基于三维力控的带式输送机监控系统设计VIP

本科毕业论文（设计、创作）题目： 基于三维力控的带式输送机监控系统的设计 学生姓名： 学号： 0801002112 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 页 基于三维力控的带式输送机监控系统的设计摘要：本文主要目的在于结合实际大型带式输送机监控系统的要求，利用北京三维 forcecontrolv7.0 组态软件设计一个监控系统，用以实现对带式输送机运行过程的自动化控制，满足对带式输送机系统监测的要求。首先，本文通过对带式输送机的数据采集、处理、存储、运行参数及故障诊断的了解，利用 PC 机(personalcomputer,个人计算机)组态软件实现了完整的数据采集、历史数据库管理、设置、模拟显示、报警报告和打印工艺参数等功能；其次，简洁却又功能完备的监控系统界面能够很好地实现监控的要求；最后，在该力控组态软件平台上自行设计开发了监控系统，能够在计算机上生成动态监测组态画面，方便监测全部设施的运转状况。关键词：带式输送机； 监控系统； 人机界面； 力控组态软件安徽三联学院毕业论文 第 I 页 IDesign of monitoring system of belt conveyor based on three-dimensional force controlAbstract：The main purpose of this paper is combined with the actual large belt conveyor monitoring system requirements, design a monitoring system using Beijing 3D forcecontrolv7.0 configuration software, is used to realize the automatic control of the belt conveyor running process, to meet the requirements of belt conveyor system monitoring.Firstly, based on the belt conveyor, data acquisition, processing, storage, operation parameters and fault diagnosis knowledge, using the PC configuration software realizes the collection, historical database management, setting, analog display, alarm reporting and printing process parameters and other functions complete data; secondly, concise but also function to achieve a good the monitoring interface monitoring system to complete the requirements; finally, control configuration software platform designed and developed monitoring system in the force, capable of generating dynamic monitoring configuration picture on the computer, convenient monitoring of all facilities operating conditions.Keywords: belt conveyer; monitoring system; man-machine interface; force control configuration software安徽三联学院毕业论文 第 II 页 II目录第一章 绪论 .11.1 带式输送机监控系统的研究背景及发展前景 .11.2 带式输送机监控系统的国内外现状 .21.3 本设计研究的主要内容 .2第二章 带式输送机的工作原理 .32.1 带式输送机的发展及应用 .32.2 带式输送机的结构及其原理 .42.3 带式输送机的运行状况 .52.3.1带式输送机的运行参数 .52.3.2带式输送机的故障参数 .5第三章 带式输送机监控系统的软件设计 .73.1ForceControlV7.0 概述 .73.2ForceControlV7.0 的体系结构 .73.3ForceControlV7.0 的性能特点 .93.3.1实时数据库特点 .93.3.2分布式智能 I/O Server.103.3.3开发系统特点 .103.3.4开放性 .11第四章 带式输送机监控系统的设计 .124.1ForceControlV7.0 组态带式输送机监控系统的工程 .124.2 带式输送机监控系统的整体设计 .144.3 主画面 .164.3.1主画面图形编辑 .164.3.2画面的组态 .174.4 报警画面 .184.5 实时曲线 .194.6 历史数据 .20结论 .22致谢 .23参考文献 .24安徽三联学院毕业论文 第 0 页 0第一章 绪论1.1带式输送机监控系统的研究背景及发展前景当 今 时 代 电 子 信 息 技 术 高 速 发 展 ， 带 来 的 是 企 业 生 产 模 式 的 变 革 。 众 多企 业 将 电 子 信 息 技 术 用 于 对 生 产 过 程 的 自 动 化 监 测 和 控 制 。 同 时 ， 电 子 信 息技 术 的 使 用 ， 能 够 大 大 提 高 生 产 效 率 ， 并 且 能 降 低 能 源 消 耗 ， 符 合 当 前 国 家节 能 减 排 的 政 策 。 工 业 生 产 自 动 化 技 术 变 得 越 来 越 重 要 ， 自 动 控 制 系 统 也 被更 多 的 企 业 所 采 用 。在 信 息 技 术 快 速 发 展 的 背 景 下 ， 工 矿 生 产 向 信 息 化 发 展 也 成 为 当 前 一 种必 然 的 趋 势 ， 加 之 工 矿 的 生 产 逐 渐 走 向 大 型 化 ， 对 生 产 的 自 动 化 要 求 就 更 加迫 切 1。 因 此 ， 为 了 适 应 当 前 工 矿 企 业 生 产 趋 于 信 息 化 的 境 况 ， 将 电 子 信 息技 术 与 远 程 监 控 技 术 应 用 于 工 矿 生 产 变 得 十 分 必 要 。提 高 输 料 系 统 的 输 送 效 率 是 达 成 工 矿 企 业 高 效 生 产 目 标 的 重 中 之 重 。 在当 前 工 矿 生 产 中 ， 比 较 常 见 的 输 料 系 统 的 输 送 范 围 在 2.5 千 米 左 右 ， 且 输料 系 统 中 还 包 含 一 些 控 制 和 保 护 设 备 。 因 此 ， 如 果 要 实 现 整 个 输 料 系 统 的 在线 监 控 和 自 动 化 控 制 ， 必 须 使 监 控 系 统 的 设 计 达 到 更 高 水 平 。 在 矿 井 下 的 工矿 生 产 中 ， 由 于 环 境 原 因 ， 监 测 和 控 制 井 下 皮 带 输 料 系 统 是 监 控 系 统 的 主 要目 标 ， 以 此 实 现 对 自 动 上 料 系 统 的 控 制 ， 而 且 还 可 以 提 升 工 业 生 产 的 安 全 性 。带 式 输 送 机 是 矿 井 下 输 料 系 统 的 主 要 运 输 设 备 ， 所 以 ， 带 式 输 送 机 的 特 性 决定 输 送 系 统 的 工 效 。 而 且 一 些 新 型 的 带 式 输 送 机 能 够 远 距 离 持 续 输 送 ， 运 行平 稳 、 效 率 较 高 且 更 容 易 实 现 自 动 化 。 因 此 ， 为 了 提 高 输 送 系 统 的 工 作 效 率和 安 全 性 ， 先 进 自 动 化 控 制 技 术 的 采 用 变 得 十 分 迫 切 。 然 而 ， 由 于 当 前 国 内的 大 多 自 动 化 控 制 系 统 相 对 落 后 ， 已 经 无 法 满 足 当 前 工 矿 生 产 的 大 运 输 量 需求 。 由 于 旧 有 的 控 制 系 统 没 有 一 个 统 一 的 监 视 和 管 理 平 台 ， 因 此 无 法 施 以 科学 有 效 的 控 制 方 法 。 本 课 题 所 探 究 的 带 式 输 料 集 中 监 控 系 统 旨 在 建 立 一 个 集中 控 制 平 台 ， 用 以 监 测 和 控 制 带 式 输 送 机 输 料 进 程 ， 以 便 减 少 故 障 发 生 率 ，提 高 生 产 效 率 和 安 全 性 ， 最 终 为 工 矿 企 业 带 来 更 高 的 经 济 效 益 。安徽三联学院毕业论文 第 1 页 11.2带式输送机监控系统的国内外现状在 国 外 ， 由 于 在 带 式 输 送 机 控 制 系 统 中 采 用 了 先 进 PLC(Programmable Logic Controller, 可 编 程 逻 辑 控 制 器 )， 并 研 发 了 先 进 的 程 序 软 件 ， 使 得 国 外带 式 输 送 机 的 监 控 系 统 功 能 非 常 完 善 。 它 们 除 了 对 带 式 输 送 机 的 可 控 起 (制 )动 、煤 位 和 胶 带 跑 偏 进 行 自 动 监 控 外 ， 还 实 时 监 测 和 控 制 所 有 的 安 全 保 护 装 置 、驱 动 滚 筒 和 滚 筒 轴 承 温 度 信 息 等 。在 我 国 ， 带 式 输 送 机 的 控 制 系 统 功 能 比 较 单 一 ， 同 时 ， 由 于 缺 乏 高 性 能的 安 全 保 护 装 置 ， 使 得 目 前 国 内 监 控 系 统 的 安 全 性 无 法 达 到 理 想 效 果 。由 此 可 见 ， 我 国 在 工 业 自 动 化 控 制 方 面 ， 无 论 是 产 品 还 是 技 术 都 与 国 外有 着 一 定 差 距 ， 我 们 仍 需 努 力 研 究 新 技 术 ， 提 高 自 己 的 自 动 化 水 平 。1.3本设计研究的主要内容该 系 统 采 用 PLC 设 计 使 带 式 输 送 机 的 操 作 参 数 和 故 障 参 数 得 以 在 上 位 机显 示 。 本 系 统 PC 机 的 界 面 是 利 用 ForceControlv7.0 组 态 软 件 编 制 的 ， 使 用TCP / IP 网 络 协 议 实 现 了 PLC 和 PC 机 的 通 信 ， 通 过 实 施 获 得 了 较 好 的 控 制效 果 。本 文 重 点 结 合 先 进 的 软 件 、 网 络 技 术 阐 释 了 主 监 控 软 件 、 数 据 库 和 动 画生 成 系 统 的 总 体 设 计 思 想 、 设 计 方 法 和 主 要 功 能 的 实 现 。 并 具 体 说 明 了 带 式输 送 机 监 控 软 件 的 设 计 情 况 。该 监 控 系 统 依 据 ForceControlV7.0 系 统 特 点 ， 在 其 原 有 功 能 上 进 行 了 二次 开 发 ， 实 现 了 事 故 画 面 的 使 用 ， 很 大 程 度 上 满 足 了 目 前 对 带 式 输 送 机 监 控系 统 的 要 求 。 带 式 输 送 机 动 态 监 测 组 态 画 面 是 在 软 件 平 台 设 计 与 开 发 的 ， 可以 在 计 算 机 上 显 示 整 个 系 统 的 状 态 ， 并 能 进 行 参 数 设 置 和 指 令 控 制 功 能 。安徽三联学院毕业论文 第 2 页 2第二章 带式输送机的工作原理2.1带式输送机的发展及应用早 期 出 现 的 带 式 输 送 机 无 法 远 距 离 运 输 ， 不 过 在 上 世 纪 七 十 年 代 最 远 运输 距 离 已 经 达 到 上 百 公 里 。 这 些 年 ， 带 式 输 送 机 在 矿 物 运 输 中 已 经 逐 步 将 汽车 和 机 车 取 代 ， 成 为 零 碎 矿 料 输 送 的 主 要 设 备 ， 而 且 新 的 机 型 不 断 出 现 ， 拓宽 了 带 式 输 送 机 的 应 用 领 域 2。遥 遥 领 先 的 效 率 使 得 带 式 输 送 机 在 众 多 连 续 运 输 机 中 脱 颖 而 出 ， 被 广 泛使 用 。 在 我 国 建 设 的 大 、 中 型 煤 矿 中 ， 带 式 输 送 机 被 作 为 煤 矿 的 主 要 运 送 装置 3。带 式 输 送 机 能 够 进 行 大 量 、 远 距 离 的 连 续 输 送 ， 且 运 行 安 全 性 较 高 ， 方便 进 行 集 中 控 制 ， 所 以 伴 随 着 物 流 技 术 的 不 断 进 步 ， 带 式 输 送 机 已 成 为 散 料最 可 行 、 优 惠 的 运 输 设 备 之 一 ， 并 被 广 泛 应 用 于 冶 金 、 矿 山 、 水 泥 、 化 工 、船 埠 、 食 品 等 领 域 。带 式 输 送 机 比 其 他 散 装 物 料 输 送 方 式 具 有 更 多 优 点 ： 输 送 材 料 类 型 广 泛 ： 无 论 是 非 常 精 细 的 粉 末 物 料 ， 还 是 各 种 岩 石 、 煤 和木 材 纸 浆 ， 带 式 输 送 机 都 能 进 行 精 细 筛 选 然 后 输 送 。 橡 胶 输 送 带 具 有 高 抗 腐蚀 特 性 ， 所 以 橡 胶 输 送 带 被 广 泛 用 于 输 送 强 腐 蚀 性 和 强 磨 损 性 物 料 。 还 可 以运 送 碱 性 物 料 和 热 物 料 。 输 送 范 围 大 ： 既 有 用 于 小 型 运 输 的 轻 型 输 送 机 ， 也 有 用 于 大 型 运 输 的 具有 高 运 输 量 的 大 型 输 送 机 ， 能 够 满 足 各 类 型 运 输 任 务 的 需 要 。 输 送 路 线 的 适 应 性 高 ： 相 比 与 带 式 输 送 机 ， 汽 车 运 输 适 应 自 然 地 形 的 能力 较 差 ， 只 有 原 地 形 坡 度 的 6 8 ， 而 带 式 输 送 机 可 适 应 原 地 形 坡 度 的29 34 。 输 送 机 线 路 能 够 适 应 多 种 地 形 ， 利 用 弯 曲 的 方 式 减 少 基 础 建 设的 投 资 ， 并 能 避 免 铁 路 、 公 路 以 及 河 道 、 山 脉 等 地 区 的 干 扰 。 带 式 输 送 机 输送 线 可 根 据 多 样 化 的 需 求 调 整 ， 非 常 灵 活 。灵 便 的 装 卸 料 ： 带 式 输 送 机 在 运 送 物 料 时 可 以 很 据 需 求 选 择 从 一 个 或 多个 地 点 受 料 ， 也 可 以 选 择 向 一 个 或 多 个 地 点 输 料 。安徽三联学院毕业论文 第 3 页 3可 靠 性 高 ： 带 式 输 送 机 被 广 泛 用 于 众 多 需 要 连 续 运 行 的 生 产 机 构 ， 譬 如钢 铁 厂 和 水 泥 厂 等 ， 其 较 高 的 可 靠 性 也 在 这 些 生 产 机 构 得 到 证 实 。安 全 性 强 ： 带 式 输 送 机 不 需 要 太 多 的 生 产 人 员 ， 而 且 其 安 全 性 能 比 较 强 ，因 此 发 生 事 故 的 几 率 要 比 其 他 运 输 方 式 低 。 可 以 有 效 减 少 大 块 矿 料 滑 落 伤 人等 事 故 的 发 生 。 低 成 本 ： 在 完 成 相 同 任 务 的 前 提 下 ， 带 式 输 送 机 在 所 有 输 送 工 具 中 的 劳动 时 间 和 能 耗 通 常 是 最 低 的 。 而 且 其 维 修 所 需 的 工 作 人 员 较 少 ， 通 常 的 维 修费 用 也 较 低 。带 式 输 送 机 技 术 在 国 外 发 展 的 速 度 飞 快 ， 重 点 体 现 在 两 个 方 面 :一 是 带式 输 送 机 的 性 能 多 样 化 、 应 用 范 围 广 泛 化 ， 如 大 倾 角 型 、 空 间 转 弯 型 等 各 种机 型 ;另 一 方 面 是 带 式 输 送 机 本 身 的 技 艺 与 设 备 有 了 很 大 的 进 步 。 更 高 速 度 和运 输 量 的 大 型 带 式 输 送 机 己 成 为 发 展 的 主 要 目 标 ， 动 态 分 析 与 监 控 技 术 的 应用 ， 极 大 程 度 上 提 升 了 带 式 输 送 机 的 运 行 机 能 4。中 国 制 造 的 带 式 输 送 机 种 类 较 多 。 自 从 “八 五 ”开 始 后 ， 我 国 带 式 输送 机 的 技 术 水 平 有 了 很 大 进 步 ， 用 于 地 下 煤 矿 的 高 功 率 、 远 距 离 输 送 机 的 核心 技 术 和 新 机 型 的 研 发 也 有 了 新 的 突 破 。 一 些 新 机 型 如 空 间 转 弯 型 长 距 离 带式 输 送 机 弥 补 了 国 内 空 白 ， 并 对 带 式 输 送 机 的 核 心 技 术 进 行 深 入 研 究 ， 成 功研 发 了 多 种 软 起 （ 制 ） 动 装 置 。 传 动 系 统 采 用 液 力 耦 合 器 或 液 体 粘 性 软 启 动装 置 和 一 个 行 星 齿 轮 减 速 器 。2.2带式输送机的结构及其原理带式输送机自十九世纪被发明以来经过 100 多年的发展，它最初的的布置形式由开式槽形或直线安装组成，时至今日却已经成为一个能满足多种生产需求进而设计多样化的带式输送机的庞大家族，现在弯曲型、直线型、摩擦式伸缩式、波纹边缘型、钢丝绳牵引等带式输送机已在国内外广泛应用。带式输送机是通过输送带的运动将物料进行输送的设备。带式输送机的卸载方式比较方便，即可在端部卸载，也可根据实际情况在中间卸载。通用带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。安徽三联学院毕业论文 第 4 页 42.3带式输送机的运行状况2.3.1带式输送机的运行参数1.当输送粉末状物料时输送带的速度必须保持在很低的水平，以便减少粉尘，这点在输料点或者卸料点尤为重要。易碎的物料同样也会限制带速。当输送带输送物料通过托辊时，较低的下皮带速度可避免脆性材料在装料点或卸载点破碎。当输送具有锋利边口的重型物料时，应该以中等速度进行运输，因为具有锋利边口的物料会使输送带表层的磨损速度加快 2。因此带速是带式输送机正常运行的一个重要参数。2.比较常见的皮带有橡胶带和塑料带。橡胶带的适宜环境温度最低-15C，最高 40C。倾斜输送颗粒材料的倾角在 12和 24之间。当倾角较大时使用花纹橡胶带。塑料带对油、酸、碱有很高的抗性，但易受到气候影响，出现打滑和老化。因此必须控制皮带的温度不能太高，以免造成皮带损害程度加快。3.电动机电流当电动机电流过大时，其能量损耗较大，发热更为严重。所以要对电机的运行状态进行实时监测，当电流超过限制或有突发情况时报警，严重时停车。74.皮带张力张紧系统可以确保输送带