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电气控制技术与PLC教学课件徐文尚第五章煤矿电气设备PLC控制系统设计79页PPT_图文

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第5章 煤矿电气设备PLC控制系统设计 LOGO 本章主要内容 本章以煤炭生产中的通风、压风、排水 和运输提升为背景,运用可编程技术编写了 基于PLC控制的通风、压风、排水和运输提 升实例,以期为学生提供一个PLC与煤矿电 气控制技术完美结合的典型案例和内容。学 习本章内容还可以使学生得到基于PLC的电 气控制方案论证与设计等方面的训练。 5.1 基于PLC的煤矿地面皮带机控制系统设 5.1.1 煤矿皮带机简介 皮带机即皮带运输机(亦称胶带机、皮带输送机、带式输送机, 如图5-1所示)是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。它可以 将物料在一定的输送线上从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种 物料的输送流程,它既可以进行碎散物料的输送,也可以进行成件物 品的输送。除进行纯粹的物料输送外,还可以与各工业企业生产流程 中的工艺过程的要求相配合,形成有节奏的流水作业运输线。所以带 式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在矿山的井下巷道、 矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中,得到了广泛的应用。图 5-1 带式输送机示意图 煤 M M 图5-1 带式输送机示意图 煤矿皮带运输机集控系统运行安全可靠与否直接影响矿 井的经济效益。建立符合煤矿自身需要的地面系统是实现煤 矿生产安全、设备长期稳定运行的重要组成部分,实施并实 现系统的综合保护和集中监控,也是煤矿设备现代化管理的 需要。 煤矿皮带运输机集控系统以《煤矿安全规程》为依据, 总结矿山运输过程中所出现的事故,本着安全性高、实用性 强、具有先进性的特点而研制开发的新一代综合控制系统。 集控系统与网络系统一起,构成一个完整的操作、调度、监 视网络,实现对整个系统的遥测、遥信、遥控。该系统可实 现提高生产效率、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。 煤矿皮带运输机集控系统可实现远程和现场的的操作控 制。整个系统具有功能全、实时性和精度高、抗干扰能力强 及可靠性好等优点,可以明显提高煤矿皮带运输设备自动化 管理水平,保证皮带运输系统合理、稳定、安全,有显著的 经济效益。 5.1.2 煤矿皮带集控系统 煤矿皮带集控系统是根据煤矿现场要求设计具有如下检测保护功 能:跑偏,撕裂,急停,温度,堆煤,烟雾,速度等。整个系统实现 逆煤流启动、顺煤流停止的远程集中控制。 对拉线开关(急停)、跑偏故障、堆煤故障、皮带撕裂故障、超 温故障、速度故障(超速打滑和欠速保护)、烟雾故障,实现相应的 顺序停车功能,同时将各类故障信号传输至控制中心实现监控。 为了防止误动作,当系统检测到跑偏、堆煤、速度这三种故障信 号后,如果延迟一定时间后故障信号仍然存在则执行故障保护停车动 作。当接收到烟雾故障信号或检测到拉线开关(急停)、皮带撕裂、 超温等故障信号后,立即执行故障保护停车动作。 L1 L2 L3 QF1 QF2 KM1 KM2 RJ1 RJ2 X4 X5 X6 M1 M 3 X7 X8 X9 M2 M 3 图5-2 主电路图 该实验装置的具有如下功能: (1)实现系统集中监控,实时监控设备状态和运行参数,并显示数据 曲线; (2)控制方式分集控自动/集控手动/就地,三种方式可转换。正常运 行时,使用集控自动方式,设备按工艺要求的顺序和流程由上位机自动 启停;集控手动时,可在控制面板上操作各设备,无闭锁和联动关系; 就地时,在现场按钮盒上操作; (3)启动设备前由集控台发预告信号,预告3秒后,若生产现场均满足 集控自动启动条件,设备按顺序自动启动。现场可用停车按钮停止启动 过程; (4)现场信号箱设起/停车按钮,现场可随时停车。若设备由集控启动 ,控制系统接收到现场停车信号后,可作急停处理,实施故障停车操作 ; (5)按“技术规定”皮带机装设拉线开关、跑偏保护、低速保护等, 这些信号均接入集控系统,实现生产设备故障时的紧急停车和闭锁停车 ; (6)对设备故障和工艺参数的异常实时报警,并进行由指示灯提示。 一般故障只报警,现场发生非正常停车或严重故障时,故障设备及其上 游设备紧急停车,下游设备则实现顺煤流延时闭锁停车。 系统主电路如图5-2所示,控制线路如图5-3所示。 控制电源线N 控制电源线手动L1 SP1 控制电源线PLC_L1 ST1 PLC驱动继电器 KM1 XJ1_1 XJ3_1 RJ1 KM1 XJ1_2 运行指示灯 L PLC控制系统由一台西 N 门子S7-224 PLC为控制 KM1_1 中心,控制所有数字和模拟 控制电源线N I/O模块。设备状态通过数 控制电源线N 控制电源线手动L1 SP2 控制电源线PLC_L1 ST2 PLC驱动继电器 KM2 XJ2_1 XJ4_1 RJ2 KM2 字输入模块(DI)读入, 运行指示灯 数字输出模块(DO)用于 L 设备控制,电动机的温升经 XJ2_2 N KM2_1 红 外 测 温 传 感 器 变 为 4~20mA的电流信号通过 图5-3 皮带运输控制回路 模拟量输入模块(AI)读 入。 选用224XP的CPU模块, EM221型数字量输入模块, PC/PPI编程/通讯电缆,ZYJX-3电动机(附传送带), IRTP300L 型的红外温度传感器来测量温度,LJ12A3-4-Z/BY型 的接近开关来测量转速,SS-168P型的烟雾报警器来检测皮带上的烟 雾信号,拉线开关用行程开关(西门子3RG4041-6JBOO),用微 动开关来检测皮带的跑偏、撕裂、堆煤等故障。PLC的接线图如图5-4 所示。 CPU224XP 启动 停止 1号左跑偏 1号右跑偏 1号堆煤 1号撕裂 1号过速 1号烟雾 1号温升 2号温升 2号左跑偏 2号右跑偏 2号堆煤 2号撕裂 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2


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