主井自动装载控制系统PLC设计

1、业设i-（说明书）题 目：主井自动装载控制 系统plc设计xxxxxxxxxxxxxx 技术学院2013年5月20日xxxxxxxxxxxxxxx 学院毕业设计（论文）任务书姓名专业任务，下达日期2013年3月4曰设计（论文）开始曰期2013年3月10曰设计（论文）完成r期2013年5月20円设计（论文）题目：主井a动装载控制系统plc设计a编制设计b .设计专题（毕业论文）指导教师系（部）主任2013年5月20日xxxxxxxxxxxxxxx 学院毕业设计（论文）答辩委员会记录系专业，学生于 2013 年 6 月 10 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目：主井自动装载控制系统plc设计专

2、题（论文）题目：指导老师：答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩为 o答辩委员会人，出席人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员：,，xxxxxxxxxxxxxxxxxx学院毕业设计（论文）评语第页共页学生姓名：专业机电一体化年级毕业设计（论文）题目：主井自动装载控制系统plc设计评阅人：指导教师：（签字）年月成绩：系（科）主任：（签字）年月曰毕业设计（论文）及答辩评语： 1第一章箕斗及其装载设备21.1 箕斗的结构21.2箕斗装载设备31.2.1箕斗的种类31.2.2定量设备31.2.3箕斗

3、装载设备41.2.4箕斗在运作中的要求41.3满仓保护61.4主并箕斗规格的选择71.5箕斗定时装载提升信号系统81.5. 1简要说明81.5.2 plc的主要特点：91.5.3 plc 的规格9第二章plc编程及有关指令112.1 plc的定义及结木勾112. 1. 1 plc的基本结构112.1.2存储器122.1.3输入输出接口电路122. 1.4 电源122.1.5编程工具122.1.6 plc的工作原理132.1.7 i/o设备选择132.1.8 plc的主要特点152.2 plc的指令系统162.2. 1plc相关指令162.3 plc的编禾呈182.3.1命令语句表达式编程192

4、.4常用电器元件的选择192.4.1 按钮，刀开关，组合开关，限位开关及自动开关的选择192.4.2 接触器的选择202.4.3 继电器的选择21第三章设计部分223.1设计目的与技术223.1.1 设计目的及意义223.1.2 技术途径和技术关键223.2 程开&233.2. 1 概述233.2.2 系统工作要求243.2.3 工作原理253.2.4 自动装载系统工作原理图253.2.5应用情况323.2.6 工业性试验报告323.3效益姗报告323.3. 1 经济效益32323.3.2社会效益附录错误！未定义书签。® i射36詩; 37平煤集团十三矿位于平顶山市东北17公

5、里襄、郏两县交界处，1993年12月开工建设, 2002年5川验收投产，矿井总资产为7. 5亿元，设计生产能力180万吨/年，服务年限 74. 6年，现有在册职工2080人，有年入洗180万吨原煤的配套洗煤厂一座，是一个集原 煤生产和精加工为一体的大型原煤生产加工企、11。企、ik北靠玉带汝河，南眺紫云书院，东 邻许南公路，专用铁路宵通矿区，地理位置优越，交通快捷方便，矿区环境优美，管理严 格规范。企业主要从事矿井原煤开采，煤种为已15-17焦瘦煤，低屮灰、特低硫、低磷、高熔 点，属集团公司稀有煤种，产品全部用于洗选、炼焦。从井下冋采工作血采出的煤炭，只有通过矿井运输与提升将其运到地血，才a能

6、加以 利用。矿井运输与提升在矿井生产中枳负着以下任务：1）将工作面采;11的煤炭运送到地面装车站；2）将掘进出来的矸石运往地面矸石场或矸石综合加工厂；3）将井下生产所必须的材料、设备运往工作而或其它工作场所；4）运送井下工作人员。可以说矿井运输与提升是矿井生产的“动脉”与“咽喉”其设备 在工作中一旦发生故障，将其宵接影响生产，甚至造成人身伤亡。此外，矿井运输与提升 设备的耗电量很大，一般占矿井生产总耗电量的50-70%左右。因此合理选用这些设备，使 之安全可靠地、经济地运转、对保证矿井安全、经济生产，具有重要意义。关键词：箕斗、plc第一章箕斗及其装载设备我国煤矿立井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗

7、，其形式有很多种，过去一些矿井普遍采 用崩形闸门底卸式箕都斗，现在新建矿井多采用平板闸门底卸式箕斗。这种箕斗由斗箱、 框架、连接装置及闸门等组成。箕斗的导向装置可以采用钢丝绳罐道，也可以采用钢轨或 组合罐道。采用钢丝绳罐道时，除应考虑箕斗木身平衡外，还要考虑装煤£1仍维持平衡， 所以在斗箱上部装载口处安设了可以调节的溜煤板，以便调节煤顶部中心的位置。我同过去广泛采用鼓型箕斗装载设备。这种装载设备的最大的特点是洒煤量的10%, 有的高达40%。，且在装载时不能保证箕斗的装载量。因此新的箕斗装载设备采用预先定量 的装载方式，其洒煤量可以大大降低，一般仅为提煤量的1%)，最大不超过3%。定

8、量的装 载方式还能保证提升工作的正常化，宥利于提升的g动化。a前在新建和改建矿井的设计 中一普遍采用定量装载设备。1.1箕斗的结构立井箕斗一般用于提升煤炭和矸石。它有框架、斗箱及悬挂装置组成。框架由两根直 立的槽钢和上、下横句组成。斗箱、悬挂及罐耳均固定于框架上。为预防淋帮水落入斗箱 内和便于检查井简，在桐架上布有钢板制的平台。我国煤矿主要釆用扇形门卸式箕斗，它 的卸载过程如下：扇形底门上的卸载滚轮沿卸载曲轨滚动，打开fli煤u,同时活动溜槽在 滚轮上向前滑动，并向下倾斜处于工作位置。斗箱的煤由出煤口经过活动溜槽，卸入煤仓 屮。下放箕斗吋，其过程与上述相反。近年来我国采用了 jly型平板闸门底

9、式箕斗，它由连接装置，罐耳，活动溜槽板、煤 堆线、斗箱、框架、闸门、连杆、滚轮、曲轨、平台、滚轮以及机械闭锁装置等组成。它 的卸载过程如下：沿箕斗提至地面煤仓时，卯架上的卸载曲轨使连杆转动轴上的滚轮，沿 箕斗框架的曲轨运动，当滚轮通过连杆的锁角等于零的位置后，闸门就借助煤的压力打幵 到卸载。在箕斗下放吋，以相反的过程关闭闸门。此外，当提升水分达25%的无烟煤及混有塑性贝卸载闲难时或提升矸石时，常采用翻 转式箕斗。1.2箕斗装载设备1.2.1箕斗的种类底卸式箕斗主#箕斜侧力箕4 翻转式箕斗箕斗副井箕斗r"沿壁卸载式箕斗 翻转式箕斗我岡煤矿井应采用固定斗箱底式箕斗，其形式宥很多种，过去一

10、些矿井普遍采用扇形 闸门底卸式箕斗，现在新矿井多采用平板式闸门底卸式箕斗使用箕斗提升时，必须根据有关规定采用定量控制。箕斗的定量装载设备，目前广泛采用预先定量装载方式的装载设备，如定量仓式和定量输 送机装载设备。1.2.2定量设备(1) 定量仓式装载设备当箕斗到井底装载位置时，通过控制元件幵动控制汽缸，通过拉杆将定量仓扇形闸门打 开，定暈仓中的煤炭沿溜槽全部装入箕斗中。定暈仓中的装煤暈利用压磁测重装置来控制。 定量仓式装载设备具有结构简单、环节少、装载时不使用其他机械等优点，在我国已定为标 准装载设备。但这种装载没备需要开凿较大的硐室，同时装载时间随煤质和水分不同而变化。(2) 定量输送机装载

11、设备：输送机安放在称重装置(负荷传感器)上。输送机先以0. 150.3m/s的速度通过煤仓闸门装煤，当装煤量达到规定重量时，由负荷传感器发出信号，煤仓闸门关闭，输送机停 止运行。待空箕斗到达装煤位置时，输送机以0.9 1.2m/s的速度丌动，将胶带上的煤全 部快速装入箕斗。1.2.3箕斗装载设备我岡过去广泛采用鼓型箕斗装载设备，这种装载设备的最大缺点是洒煤量很大。一般 达到提煤量的10%。冇的竟高达40%。且在装载时不能保证箕斗的装载量，凶此，新的箕斗 装载设备采用预先定量的装载方式。还能保证其洒煤两大大降低，一般仅为提煤量的1%。， 最大不超过3%。，定量装载方式还能保证提升工作的正常化，有

12、利于实现自动化。目前在新 建和改建矿井的设计屮已普遍采用定量装载设备，它为我矿井装载系统实现自动化起到推 动作用。1.2.4 箕斗在运作中的要求 ：箕斗提开皆为g动装卸方式，故开车信号的发送应考虑，即能cl动发送也能手动 发送的两种可能， 应设置停车及自动装卸指示灯， 箕斗在运作过程中须与生产系统运煤机密切配合，以免煤仓过满卡住箕斗发生事 故。1) 定量胶带输送机装载设备定量胶带输送机装载设备放在称重装置负载传感器上，胶带输送机先用0. 150. 3米/ 秒的速度通过煤仓闸门来装煤，当装煤量达到规定值吋，由称重裝置发出讯号，煤仓闸门 关闭，胶带输送机停机。当空箕斗到达装煤位置时，开动胶带输送机

13、以0.91.2米/秒的 速度将胶带上预先称好的煤全部快速装入箕斗屮。这种装载设备不需在井筒附近开凿较大 的硐室；装倒次数少，可减少煤的破碎和煤尘；箕斗装载均匀，可减少提升钢丝绳受冲击 载荷；装载吋间恒定，冇利于实现提升自动化。2) 皮带运输机带式输送机是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备，可输送矿石，煤炭等散 装物料和乜装好的成件物品。由于它具有运输能力大运输限力小，耗电量低，运行平稳在 运输途中对物品的损伤小等优点，被广泛应用于国民经济的各个部门，在矿井巷道内，采 用带式运送机运煤炭，矿石等物料，对建设现代化矿井宥重大作用。（1）带式运输机的种类，带式运输机按其结构可分为多种型号，按j

14、b2398-78起重运输机械产品型号编制方 法中所规定的。表1-1带式输送机类型分类及型号如下表:带式输送机分类及代号（jb239878）名称代号类组型代号通用带式输送机b （通）db轻型带式输送机q （轻）dq移动带式输送机y （移）dy钢丝绳牵引式输送机x（芯）dx大倾角带式输送机j（角）d j钢丝绳牵引式输送机s绳）ds压带式输送机a （压）da气垫带输送机d （垫）dd磁性带输送机c （磁）dc钢带输送机g（钢）dg网带输送机w（网）dw带式运送机可用子水平和倾斜运输，倾斜的角度依物料性质的不同和运送带表而形状 不同而异，对于煤炭矿井巷道中常用的皮带输送机所允许的最大倾角为18

15、6;或20°这个 最人倾角是物料叫上运输时的倾角，a上运输吋的倾角，a下运输吋最人倾角要减小，以上 根据具体地形进行调整，使其适应并达到最佳运输效果。（2）带式运输机及基本组成带式输送机的基本组成部分是：运输机，托棍，驱动装置（包括传动滚筒），机架，拉 紧装置和清扫装置。输送机绕径传动滚筒和改向滚筒，拉紧滚简结成环行拉紧装置给输送 带以正常运行所需的张力。工作时，驱动装置。驱动传动管筒，通过传动滚筒与传送带之 间的摩擦力带动传送带连续运行，装到输送带上的物料随它运行到端部卸出，利用装置也 可在中间部位卸载。(3) 带式送机各部分作用 输送带输送带在带式输送机屮既是牵引机构又是承载机构

16、。他不仅耍冇足够的强度，还应冇 相应的承载能力。 托辊托辊是承托输送机使它的®度不超过极限值以减少运行阻力，保证带式输送机平稳运 行的部件 驱动装置驱动装置的作用是将电动机的动力传送给输送带井带动它运行，功率不打的带式输送 机-般采用电动机直接启动的方式，而对于长距离，大功率，共带速的带式输送机采用驱 动装 拉紧装置拉紧装置的作用在于使输送带具有足够的张力，保证输送带和传动滚筒之间产生摩擦 力使传送带不打滑，并限制输送带在各托辊间的垂度，使运送带正常运行。 装载装置装载装置是由漏斗和捫板组成。对装载装置的要求，当物料装在输送带的正屮位置时, 应使物料下落时能有一个与输送方向相同的初速

17、度；当运送物料中有大块时，使碎料先落 入输送带垫底，大块物料后落入输送带以减轻对输送带的损伤。1.3满仓保护使用箕斗提升时，很重要的一条就是装煤机过载问题，它的出现给煤炭生产带来了巨 大的事故威胁，因为现在的煤矿事故宥很多时候是由于箕斗过载引起的。通常煤矿井道空 间狭窄，人工监视又人麻烦，又不能作到万无一失，因此，使用自动箕斗满仓检测是非常 关键。井口煤仓应根据有关规定装设满仓保护，仓满时能自动报警或自动停电。在箕斗提升的上部煤仓，丁适当位置hm定一瓷瓶，在瓷瓶上固定一段橡胶电缆线垂直煤仓作为电极。当箕斗往煤仓卸煤时，煤的高度逐渐升高，当煤和软电缆线接触时电极对 地冇电流通过，使三极管bg1导

18、通，中间继电器j动作，发出满仓信号或使提升绞车控制 电路断开。在有沼气和煤尘爆炸危险的环境中，可用xjxbh型信号继电器。这种继电器可以用于 控制一个高煤位，发出满仓信号，也可用于控制一个高煤位和一个低煤位。1.4主井箕斗规格的选择进行提升设备选型设计时，矿井年产量an和矿井深度hs为已知条件。当提升容器的 类型确定f，还要选择容器的规格。在提升任务确定之肜，选择提升容器的规格宥两种情 况：1是选择较大规格的容器，一次提升量较大，则提升次数少。这样，因为一次提升量 较大，所需的提升钢丝直径和提升机直径较大，因而初期投资较多。但提升次数较少，运 转费用较少。2是选择较小规格的容器，情况和上述的相

19、反，因而初期投资较少，而运转费用则较 多。那么，应该如何选择提升容器的规格冰是合理的呢？其原则是：一次合理提升应该使 得初期投资和运转费用的加权平均总和最小。为y确定一次合理提升量，从而选择标准的 提升容器，可按以下步骤计算：确定合理的经济速度vj与一次合理提升量是相对应的，有一个合理的经济速度。经研 究证明，合理的经济速度vj可用下式计算：vj= (0. 30.5)式屮：h为提升高度nih=hz+hs+hxhz为装载高度mhz = 1825 mhs为矿井深度mhx为卸载高度m hx= (1525) mo主井一般多采用箕斗提升，其生产工艺为自动装卸方式。由于生产系统屮的机械设备 形式多样，故在

20、考虑提升信号系统时应与其配合，宥一定的闭锁关系。1.5.1简要说明1）工作信号采用直发方式。人工发送时由装卸峒室信号工直接发!li幵、停车信号至提 升机房。自动发送吋巾吋间继电器发生信号。丄作信号的显示为瞬吋方式。2）信号系统与提升机控制回路食闭锁关系，不发开车信号提升机无法加速。3）井上下煤仓都设有煤位继电器，通过指示灯反映煤位。4）工作信号兼作事故信号，以不同的打点方式与正常开车信号相区别。也可将事故 信号分开，另设按钮至电笛报警。5）设有检修、停车、溜煤嘴位置表示灯及松绳信号装置。检修信号也可以用机械拉动 信号或井筒感应电话。6）设有生产系统给煤机运转表示灯及生产系统联系的信号按钮。7）

21、在提升机房、井口卸载平台及井底装载硐室间设有直通扩音电话。8）提升信号的要求对丁各种提升信号的基础耍求有：1）信号电源电压不得大于127伏，并须设置独立的信号电源变压器及电源指示灯。2）丁.作信号必须声光兼备，警吿信号必须为音响信号，一般指示信号为灯光信号。3）信号系统应与提升机控制系统有连锁关系，即不发信号则提升机无法起动。4）绕绳式提升机须设置松绳信号装置，以防w发生松绳而引起断绳事故。5）应设置井简检修信号装置，在检修井简的整个吋间内检修知识信号应保持显示。沿 外筒壁敷设供检修人员发送开车停车信号的装置。6）提升机司机与信号工之间应设直通电话，便于及时联系。直通电话对兼作联系信号用。pl

22、c设备的选择：我们都知道。煤矿井k的工作环境并不象地面上，工作环境复杂，各种现象的干扰因 素层出不穷，对井下的工作着被影响很大，这就要求井下的工作设备要具有很强的抗干扰 能力，使设备工作受环境的影响最小化，pic的出现就是解决了这个问题，它具有抗干扰 能力强，编程简单，实行无触点控制，使井下工作更加安全。1.5.2 plc的主要特点：1、可靠性高，抗千扰能力强。为了保证plc能在工业环境下可靠工作，在设计和生产过程屮采取了一系列硬件和软 件的抗干扰措施，主要有以下几个方面：1）隔离，这是抗干扰的主耍措施致之一。2）滤波，抗干扰的另一个主要措施。3）对plc的内部电源采取了屏蔽，稳压，保护等措施

23、，以减少外界千扰，保证供电 质量。输入/输出电源相互独力，以避免电源之间的干扰。4）内部设置了连锁，环境检测与诊断等电路，一旦发现故障或程序循环时间超过了 警戒吋钟wdt规定的吋间，立即报警，一保证cpu可靠丄作。5）利用系统软件定期进行系统状态，用户程序，工作环境和故障检测，并釆取信息 保护和恢复措施。6）采用密封尘，抗振的外壳封装结构，以适应工作现场的恶劣环境。2、可实现三电一体化。3、体积小，质量轻，功耗低。其结构紧密，坚固，体积小巧，易于装入其他机械设备内部，实现机电一体化的理想 设备。1.5.3 plc的规格fpo冇cioc32多种规格，其型号中后缀为r，t,三种它们的含义是；k是继

24、电器输出型，t是npn型晶体管输出型，p是pnp型晶体管输出型。除主控单元外，还可加1/0扩展模块，扩展模块也有e8e32多种规格。fp0可单台使用，也可多模块组合，最多可增加3个扩展模块。i/o点从最小10点至最大128点， 用户可根据自己的需要选取适合的组合。fp0机型可实现轻松扩展，扩展单元不需要任何 电缆即可直接连接到主控单元上。1 .运行速度fp0的运行速度在同类产品屮是最快的，每个基本指令执行速度为0.9us。500步的 程序只需0. 5ms的扫描时间。还可读取短至50 u s的窄脉冲，即fp0宥脉冲捕捉功能.2程序容量fp0具有5000步的大容量内存及大容量的数据寄存器，可用于复

25、杂控制及大收据量控制.3特殊功能fp0其备两路脉冲输出功能，可单独进行运动位置控制，互不干扰。其备双相.双通道 高速计数功能。向时拥冇双相双频高速计数功能。此外，fp0具备pwm (脉宽调制)输出功 能，利用它可以很容易地实现温度控制。而且该p丽脉冲还可用来直接驱动松下电工微型 变频器vf0构成小功率变频调速系统。4 .通信功能fp0可经rs232 口直接连接调制解调器，通信时若选用“调制解调器”通信方式，则 fp0可使用at命令自动拨号，实现远程通信。如果使用cnet通信单元，还可将多个 fp0争元连接在一起构成分布式控制m络。松下电工的各种编程工具软件适用于任何fp系列可编程控制器，所以也

26、可用于fp0。 而且，由于fp0的编程工具接口是ks232c,所以连接个人电脑仅4需一根电缆，不需适配 器。5 .其他性能fp0维护简竿，程序内存使用eepr0m，无需备用电池；此外，fp0还增加了程序运行过 程中的重写功能。xxxxxxxxxxxnnxn学院毕业设计说明书（论文）第二草plc编程及有关指令2. 1 plc的定义及结构国际电工委员会（iec）于1987年对plc定义如下。plc是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有储存器、 可以编制程序的控制器。它能够储存和执行指令，进行逻辑运算、顺序控制、定吋、记数 和算术等操作，并通过数字式和模拟式的输入输!li，

27、控制各种类型的机械和生产过程。plc 及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一体、易丁扩展其功能的原则设计。 .可编程控制器（plc）2. 1. 1 plc的基本结构目前plc生产厂家很多，产品结构也各不相同，但其基木组成部分大致类似。plc采用 了典型的计算机结构，主要包拈cpu. ram. rom和输入输出接口电路等。芄内部采用总线结 构进行数据和指令的传输。如果把plc看作一个系统，该系统由输入变量.plc.输出变量组 成。外部的各种开关信号.模拟信号以及传感器检测的各种信号均为plc的输入变量，它们 经plc外部输入端子输入到内部寄存器中，经plc |a）部逻辑运算或其他各种

28、运算处理后送 到输;ii端了，它们plc的输出变量。由这些输出变量对外围设备进行各种控制。这里可以 把plc看作一个屮间处理器或变换器，它将输入变量变换为输出变量。下而结合plc基本结构介绍各部分的作用：cpu是中央处理器（centre processing unit）的英文缩写。它作力整个plc的核心， 起着总指挥的作用。它主耍完成-下功能：a. 将输入信号送入plc中存储起来。b. 按存放的先后顺序取出用户指令，进行编译。c. 完成用户指令规定的各种操作。d. 将结果送到输出端。e. 响应各种外围设备（如编程器，打印机等）的请求。f. i nijplc中所用的cpu多为单片机，在高档机中现

29、已采用16位甚至32位cpu处 理器。2. 1.2存储器plc内部存储器冇两类：一类是ram （即随机存取存储器），可以随吋由cpu对它进行 读出.写入；另一类是rom （即只读存储器），（tu只能从屮读取而不能写入。ram主要用来 存放各种暂存的数据.中问结果及用户程序。rom主要用来存放监控程序及系统内部数据， 这些程序出厂时叫化在kom芯片屮。2.1.3输入输出接口电路它起着plc和外围设备之间传递信息的作用。为了保证plc可靠的工作，设计者在plc 的接口电路上采取了不少措施。八.输入端采用光电耦合电路，它可以大大减小电磁干扰。b.输出也采用光电隔离电路，并分为三种类型：继电器输出型.

30、晶闸管输出型和晶管输岀型，这使得plc可以适合各种用户的不同要求。2.1.4电源plc电源是指将外部交流电经整流.滤波.稳压转换成满足plc中cpu.存储器.输入输出 接口等内部电路工作所需要的直流电路或电源模块。为避免电源间干扰，输入输出接口电 路的电源回路彼此相互独立。2.1.5编程工具编程工具是plc最重要的外围设备，它实现了与plc的联系对话。用户利用编程工具 不但可以输入.检查.修改和调试用户程序，还可以监视plc的工作状态.修改内部系统寄存器的设置参数以及敁示错误代码等。变成能工具分w种，一种是手持编程器，只需通过编 程电缆与plc相接即可使用；另一种是带冇plc专用工具软件的计算

31、机，它通过ks232通 信口与plc连接，若plc用的是rs232通信口，则须另加适配器。2.1.6 plc的工作原理plc虽其宥微机的许多特点，但它的工作方式却与微机宥很大不同。微机一般采用等 待命令的工作方式，而plc则采用循环扫描工作方式。在plc中用户程序按先后顺序存放。2. 1.7 i/o设备选择设计plc控制系统需先分析机床设备的工艺流程，明确控制任务和0的，设置执行元气 件及转换主令器件.将plc的输入输出设备确定下来，搞清哪些主令信号和检测信号是plc 的输入，输出外电路有哪些执行元件，哪些是plc的输山，哪些控制可以不进入plc程序，在外 电路里解决，plc 共需耍多少个i/

32、o点等。1) 输入部分：操作方式转换开关：s 手动开关：按钮开关sb 位置监测元件：行程开关sq2) 输出部分：磁阀dt传送带阀k1报警信号灯h当手动自动选择开关s17选择手动时，自动启动按扭s12不起作用，这吋继电器k3通电，用来控制各个动作的手动按扭，具体见下图。手动和自动动作互锁，即继电器k2和 继电器k3互锁。xxxxxxxxxxxnnxn学院毕业设计说明书（论文）100 401取放原位取蛊到105 40b 407 410 411 412 4135010150b5101112 513comf1-40mr430431432433434435436437530531532533545355

33、36537c»fov报赘s1lls9llul:it压益移位送盖放盖取益送料传送带411:li推拉压盖移位送盖放盖取益送料（图2-2） plc的i/o控制原理图在阁2-2屮，进行手动调整时，k3闭合，任意按一个手动调整按扭均可丌启相应的手 动调整工步。当k3断开时，图3中的所宥手动调整按扭均不起作用。因此方式选择开关 s17进行自动工作方式和手动调整工作方式的转换。进行手动调整时，任意按一个手动调整 按扭均可开扁相应的手动（点动）调整工步。每个开关和按扭的符号和功能如2-1表所示。表2-1幵关和手动调整按扭s1送料点动按扭（第1工位）s2送盖点动按扭（第1工位）s3収盖点动按扭（第1工

34、位）s4放盖点动按扭（第1工位）s5送料点动按扭（第2工位）s6送盖点动按扭（第2工位）s7取盖点动按扭（第2工位）s8放盖点动按扭（第2工位）s9移位点动按扭（第1工位）s10压盖点动按扭（第1工位）s11推料点动按扭（第1工位）s12&动运行启动按扭s13移位点动按扭（第2工位）s14压盖点动按扭（第2工位）s15推料点动按扭（第2工位）s16急停按扭。s17手动tl动选择开关当选择自动运行方式并d动自动运行d动按扭s12吋，k2接通，可编程序控制器plc按照预先编好的用户程序正常运行。2.1.8 plg的主要特点（1）可靠性高.抗干扰能力强为了保证plc能在工业环境下可靠运行，在

35、设计和生产过程屮采取了一系列硬件和软 件的抗干扰措施，主要宥一下几个方面：隔离，这是抗干扰的主要措施之一。plc的输入.输出接口电路一般采用光电耦合器来 传递信号。这种光电隔离措施，使外部电路与内部电路之间避免y电的联系，可有效地抑 制外部干扰袁对plc的影响，同时防止外部高电压$入，减少故障和误动作。滤波，这是抗干扰的另一个主要措施。在plc的电源电路和输入.出电路中设置了 多种滤波电路，用以对高频干扰信号进行宥效抑制。对plc的內部电源还采取了屏蔽.稳压.保护等措施，以减少外界干扰，保证供电质量。 另外使输入输出接口电路的电源彼此独立，以避免电源之间的干扰。内部设置了连锁.环境检测与诊断.

36、watchdog （“看门狗”）等电路，一旦发现故障或程 序循环执行时间超过了警戒时钟wdt规定时间（预示程序进入了死循环）立即报警，以保 证cpu可靠工作。利用系统软件定期进行系统状态.用户程序.工作环境和故障检测，并采取信息保护和 恢复措施。对用户程序及动态工作数据进行电池备份，以保证停电后有关状态或信息不丢失。采用密封.防尘.抗振的外壳封装结构，以适应工作现场的恶劣环境。另外，plc是以 集成电路为基本元件的电了设备，内部处理过程不依赖于机械触点，也是保证可靠性高的 重要原凶；而采用循环扫描的工作方式，也提高了抗干扰能力。通过以上措施，保证了 plc能在恶劣的环境屮可靠地工作，使平均故障

37、间隔吋间（mt bf）指标高，故障修复时间短。目前，mtbf般已达到（45） *10001可实现三电一体化plc将电控（逻辑控制）.电仪（过程控制）.和电结（运动控制）这三电集于一体，可 以方便.灵活地组各种不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。(3) 编程简单、使用方便、控制程序可变、具有很好的柔性。(4) 体积小、重量轻、功耗低。2. 2 plc的指令系统指令就是指挥plc动作的命令，plc的一连串动作实际就是在执行一连串的指令。指令 系统就是指令的集合。各个plc厂家的指令系统是不同的。一个厂家的plc,若是系列不同， 指令系统也是有差别的。指令越丰富，用户编程就越简单和方

38、便。一般指令分为基本指令和功能指令。基本指令的使用较简单，可以完成继电器控制系统的 功能，而功能指令较复杂，可以实现继电器控制系统无法实现的控制耍求。2.2.1 plc相关指令plc指令可分为两大类：基本指令和功能指令。基本指令包括逻辑操作和输出指令，他 们用的很频繁，11在编程器上冇与其对应的键盘。因此输入基本指令吋，只要按下对应的 键即可。功能指令比较丰富，包括有数据处理、运算和控制等方面的指令，但在编程器上 找不到与其对应的键盘。故为使编程器输入程序操作的方便，c系列机为每条功能指令指定 了 一个代码(两位数字)，丼用圆括号括起，放在功能指令的助记符后而，在编程输入功 能指令时，先按“f

39、un”键，再按功能代码即可。1：基本指令 ld、 ld-notld为装载或起始指令。在每一个程序段的开始都要使用它，其作用是把操作数指定的接 点状态(on或off)送结果寄存器，对照继电器概念相当于起用常7t接点。ld-kot也为装载或称起始指令，但起用的是常闭接点。ad、axd-notand是把操作数指定的接点状态与结果寄存器的状态逻辑“与”，在把结果送结果寄存器。 和当于串联常开接点。如图所示图2-1串联常开接点and-kot则是申联常闭接点。如图所不：图2-2串联常闭接点or、or-notor类似于and的分析，但是作逻辑“或”，相当于并联上常开接点。如阁所示:图2-3丼联常开接点or-

40、ont则是并联常闭接点。如图所示：i 20y0c图2-4并联常闭接点0ut、out-notout指令是把结果寄存器的内容写入(输出)到操作数所指定的继电器。它出现在每一个 逻辑的末端。通常用标号：y (数字)组成，如图所示：图2-5 ouy指令and-ld、or-ld它们称“与”和块“或”指令。前者用于两个程序块的串联，肜者用于两个程序块的并联。互锁（分支）和清除互销（分支结束）指令如图所示：图2-6互锁和清除互销指令图y0xoy1iixiy0iinil （02）和ilc （03）总是成对使用。和当于在电路中串入一个总开关 il off,则il和 1lc之间的电路工作均off （既1l和1lc

41、之间的程序段不执行）；但若il 0n,则相当于1l 和ilc不存在（也既il和ilc之间的程序段正常执行）。暂存继电器程序指令控制锁存指令微分指令定时器和计数器指令传送指令移位指令比较指令数制转换指令运算指令2. 3 plc的编程plc是专为工业控制而开发的装置，它的编制和安装任务主要由工厂第一线的电气技术 人员及高级电工承担，因此，plc从结构到系统的设计都尽可能地使用户能够很快地熟练掌 握它的应用技术。目前，plc的编程方法主要有两种：命令语句表达式（指令助记符）和电 气原理图十分相似的梯形图。2.3.1命令语句表达式编程1. 基本格式在许多超小型plc产品屮，没冇crt阁形显示器，用户编

42、制的一系列plc指令语句将 控制逻辑和关系表达出来，并通过简单编程器将指令逐条键入plc内存中。plc的指令与微 机的汇编指令相似，每条指令规定了 plc如何动作。狃然h前不型号的plc指令不同， 但其表达式大致相同。plc指令：操作码+操作数操作码指定执行什么功能操作数指定执行某一功能操作所需耍数据的所在地址及运算结來存在地址2. 编程规则 .程序以指令列安序编制，指令语川的顺序与控制逻辑奋密切关系，随意颠倒、插入 和删除指令都会引起程序出错和逻辑出错。 .操作数必须是所用机器范围内的参数，参数超出元素允许范围将引起程序出错(冇 些plc在键入指令时再宥操作数超出允许范围出错提示功能)。 .

43、命令语句表达式指令编程与梯形图编程相互对应，两者可以互相转换。2.4常用电器元件的选择2.4.1 按钮，刀开关，组合开关，限位开关及自动开关的选择1. 按钮按钮通常是用来短吋接通或断开小电流控制电路的一种主令电器。其选用依据主要是根 据需要的触点对数、动作要求、是否需要带指示灯，使用场合以及颜色等要求。目前，按 钮产品有多种结构型式，多种触点组合以及多种颜色，供不同使用条件选用。例如紧急操 作一般选择蘑菇形，停止按钮采用红色等。其额定电压有交流500v、直流440v，额定电流 为5a。常用的按钮有la2、la10、la19及la20等系列。2. 刀幵关刀开关乂称闸刀，主要用于接通和切断长期工作

44、设备的电源及不经常起动及制、容量小于7.5kw的异步电动机。刀开关选用时，主要是根据电源种类、电压等级、断流容量及 需耍级数。当用刀7t关来控制电动机时，其额定电流要大于电动机额定电流的3倍。3. 组合开关组合开关主要用于电源的引入，所以又叫电源隔离开关。其选用依据是电源的种类， 电压的等级、触头数量以及断容量。当采用组合开关来控制5kw以下容量异步电动机吋， 其额定电流一般为（1.52.5）/n ,接通次数（15 20）次/h,常用的组合开关是hz10系列。4. 限位丌关限位开关主耍用于位置控制或宥位置保护要求的场合。限位开关种类很多，常用的有 lx2、lx19、jlxk1型限位开关以及lx

45、w11、jlxw11型微动开关。选用吋，主要依据机 械位置对开关型式的要求和控制线路对触头数量的要求，以及电流，电压等级来确定型号。5. 断路器由于断路器具冇很好的保护作用，故在电气设计的应用屮越来越多。自动开关的类型 较多，宥框架式、塑料外壳式、限流式、手动操作式和电动操作式。在选用时，主要的特 性要求（几段保护）、分断能力、电网电压类型、电压等级、长期工作负载的平均电流、操 作频繁程度等几方面去确定它的型号。在初少确定断路器的等级或，各级保护动作值的整定还必须注意和上、下级开关保护 特性的i办调配合，从总体上满足系统性保护的耍求。2.4.2 接触器的选择在电器控制线路屮，接触器的使用十分广

46、泛，而艽额定电流或额定控制功率是随使用 条件的不同而变化的，只有根椐不同使用条件去正确选用，才能保证它在控制系统中长期 可靠运行，充分发挥其技术经济效果。接触器分直流和交流接触器两大类，交流接触器主要有cjq及cji0系列。在一般情况下，交流接触器的选用主要依据足接触器主触头的额定电压、电流要求，辅助 触义的种类、数量及其额定电流，控制线圈电源种类、频率与电压，操作频繁程度负载类 型等素。具体选用方法是：主触头额定电流的选择。主触头的额定电流大于、等于负载电流，对于频繁启动，制动与频繁正反转工作情况, 为了防止主触头的烧蚀和过早损坏，应将接触器的额定电流降低一个等级使用主触头额定电压un应大于

47、控制线的额定电压。接触器触点数量、种类应满足控制需要，当辅助触点的对数不能满足要求吋，可用增 设屮间继电器方法来解决。接触器控制线圈的电压种类与电压等级应根据控制线路要求选用。2.4.3 继电器的选择(1)电磁继电器的选用被控制或被保护对象的特性、触头的种类、数量、控制电路的电压、电流、负载性质 等w素。线圈电压、电流应满足控制电路的要求。如果控制电流超过继电器触失额定电流, 可将触头并联使用，也可以采用触头串联使用方法来提高触头的分断能力。时间继电器的选用选用时考虑延时方式、延时范围、延时精度要求、外型尺寸、安装方式、价格因素等。 热继电器的选用对于工作时间较短，停歇时间较长的电动机，以及a

48、长期工作但过载町能性很小的电 动机，可以不设过热保护，除此以外一般电动机都应考虑过载保护。熔断器选择选择的主要内容是艽类型、额定电压、熔断器额定电流等级与熔体额定电流。根据负 债保护特性、断路电流大小、各类熔断器的适用范岡来选用熔断器的类型。额定电压是根 据被保护电路的电压来选择的。熔体额定电流是选择熔断器的关键，它与负载人小、负载性质密切相关。对于负载平 稳、无冲击电流、如照明、信号、电流电路可直接按负载额定电流选取。熔体额定电流的选择还要照顾上下级保护的配合，以满足选择性保护要求，使下一级熔断 器的分段吋间较上一级熔断器熔体的分段吋闹要小，否则将会发生越级动作，扩大停电范 闹。第三章设计部

49、分3.1设计目的与技术3.1.1 设计目的及意义矿井主井装载操作系统性能的好坏是主井生产正常与杏的关键，其闭锁及联锁功能的 可靠性直接影响到主井撒煤量的大小。十三矿主井装载操作系统原采用由plc对皮带、给 煤机、翻板、定量斗及井上下信号传输进行控制的，全部闭锁及联锁关系均由pir内部程 序完成。这套系统自投入运行以来，由于井下环境条件恶劣，水大、淤煤多，经常使plc 出现误动作，导致闭锁及联锁功能失效，向清煤斜下成勾撒煤，对主井生产造成严重威胁, 也造成大量的人力、物力浪费。该设计研究的目的：应用整块式继电器适应恶劣环境能力强的特点，重新设计制作一 套装载操作系统，实现严密的闭锁及联锁功能，确

50、保主井正常生产。经综合比较和实践证明，新系统投入运行后，克服了原系统适应环境能力差、故障点多、 线路复杂、故障率高且难以查找的弊端，既能够确保系统运行稳定可靠，乂能够代替原plc 系统实现严密可靠的闭锁及联锁功能。3.1.2 技术途径和技术关键1. 技术途径：利用整块式继电器作为主耍控制部件；设计各设备2. 闭锁及联锁关系；通过计算和现场安装调试相结合，3. 确定各继电器容量及参数。4. 技术关键：大小容量继电器的配合要符合要求；闭锁及联锁关系要符合现场实际工作状 况；整个系统要满足井下防爆要求。3.2程序开发3.2. 1概述在现代化的煤炭生产过程中，随着采煤技术的不断提高。产量也人大增加，同

51、时工业 的发展对煤的需求暈也有所提升，但是如何来提高井上与井下的连接呢？及吋把井下的产 煤运出来这也是一个很关键的问题，在过去的一段很长时间里，井下的产煤都是靠人工采 出，运出的，这样的生产方式不但很落后，不符合社会生产力发展的要求，同时浪费了大 量的劳动力和财力，且产量也提不上去。随着可编程控制器的应用与推广，使煤炭生产进入了现代化，自动化。使煤炭生产的 程序大大简化，减少了很多不必要的浪费，这种自动化控制不但使用方便，且工作靠受外 界的影响小，这就为煤炭的大规模现代化生产提供了可能性。而矿井提升正是连接井上与井下的纽带，提升系统中的装载系统就更为重要，因为没有 装载系统正常快速的工作，提升

52、系统就不能正常工作，及吋把生产搞上去。十三矿主井装载操作系统原采用由plc对皮带、给煤机、翻板、定量斗及井上下信号传 输进行控制的，全部闭锁及联锁关系均巾plc内部程序完成。这套系统自投入运行以来， 由于井下环境条件较差，水大、淤煤多，经常使plc出现误动作，导致闭锁及联锁功能失 效，向清煤斜下成勾撒煤，对主井生产造成威胁，也造成大量的人力、物力浪费。为彻底改变这种状况，我们对装载操作系统各设备之间的闭锁及联锁关系进行了科学 分析，并结合实际，自行设计制作了一套装载操作系统，不仅方便了现场操作，而ii基本 上杜绝了內清煤斜下大暈撒煤的现象。如图：所示为井不g动装载系统工作示意图xxxxxxxx

53、xxxnnxn学院毕业设计说明书（论文）给媒机1给戏机2 t梂 定斗&o皮带机i o |关钊-ft图3-1井下£1动装载系统工作示意图从图中我们可以清楚的看到，装载系统工作的全过程及工作原理,3.2.2系统工作要求1：定量对箕斗进行装煤（正常运行状态）2：出故障吋h动保护系统，启动实现手动控制 3：处理故障后，手动启动系统3. 2.3工作原理由系统示意图及系统自动控制的要，找出系统的工作原理，根据此原理使系统实现 自动控制。1:在整个系统正常运行时，此系统自动对箕斗进行定量装煤。2：当左箕斗到位时启动左箕斗到位开关，发出信号给翻板传感器，使翻板翻到右侧，满足以上条件吋，定量斗装煤闸门打开。对左箕斗装煤，并开始定量记时，达到定量装煤, 来避免箕斗过载引起故障。3；当右箕斗到位时启动右箕斗到位开关，发出信号给翻板传感器，使翻板翻到左侧， 满足以上条件时，定量斗装煤闸门打丌，对右箕斗装煤，并幵始定量记时，达到定量装煤, 即：來避免箕斗过载引起的故障。4：装载系统正常运行吋，皮带机与给煤机正常运