多级皮带机集中控制系统设计PPT课件

1 多级皮带机集中控制系统的设计 姓名 杨薛专业名称 机械工程研究方向 机电一体化导师 张新教授 2 2 4 3 5 6 目录 1 绪论 常见多级皮带机集中控制系统 集中控制系统的综合保护装置 集中控制系统的主站 总结与展望 集中控制系统的上位机 3 1 绪论 由于经济的飞速发展 对煤炭需求量的急剧增加 促使煤矿业采煤规模的扩大 传统的煤矿运输机已经满足不了现在的发展 提高皮带机的性能是现在迫切的需要 要保证皮带机很好稳定的运行 这就要求对皮带机系统的性能和保护装置的控制也要不断的提高 现有多级皮带机集中控制还没有普及 一 研究背景及意义 4 国外一些大型皮带机的控制与检测系统功能已经很完善 这些多级皮带机集中控制系统基本采用主流的PLC可编程控制器 运用计算机技术作为上位机进行监控与实时的动态分析 采用高端新技术 国内多级皮带机集中控制系统设计成本高可靠性低 1 绪论 5 1 最古老的一种控制系统方式是继电器控制系统 此控制系统是采用纯硬件控制 通过接触器继电器相结合实现皮带机控制 由于是采用纯硬件 此系统的接线和各个元器件的安排较复杂 维修起来很困难 有一个继电器损坏就会导致整个电路的瘫痪 反应较慢 性能不稳定 2 采用工控机来做控制系统 工控机价格昂贵一般很少应有在皮带机控制系统上 2 常见多级皮带机集中控制系统 6 3 采用先进的单片微机技术 对多条皮带机系统进行实时监控与控制 其对多台皮带机系统实现集中控制和单台控制 灵活 体积小 成本低 可以在各种恶劣环境下可靠的运行 4 采用可编程控制器 PLC 实现皮带机控制系统的设计 PLC广泛应用在工业上 功能稳定 性能可靠 在一些恶劣的环境下都能正常的运作 PLC的软件编程采用较为简单的梯形图 被工程师们广泛采用 2 常见多级皮带机集中控制系统 7 本文设计的多级皮带机集中控制系统采用单片机和PLC相结合 单片机作为保护装置或称为从站 单片机加外围元器件及各类传感器完成各项参数的采集 PLC作为主站 主站实时监测各类参数的变化 并把数据传给上位机 上位机记录数据并动态分析数据 从而做出相应的控制 2 常见多级皮带机集中控制系统 8 本集中控制系统的原理 综合保护装置采集皮带机各类传感器的参数及皮带运输的状况通过CAN总线传输给PLC主站 PLC进行数据处理和打包 利用RS485串口通信线传输给上位机 2 常见多级皮带机集中控制系统 9 集中控制系统的主要功能 上位机动态显示功能 连锁功能 有集控 就地 单台 手动 检修 闭锁等多种工作方式供选择使用 动态信号处理和联网功能 语音故障报警 2 常见多级皮带机集中控制系统 10 综合保护装置是采用P89LPC935单片机及各类传感器及外围元器件组成 P89LPC935采用低成本封装的一块集成微控制器 应用高性能的CPU结构技术 指令执行一般需要2个时钟周期 是MCS 51系列的6倍 3 集中控制系统的综合保护装置 11 3 集中控制系统的综合保护装置 P89LPC935功能框图 12 一 综合保护装置硬件的设计 1 稳压电路 3 集中控制系统的综合保护装置 LM317 LM393双电压比较器 12V本安 13 显示各个传感器采集的数据 故障的类型等 3 集中控制系统的综合保护装置 一 综合保护装置硬件的设计 2 LED数码管显示电路 TM1629D 芯片内部集成了数据锁存器 MCU数字接口 LED高压驱动等电路 还带有LED驱动专用控制电路 键盘扫描接口 14 本电路采用先进的ISD4002 120P语音芯片 该芯片应用多电平直接模拟存储技术 语音不必要压缩及模数转换 采用SPI串行接口技术 方便和外界通信 3 集中控制系统的综合保护装置 一 综合保护装置硬件的设计 3 语音报警电路 TPA3007D1 15 本系统采用的CAN收发器芯片是PCA82C250芯片 该芯片是CAN协议物理总线及控制器于一身的接口芯片 减少了外围元器件 简化电路的设计和PCB排版 3 集中控制系统的综合保护装置 一 综合保护装置硬件的设计 4 CAN通讯电路 16 烟雾传感器主要作用是监测皮带机运输煤炭过程中皮带和其他非金属器件燃烧或过热的作用 本保护装置采用的烟雾传感器是GQQ0 1烟雾传感器 3 集中控制系统的综合保护装置 二 综合保护装置传感器的选择 1 烟雾传感器 17 3 集中控制系统的综合保护装置 二 综合保护装置传感器的选择 2 温度传感器 主要作用是监测皮带机皮带的温度 很好的保障了皮带机运输煤炭过程的安全 避免因为温度过高引起皮带起火或燃烧运输的煤炭 18 3 集中控制系统的综合保护装置 二 综合保护装置传感器的选择 3 速度传感器 主要作用是监测皮带机皮带的速度 防止皮带打滑 超速等 19 3 集中控制系统的综合保护装置 二 综合保护装置传感器的选择 4 跑偏传感器 本系统采用GEJ30跑偏传感器具有体积小 本安型 维护方便等特性 20 3 集中控制系统的综合保护装置 二 综合保护装置传感器的选择 5 撕裂传感器 主要是监测皮带的撕裂故障 当检测面的煤炭当到一定值时 撕裂传感器就输出一个开关量信号 21 3 集中控制系统的综合保护装置 三 综合保护装置软件的设计 采用Keil软件 支持汇编语言及C语言 支持C语言使编写程序更为简单化 22 3 集中控制系统的综合保护装置 三 综合保护装置软件的设计 综合保护装置流程图 23 本主站控制系统主要采用可编程控制器 PLC 技术设计 PLC是整个主站控制系统的核心 PLC是替代继电器和接触器可编程的控制系统 它具有软继电器和软接触器的特点 控制功能更加稳定可靠安全 4 集中控制系统的主站 24 PLC作为本控制系统的核心器件 选择三菱的FX3u 32MPLC作为控制机 FX3u 32M主要完成数据的解包 接受上位机的指令控制从站 接受操作按钮的命令控制各个从站 完成通讯 4 集中控制系统的主站 一 主站系统的硬件 25 4 集中控制系统的主站 一 主站系统的硬件 FX2N 16ETR是三菱系列数字输出扩展模块 为PLC的应用提供了灵活性及输出扩展能力 26 4 集中控制系统的主站 一 主站系统的硬件 FX2N 32CCL模块是CC Link通信接口模块 CC Link通讯最高速率可以达到10Mbit s 使用简单成本较低 FX2N 32CCL解决现场配线的复杂性 有很好的兼容性及性噪比 27 4 集中控制系统的主站 一 主站系统的硬件 FX3U 485ADP是RS 485通讯模块通讯长度可以达到500M 网络上最多可以连接8台 该模块主要和上位机进行通讯 FX3U 485ADP MB进行MODBUS协议通讯 连接简单方便 采用半双工双向通信 通讯距离可以达到500M 28 4 集中控制系统的主站 二 主站系统配线图 29 4 集中控制系统的主站 二 主站系统配线图 30 4 集中控制系统的主站 二 主站系统配线图 31 主站PLC主要工作是接收各个从站的数据进行解包 然后传输给上位机 程序实现MODBUS协议传输数据 接收操作面板上按钮的指令控制整个系统 接收到的数据进行判断 并进行声光报警 接收上位机的指令控制整个系统 4 集中控制系统的主站 三 主站系统软件设计 32 4 集中控制系统的主站 三 主站系统软件设计 33 5 集中控制系统的上位机 本多级皮带机集中控制系统采用的上位机软件是选用国内本土软件厂商 北京亚控科技发展有限公司 生产的 国内最早的商用编写上位机的组态软件 组态王 在中国使用的监控组态软件中组态王拥有国内最多的服务客户先进的技术服务 34 组态王编程软件要想个设备之间建立通讯 就必须有该设备的驱动程序 组态王内置很多种类设备的驱动 组态王和设备通讯就要建立相应的设备驱动 组态王简称设备的建立 5 集中控制系统的上位机 一 组态王设计界面的准备 1 设备驱动的建立 35 5 集中控制系统的上位机 一 组态王设计界面的准备 2 数据变量的建立 36 5 集中控制系统的上位机 一 组态王设计界面的准备 3 报警数据的建立 皮带机集中控制系统中有很多的故障数据 在组态王中我称作为报警数据 主要包括皮带机的轴温 速度 拉线 打滑 纵撕等报警数据 本节以轴温为例来介绍报警数据的建立过程 37 5 集中控制系统的上位机 二 组态王界面的设计 1 集控界面设计 在组态王的开发系统环境界面点击文件下的新建画面 输入画面名称为集控界面 本界面主要用到按钮功能 图库管理器的开关及指示灯 文本编辑 图形编辑 38 5 集中控制系统的上位机 二 组态王界面的设计 2 手动界面设计 点击集控界面的手动界面按钮 上位机界面就会处于手动界面 手动界面的主要作用是在集控界面选择手动时 手动界面就会起作用 本界面用到的功能都和集控界面差不多 39 5 集中控制系统的上位机 3 参数界面设计 二 组态王界面的设计 点击前两个界面中的参数设定按钮都会进入到参数设定界面 参数设定界面主要用到表格的功能 还有文本的功能 按钮等图形 40 5 集中控制系统的上位机 二 组态王界面的设计 4 趋势图界面设计 点击前面三个界面的趋势图按钮就会进入到趋势图界面 本界面主要用到插入通用控件里面的超级XY曲线 41 5 集中控制系统的上位机 二 组态王界面的设计 5 报警界面设计 点击前面几个界面中的报警界面就可以进入到该界面 报警界面主要用到报警窗口控件 文本编辑 按钮设计 42 5 集中控制系统的上位机 三 组态王工程软件打包 组态王软件支持工程打包 这样在没有装组态王软件的电脑也可以运行 用户在组态王工程打包工具包括安装运行包工具RunSetup及运行包工具RunPacket 这两个工具为组态王工程打包提供了方便 43 一 总结 本设计系统主要从通讯协议 PLC程序编程 单片机程序编程 动态数据处理四大方面对集中控制系统的设计和皮带机各个参数的分析 同时对多级皮带机集中控制系统中参数的采集进行了动态的在线仿真 最后优化动态处理数据的方案 最终实现对故障进行声光报警并可以控制皮带机运行