒng)采用GEJ30跑偏傳感器具有體積小 本安型 維護(hù)方便等特性 20 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 二 綜合保護(hù)裝置傳感器的選擇 5 撕裂傳感器 主要是監(jiān)測皮帶的撕裂故障 當(dāng)檢測面的煤炭當(dāng)?shù)揭欢ㄖ禃r(shí) 撕裂傳感器就輸出一個(gè)開關(guān)量信號 21 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 三 綜合保護(hù)裝置軟件的設(shè)計(jì) 采用Keil軟件 支持匯編語言及C語言 支持C語言使編寫程序更為簡單化 22 3 集中控制系統(tǒng)的綜合保護(hù)裝置 三 綜合保護(hù)裝置軟件的設(shè)計(jì) 綜合保護(hù)裝置流程圖 23 本主站控制系統(tǒng)主要采用可編程控制器 PLC 技術(shù)設(shè)計(jì) PLC是整個(gè)主站控制系統(tǒng)的核心 PLC是替代繼電器和接觸器可編程的控制系統(tǒng) 它具有軟繼電器和軟接觸器的特點(diǎn) 控制功能更加穩(wěn)定可靠安全 4 集中控制系統(tǒng)的主站 24 PLC作為本控制系統(tǒng)的核心器件 選擇三菱的FX3u 32MPLC作為控制機(jī) FX3u 32M主要完成數(shù)據(jù)的解包 接受上位機(jī)的指令控制從站 接受操作按鈕的命令控制各個(gè)從站 完成通訊 4 集中控制系統(tǒng)的主站 一 主站系統(tǒng)的硬件 25 4 集中控制系統(tǒng)的主站 一 主站系統(tǒng)的硬件 FX2N 16ETR是三菱系列數(shù)字輸出擴(kuò)展模塊 為PLC的應(yīng)用提供了靈活性及輸出擴(kuò)展能力 26 4 集中控制系統(tǒng)的主站 一 主站系統(tǒng)的硬件 FX2N 32CCL模塊是CC Link通信接口模塊 CC Link通訊最高速率可以達(dá)到10Mbit s 使用簡單成本較低 FX2N 32CCL解決現(xiàn)場配線的復(fù)雜性 有很好的兼容性及性噪比 27 4 集中控制系統(tǒng)的主站 一 主站系統(tǒng)的硬件 FX3U 485ADP是RS 485通訊模塊通訊長度可以達(dá)到500M 網(wǎng)絡(luò)上最多可以連接8臺(tái) 該模塊主要和上位機(jī)進(jìn)行通訊 FX3U 485ADP MB進(jìn)行MODBUS協(xié)議通訊 連接簡單方便 采用半雙工雙向通信 通訊距離可以達(dá)到500M 28 4 集中控制系統(tǒng)的主站 二 主站系統(tǒng)配線圖 29 4 集中控制系統(tǒng)的主站 二 主站系統(tǒng)配線圖 30 4 集中控制系統(tǒng)的主站 二 主站系統(tǒng)配線圖 31 主站PLC主要工作是接收各個(gè)從站的數(shù)據(jù)進(jìn)行解包 然后傳輸給上位機(jī) 程序?qū)崿F(xiàn)MODBUS協(xié)議傳輸數(shù)據(jù) 接收操作面板上按鈕的指令控制整個(gè)系統(tǒng) 接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷 并進(jìn)行聲光報(bào)警 接收上位機(jī)的指令控制整個(gè)系統(tǒng) 4 集中控制系統(tǒng)的主站 三 主站系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 32 4 集中控制系統(tǒng)的主站 三 主站系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 33 5 集中控制系統(tǒng)的上位機(jī) 本多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)采用的上位機(jī)軟件是選用國內(nèi)本土軟件廠商 北京亞控科技發(fā)展有限公司 生產(chǎn)的 國內(nèi)最早的商用編寫上位機(jī)的組態(tài)軟件 組態(tài)王 在中國使用的監(jiān)控組態(tài)軟件中組態(tài)王擁有國內(nèi)最多的服務(wù)客戶先進(jìn)的技術(shù)服務(wù) 34 組態(tài)王編程軟件要想個(gè)設(shè)備之間建立通訊 就必須有該設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序 組態(tài)王內(nèi)置很多種類設(shè)備的驅(qū)動(dòng) 組態(tài)王和設(shè)備通訊就要建立相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng) 組態(tài)王簡稱設(shè)備的建立 5 集中控制系統(tǒng)的上位機(jī) 一 組態(tài)王設(shè)計(jì)界面的準(zhǔn)備 1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)的建立 35 5 集中控制系統(tǒng)的上位機(jī) 一 組態(tài)王設(shè)計(jì)界面的準(zhǔn)備 2 數(shù)據(jù)變量的建立 36 5 集中控制系統(tǒng)的上位機(jī) 一 組態(tài)王設(shè)計(jì)界面的準(zhǔn)備 3 報(bào)警數(shù)據(jù)的建立 皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)中有很多的故障數(shù)據(jù) 在組態(tài)王中我稱作為報(bào)警數(shù)據(jù) 主要包括皮帶機(jī)的軸溫 速度 拉線 打滑 縱撕等報(bào)警數(shù)據(jù) 本節(jié)以軸溫為例來介紹報(bào)警數(shù)據(jù)的建立過程 37 5 集中控制系統(tǒng)的上位機(jī) 二 組態(tài)王界面的設(shè)計(jì) 1 集控界面設(shè)計(jì) 在組態(tài)王的開發(fā)系統(tǒng)環(huán)境界面點(diǎn)擊文件下的新建畫面 輸入畫面名稱為集控界面 本界面主要用到按鈕功能 圖庫管理器的開關(guān)及指示燈 文本編輯 圖形編輯 38 5 集中控制系統(tǒng)的上位機(jī) 二 組態(tài)王界面的設(shè)計(jì) 2 手動(dòng)界面設(shè)計(jì) 點(diǎn)擊集控界面的手動(dòng)界面按鈕 上位機(jī)界面就會(huì)處于手動(dòng)界面 手動(dòng)界面的主要作用是在集控界面選擇手動(dòng)時(shí) 手動(dòng)界面就會(huì)起作用 本界面用到的功能都和集控界面差不多 39 5 集中控制系統(tǒng)的上位機(jī) 3 參數(shù)界面設(shè)計(jì) 二 組態(tài)王界面的設(shè)計(jì) 點(diǎn)擊前兩個(gè)界面中的參數(shù)設(shè)定按鈕都會(huì)進(jìn)入到參數(shù)設(shè)定界面 參數(shù)設(shè)定界面主要用到表格的功能 還有文本的功能 按鈕等圖形 40 5 集中控制系統(tǒng)的上位機(jī) 二 組態(tài)王界面的設(shè)計(jì) 4 趨勢圖界面設(shè)計(jì) 點(diǎn)擊前面三個(gè)界面的趨勢圖按鈕就會(huì)進(jìn)入到趨勢圖界面 本界面主要用到插入通用控件里面的超級XY曲線 41 5 集中控制系統(tǒng)的上位機(jī) 二 組態(tài)王界面的設(shè)計(jì) 5 報(bào)警界面設(shè)計(jì) 點(diǎn)擊前面幾個(gè)界面中的報(bào)警界面就可以進(jìn)入到該界面 報(bào)警界面主要用到報(bào)警窗口控件 文本編輯 按鈕設(shè)計(jì) 42 5 集中控制系統(tǒng)的上位機(jī) 三 組態(tài)王工程軟件打包 組態(tài)王軟件支持工程打包 這樣在沒有裝組態(tài)王軟件的電腦也可以運(yùn)行 用戶在組態(tài)王工程打包工具包括安裝運(yùn)行包工具RunSetup及運(yùn)行包工具RunPacket 這兩個(gè)工具為組態(tài)王工程打包提供了方便 43 一 總結(jié) 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要從通訊協(xié)議 PLC程序編程 單片機(jī)程序編程 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理四大方面對集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和皮帶機(jī)各個(gè)參數(shù)的分析 同時(shí)對多級皮帶機(jī)集中控制系統(tǒng)中參數(shù)的采集進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的在線仿真 最后優(yōu)化動(dòng)態(tài)處理數(shù)據(jù)的方案 最終實(shí)現(xiàn)對故障進(jìn)行聲光報(bào)警并可以控制皮帶機(jī)運(yùn)行