煤矿井下供电监控系统设计

图4-4程序流程图4.5程序梯形图设计4.5.1压风机梯形图设计煤矿井下压风机的作用是在井下开采煤矿中排风的作用，排出混浊气体排进健康气体从而达到井下空气良好流通，压风机工作原理是压风机内部中有两个类似的转子它们朝着相反的方向运动，将气体挤压成具有一定压力的气体并通过齿轮的连续运动将气体释放，从而达到煤矿井下排风的工作原理。煤矿井下压风机主要用途：（1）增强矿井的抗灾能力，保证矿工的安全健康和正常生产。（2）在煤矿井下排进良好的空气，排出井下各种有害气体和煤尘。（3）建立煤矿井下良好的湿度、风速、温度等环境条件。由此在系统设计过程中对于压风机的控制及监控是非常重要的，它是煤矿井下工人采煤的重要保障，此程序段针对压风机启动及启停，压风机主程序梯形图如图4-5所示。图4-5主程序梯形图4.5.2压风机前轴温度梯形图设计将风机1前轴温度范围0到27648转成0到1.0的标准值保存在临时数据中然后才SCALE-X将0到1.0标准值转成温度测量范围上下限温度，保存在实时数据中，压风机前轴温度程序梯形图如图4-6所示。图4-6压风机前轴温度程序梯形图4.5.3压风机后轴温度梯形图设计将风机1后轴温度范围0到27648转成0到1.0的标准值保存在临时数据中然后才SCALE-X将0到1.0标准值转成温度测量范围上下限温度，保存在实时数据中，压风机1后轴温度程序梯形图如图4-7所示。图4-7压风机后轴温度程序梯形图4.5.4压风机风速程序梯形图设计将风机1风速范围0到27648转成0到1.0的标准值保存在临时数据中然后才SCALE-X将0到1.0标准值转成风速测量范围风速，保存在实时数据中，压风机1风速程序梯形图如图4-8所示。图4-8压风机风速程序梯形图本章小结本章节主要论述了煤矿井上井上中央变电所、地面变电所、采区变电所的监控图，以及压风机供电系统在设计过程中软件控制系统的梯形图与流程图，压风机的程序梯形图又分为压风机主程序的设计和压风机前轴、后轴温度程序的设计以及压风机电流程序的设计。分析了整个电路中的核心，根据设计的要求，对程序的设计流程进行规划，对压风机程序中各部分的梯形图进行展示。

第5章组态仿真与系统调试组态软件是一种专用于对工业系统进行监控的软件。组态软件有可以对数据进行采集和过程控制的特点。在我国工业自动控制领域中占据有利位置，专注于对工业设计的监控和监测，为自动控制企业提供高效稳定可靠的监控功能。组态软件发展前景良好，可以应用于各个领域，应用领域广泛被人们熟知，在国内外供水方面、电力控制方面、化工石油方面都有着不可小视的分量。在设计中由于软硬件的限制与计算机系统版本发生冲突，在实际设计时采用了组态王6.55仿真软件以及博图V14软件进行了设计。5.1博图软件介绍博途V14是专用于编写梯形图的软件，博图属于一种人机交互设备，在工业领域内适用大部分自动化任务，可以进行程序的逻辑编写，满足于用户的不同要求。博图软件程序繁琐，所以在安装中便遇到了诸多麻烦，比如安装包错误、系统不兼容、解锁系统密钥、下载后无法启动等问题。但是经过后来反复尝试研究，最终软件可以稳定运行。打开软件进行使用时又出现了问题，新建立工程选择对应型号的PLC时没办法显示PLC，后来经过不断查阅资料，发现应该以管理员的身份去运行此软件，就会使这个软件合理使用，最后编写输入量与输出量，设计出模拟量，便于将设备之间连通后进行操作控制，博图V14软件图如图5-1所示。图5-1博图V14软件图5.2组态王软件介绍组态王软件是我国具有深远影响的组态软件也是我国第一家组态软件开发公司。组态王有资源管理器式的操作界面，操作更加方便，并提供以我国汉字为关键字的语言支持，操作更加方便，内部提供常用的硬件驱动程序，为专业人士和各界人士在画面设计过程中接入各种硬件需求增添捷径，组态王软件能灵活运用电脑Windows的图形编辑功能，便于构成监控画面，以动画的形式显示接入硬件设备的状态。组态王软件是目前市场最为主要的监控系统软件，它是现代工业自动化控制系统，具有不同于其他监控软件的开放性、良好的适应性、开发周期较短以及应用灵活方便等优点。组态王软件可以编辑趋势曲线图、绘制报警画面等，方便工作人员在操作过程中生成各类报表。组态王软件内部的监控区域连接控制区域实现对设计现场的监控与监测，针对煤矿井下安全供电系统进行数据、动画、画面三方面的设计。5.3设计过程煤矿井下压风机系统的软件仿真设计步骤如下所示：1．启动浏览器，新建工程，新建工程界面图如图5-2所示。图5-2新建工程界面图2．定义设备：选择S7-1200PLC型号，建立连接，选择仿真PLC界面图如图5-3所示。图5-3选择仿真PLC界面图3.变量定义：完成所有想到的变量定义，对于没有想到的后面设计过程遇到再定义，新建变量界面图如图5-4所示。图5-4新建变量界面图4．画面绘制：完成各种需要画面的绘制，绘制压风机主界面图如图5-5所示。图5-5绘制压风机主界面图5．动画连接：程序编写及其动画连接，物体动画连接界面图如图5-6所示。图5-6物体动画连接界面图6.管线连接：管线的动画连接，管线动画连接界面图如图5-7所示。图5-7管线动画连接界面图7.信息窗口：信息窗口界面图如图5-8所示。图5-8信息窗口界面图5.4系统运行调试本设计采用四个压风机在开采煤矿中工作，按下开关按钮，压风机开始工作，将空气压缩成具备一定压力的气体，该气体连接到气动设备上，使之工作运转。控制压风机启停以排除井下各种有害气体，创造良好的湿度、温度、风速等气候条件，增强矿井的抗灾能力，保证矿工的安全健康和正常生产。在完成压风机系统的设计后，点击开关按钮就能实现系统的运行仿真，该系统实现压风机工作运行的过程如图5-9所示。图5-9压风机正在工作界面图本章小结本章对系统的软件部分即仿真做了设计与调试，将实物无法完成的设计反映到计算机上，通过计算机对系统进行模拟，发现设计中的不足之处，对其进行修正，使系统的开发不受PLC硬件的制约，对结果显而易见，增强了设计的灵活性。

结论本文利用PLC对煤矿井下供电压风机系统的逻辑控制与调节。本系统在设计运行中调试成功，为煤矿井下安全供电监控系统的生产起到了必要作用，整体系统操作简单、运行方便、安全可靠，具有良好的发展前景和可实用性。系统在实际应用的过程中，首先，运行压风机开关按钮对压风机工作进行控制并针对压风机工作状态进行实时监控和监测，然后，对地面变电所、中央变电所、采区变电所进行实时监控，最终实现对煤矿井下供电系统监控设计及仿真。在整个监控过程中，如遇到突发状况，画面显示故障报警工作人员可以迅速了解情况及时做出相应措施。本次设计中，首先对设计的要求进行了分析，论证了设计方案，然后确定设计方案以后，对设计的硬件部分进行选型，对设计的原理图，控制流程图进行了设计，在确定了硬件电路部分的设计以后，又对PLC软件的梯形图进行了设计，使其可以成为一个完整的整体，最后利用仿真软件对整个设计进行仿真展示，使其动态化，并且进行系统调试。本次设计仍存在许多需要改进的地方，比如在对井下供电监控方面，如果可以将监控到的供电故障及时排查也融入到本设计中，这样可以提升工作效率，增加工作人员安全。

上位机仿真设计已经越来越多的步入工业自动化的生产之中，解放了大量人力，一定程度上不受硬件的限制，设计思路更灵活，丰富了创新的多样性，大幅缩短了时间，在国内外自动化领域有最佳的使用价值。

致谢四年前我们心怀一腔热血踏进校门的那一刻至今任然浮现在我脑海里，如今三个月时间的毕业设计也快结束了，我们也许留下了很多遗憾，但这三个月的时间了让我整个大学生活充实了许多。 在这次课程设计的撰写中，我得到了许多人的帮助。首先我要感谢我的老师在毕业设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次设计的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计上的难题。再一次感谢所有在设计中帮助过我的良师益友和同学。由于我的能力有限，所以疏漏和错误在所难免，敬请各位老师批评指正，最后祝各位老师身体健康，事事顺心！在此，谨向他们表示最诚挚的谢意。

参考文献[1]廖常初.PLC基础及应用[M].3版.北京：机械工业出版社，2014.[2]王崇林、邹有明主编，《供电技术》，煤炭工业出版社，2001.[3]杨梦达.《煤矿地质学》.北京：煤炭工业出版社，2000.[4]张宝明、陈炎光，《中国煤炭高产高效技术》，徐州：中国矿业大学出版社，2001.[5]吕鹏飞，基于组态技术的煤矿监控软件设计的研究，《工况自动化》，2005.[6]王晓平．可程序控制器系统开发导航．人民邮电出版社，2010：90-93.[7]工厂常用电气设备手册编写组．工厂常用电气设备手册（第1版）．水利电力出版社，2007：56-98.[8]苗红蕾．浅析单片机与PLC的异同．邢台技师学院，2008：34-89.[9]霍小平．可编程控制器的应用及使用．

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