礦山機(jī)電畢業(yè)論文(含外文翻譯)煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　Mine tape transport equipment AND electrical control system design</p

2、><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 礦山機(jī)電 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p>

3、<p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共46頁(其中：外文文獻(xiàn)及譯文20頁)圖紙共1張</p><p><b>　　遼寧工程技術(shù)大學(xué)</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)生誠信承諾保證書</p><p>　　本人鄭重承諾

4、：《 》畢業(yè)</p><p>　　設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容真實(shí)、可靠，系本人在 指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立完成。如果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人承擔(dān)全部責(zé)任。</p><p><b>　　學(xué)生簽名：</b></p><p>　　年 月 日</p>

5、<p><b>　　遼寧工程技術(shù)大學(xué)</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師誠信承諾保證書</p><p>　　本人鄭重承諾：我已按學(xué)校相關(guān)規(guī)定對(duì) 同學(xué)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的選題與內(nèi)容進(jìn)行了指導(dǎo)和審核，確認(rèn)由該生獨(dú)立完成。如果存在弄虛作假、抄襲的情況，本人承擔(dān)指導(dǎo)教師相關(guān)責(zé)任。</p><p>&

6、lt;b>　　指導(dǎo)教師簽名：</b></p><p>　　年 月 日</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　膠帶運(yùn)輸設(shè)備是以膠帶兼做牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)的一種連續(xù)動(dòng)作式運(yùn)輸設(shè)備。隨著我國煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，膠帶運(yùn)輸設(shè)備的電氣控制在煤礦高效生產(chǎn)中所占的地位越來越重要，對(duì)煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化控

7、制、人性化管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控勢(shì)在必行。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)題目是煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)備的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。因此，設(shè)計(jì)方案以主斜井膠帶輸送機(jī)為背景，通過對(duì)膠帶型號(hào)、膠帶輸送機(jī)型號(hào)的確定，隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)的確定，變頻器選型和PLC軟件、硬件的設(shè)計(jì)，進(jìn)行膠帶輸送機(jī)的電氣化控制，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械化流程作業(yè)。</p><p>　　文中首先介紹了此次設(shè)計(jì)的目的和意義，根據(jù)煤礦運(yùn)輸設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)的功能和安

8、全生產(chǎn)工藝要求，確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案和膠帶運(yùn)輸設(shè)備選型。其次，以總體設(shè)計(jì)方案為基礎(chǔ)，選擇西門子S7-300系列PLC對(duì)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和硬件選型，其中包括PLC模塊配置和外部接線、梯形圖程序設(shè)計(jì)等。最后，電氣控制系統(tǒng)整體調(diào)試并編制技術(shù)文件。</p><p>　　關(guān)鍵詞：膠帶輸送機(jī)；電氣控制系統(tǒng)；PLC</p><p><b>　　Abstract</b><

9、;/p><p>　　Tape transport equipment is also offering a traction mechanism and tape loading mechanism of continuous-action transport equipment. With the rapid development of China's coal industry, transport e

10、quipment, electrical tape control in the high share of coal production becoming more and more important, the coal mine belt transportation equipment intelligent control, humane management, real-time monitoring is imperat

11、ive .</p><p>　　The topic is the electrical control system design Coal tape transport equipment design. Therefore, the design to the main inclined belt conveyor as the background, by determining the type of t

12、ape and belt conveyor models，determining the flameproof three-phase asynchronous motors, inverter selection and PLC software, hardware design, conduct Electrical control belt conveyor, and ultimately mechanized process o

13、perations.</p><p>　　This paper introduces the purpose and significance of the design, according to the coal mine transport devices must achieve the functions and safety requirements of the production process

14、 to determine overall system design and tape transport equipment selection. Secondly, the overall design is based on selection of Siemens S7-300 series PLC electrical control system software design and hardware selection

15、, including the PLC module configurations and external wiring, the ladder program design. Fin</p><p>　　Key words：Belt Conveyor；Electrical Control System；PLC</p><p><b>　　目錄</b></p&

16、gt;<p><b>　　1 緒論1</b></p><p>　　1.1 煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)發(fā)展綜述1</p><p>　　1.1.1 煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀1</p><p>　　1.1.2 煤礦膠帶輸送機(jī)電氣控制存在的主要問題1</p><p>　　1.1.3 國

17、內(nèi)膠帶輸送機(jī)電氣控制的主要研究趨勢(shì)2</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的和意義3</p><p>　　2 煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)備介紹4</p><p>　　2.1 課題背景介紹4</p><p>　　2.2 膠帶運(yùn)輸設(shè)備構(gòu)成和各項(xiàng)參數(shù)4</p><p>　　2.2.1 輸送帶4</p>

18、;<p>　　2.2.2 驅(qū)動(dòng)裝置5</p><p>　　2.2.3 拉緊裝置6</p><p>　　2.2.4 制動(dòng)裝置6</p><p>　　3 煤礦膠帶輸送機(jī)電氣設(shè)備概述8</p><p>　　3.1 電動(dòng)機(jī)選型及其特性8</p><p>　　3.1.1 電動(dòng)機(jī)型號(hào)確定8&l

19、t;/p><p>　　3.1.2 電動(dòng)機(jī)使用條件8</p><p>　　3.1.3 三相異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性8</p><p>　　3.1.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性10</p><p>　　3.1.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性11</p><p>　　3.1.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能12<

20、/p><p>　　3.2 減速器概述13</p><p>　　3.3 變頻器選型設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.3.1 變頻器的工作原理13</p><p>　　3.3.2 變頻器的選擇14</p><p>　　4 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與PLC硬件選型18</p><p>　　4.

21、1 膠帶輸送機(jī)電氣控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.2 SIMATIC S7-300 PLC簡介20</p><p>　　4.3 S7-300的硬件選型20</p><p>　　4.3.1 CPU的選擇21</p><p>　　4.3.2 數(shù)字量輸入模塊選擇22</p><p>　　4.

22、3.3 數(shù)字量輸出模塊選擇25</p><p>　　4.3.4 模擬量輸入模塊選擇28</p><p>　　4.3.5 電源模塊選擇31</p><p>　　4.3.6 PLC各模塊型號(hào)32</p><p>　　4.3.7 操作臺(tái)的設(shè)計(jì)32</p><p>　　5 PLC軟件程序設(shè)計(jì)33<

23、/p><p>　　5.1 PLC工作方式34</p><p>　　5.2 PLC控制方案35</p><p>　　5.3 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)36</p><p>　　5.3.1 啟動(dòng)和停止程序設(shè)計(jì)36</p><p>　　5.3.2 過載保護(hù)程序設(shè)計(jì)39</p><p>　　6

24、故障監(jiān)控及傳感器概述41</p><p>　　6.1 跑偏41</p><p>　　6.1.1 輸送帶跑偏的基本規(guī)律和原因41</p><p>　　6.1.2 輸送帶跑偏的監(jiān)控41</p><p>　　6.2 打滑41</p><p>　　6.2.1 打滑的原因41</p><

25、p>　　6.2.2 打滑的檢測41</p><p>　　6.3 堆煤42</p><p>　　6.4 煙霧42</p><p>　　6.5 拉線急停42</p><p>　　6.6 高溫43</p><p>　　6.7 縱撕43</p><p><b>　

26、　7 總結(jié)44</b></p><p><b>　　致謝45</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)46</b></p><p><b>　　附錄A47</b></p><p><b>　　附錄B57</b></p>

27、;<p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)發(fā)展綜述</p><p>　　1.1.1 煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀</p><p>　　煤礦運(yùn)輸設(shè)備對(duì)煤礦的高效生產(chǎn)有非常重要的作用。首先，膠帶運(yùn)輸?shù)木€路很長，巷道條件有限，并且大部分利用繼電器來控制，如果發(fā)生故障，整個(gè)

28、煤礦生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)將會(huì)處于癱瘓的狀態(tài)，嚴(yán)重影響煤礦的效益。其次，膠帶輸送設(shè)備輸送距離一般都在幾百米以上，對(duì)于各項(xiàng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測顯得尤為重要，為保證運(yùn)輸系統(tǒng)的安全和提高運(yùn)輸效率，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控是現(xiàn)代礦井運(yùn)輸急需的一項(xiàng)技術(shù)。最后，礦井膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)有分布廣、控制要求高和監(jiān)控信息分散等特點(diǎn)，隨著不斷擴(kuò)大的礦井生產(chǎn)規(guī)模和不斷提高的技術(shù)要求，原先的繼電器控制已經(jīng)無法滿足煤礦正常生產(chǎn)的需要，因此，對(duì)膠帶運(yùn)輸設(shè)備的電氣控制提出了更嚴(yán)格的要求。</p&

29、gt;<p>　　從2012年以來，煤價(jià)不斷下跌，供需不平衡加劇了煤炭市場的競爭，如何生存成為許多煤礦的首要任務(wù)，降低成本是最有效、也是最直接的方式。而實(shí)現(xiàn)膠帶運(yùn)輸設(shè)備的自動(dòng)化、智能化、信息化控制是降低噸煤成本的必要途徑，因而，煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。伴隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、通訊技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)的急速發(fā)展，煤礦實(shí)現(xiàn)智能化有了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，有的礦井已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從綜采工作面、主煤流運(yùn)輸?shù)捷o助運(yùn)輸、礦井提升和

30、井下供電、排水等方面都建立在智能化控制基礎(chǔ)上面。近年來，以PLC為控制核心，以及變頻器等設(shè)備的自動(dòng)化控制的工業(yè)應(yīng)用已越來越普遍，使得煤礦工作面的成套機(jī)電一體化的設(shè)備的智能程度、可靠程度和穩(wěn)定程度得到大幅度提升。</p><p>　　1.1.2 煤礦膠帶輸送機(jī)電氣控制存在的問題</p><p>　　膠帶運(yùn)輸設(shè)備的電控系統(tǒng)是整個(gè)礦井實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化控制的重要部分。目前，膠帶輸送機(jī)的電氣控制

31、存在的問題主要有：</p><p>　　1）膠帶運(yùn)輸設(shè)備中的電機(jī)、制動(dòng)裝置、減速裝置、皮帶運(yùn)行故障的檢測相互獨(dú)立，對(duì)膠帶輸送機(jī)的可靠性和高效率有較大的影響。</p><p>　　2）發(fā)生故障時(shí)，不能較為準(zhǔn)確的顯示出故障發(fā)生位置，甚至，有時(shí)會(huì)發(fā)生誤報(bào)現(xiàn)象，對(duì)礦井生產(chǎn)造成很大的隱患。</p><p>　　3）膠帶輸送機(jī)的各種信息不能較好的和礦井整體控制系統(tǒng)共享，監(jiān)控系統(tǒng)

32、不規(guī)范，無法實(shí)現(xiàn)無人值守。</p><p>　　1.1.3 國內(nèi)膠帶輸送機(jī)電氣控制的主要研究趨勢(shì)</p><p>　　目前，我國膠帶輸送機(jī)的技術(shù)水平有了明顯的提高。礦用功率大、距離長的膠帶輸送機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的研究與新產(chǎn)品的開發(fā)有一個(gè)很大的提高。如大傾角帶式輸送機(jī)成套設(shè)備和高產(chǎn)高效的工作面可伸縮膠帶輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國內(nèi)空白，對(duì)于膠帶輸送機(jī)的電控關(guān)鍵技術(shù)及其主要的組成部分進(jìn)行了理論分析與產(chǎn)品研發(fā)

33、。研制成功了多種軟啟動(dòng)與電控裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置。</p><p>　　但是，我們必須清醒的看到，我國的膠帶輸送機(jī)與國外同行業(yè)先進(jìn)技術(shù)之間，仍存在很大的距離。工信部規(guī)劃司司長指出，目前國內(nèi)膠帶輸送機(jī)的智能控制與自動(dòng)控制水平與國外同行有15到20年的差距，要迎頭趕上顯然非一朝一夕之功可及。在“十二五規(guī)劃”中也提出了將大力發(fā)展裝備制造業(yè)的集成控制、智能控制與自動(dòng)控制，國內(nèi)膠帶輸送機(jī)的主要發(fā)展方向?yàn)椋?/p>

34、</p><p>　　1）作為自動(dòng)化控制的核心裝置PLC，對(duì)其分析速度與存儲(chǔ)容量的要求是越來越高，而體積和能耗的要求則越來越小。因此，在進(jìn)行煤礦相關(guān)類設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該選用性能足夠滿足的可編程的控制器。</p><p>　　2）目前煤礦的綜合自動(dòng)化水平越來越高，不同設(shè)備之間的通訊成了必不可少的控制手段，尤其是對(duì)于新開發(fā)的集成化控制系統(tǒng)，更需要有良好的通信功能，其中，最重要的是PLC

35、的通信模塊要便于控制網(wǎng)絡(luò)連接以及具有良好的開發(fā)信與通用的接口技術(shù)。</p><p>　　3）加強(qiáng)對(duì)膠帶輸送機(jī)傳感器的研究，在進(jìn)一步提高礦用輸送機(jī)傳感器穩(wěn)定性和可靠性的同時(shí)，大力發(fā)展傳感器的智能化、集成化、數(shù)字化，使得傳感器能夠精確的對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行檢測、自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)診斷、自動(dòng)校正等。</p><p>　　4）提高礦用膠帶輸送機(jī)的集成化和智能化控制，在各種工況下，皮帶輸送機(jī)的運(yùn)行速度能自動(dòng)的

36、分析現(xiàn)場，迅速的對(duì)各種故障進(jìn)行診斷，對(duì)將要發(fā)生的故障進(jìn)行超前干預(yù)。</p><p>　　5）盡快指定一體化的膠帶輸送機(jī)智能化控制標(biāo)準(zhǔn)和通用規(guī)范。我國的煤礦膠帶輸送機(jī)的控制選型、接口技術(shù)和通信標(biāo)準(zhǔn)都屬于不同廠家自己的選型多樣化，沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　6）采用先進(jìn)的控制和通信技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用于皮帶輸送機(jī)的技術(shù)改造當(dāng)中，提高電控系統(tǒng)的先進(jìn)性。</p><p&

37、gt;　　7）建立煤礦膠帶輸送機(jī)基于網(wǎng)絡(luò)的大型、開放式和分布式電控系統(tǒng)，形成輸送面的生產(chǎn)綜合調(diào)度、過程控制流程和膠帶輸送機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測以及故障診斷，從而提高輸送面的運(yùn)</p><p>　　輸效率和輸送面的安全等級(jí)。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的以及意義</p><p>　　膠帶輸送機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、刮板機(jī)、采煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和液壓支架并稱為煤礦高效運(yùn)轉(zhuǎn)的“六機(jī)一架

38、”。其中，皮帶輸送機(jī)作為煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的設(shè)備，它的效率直接決定礦井運(yùn)輸設(shè)備的使用率。在煤礦井下的惡劣環(huán)境中，膠帶輸送機(jī)非常容易出現(xiàn)各類故障，如果采用人工控制，不僅容易操作失誤，造成設(shè)備損壞，甚至造成人員出現(xiàn)傷亡，給煤礦帶來嚴(yán)重的損失。尤其是近年，煤礦市場持續(xù)低迷，對(duì)煤礦的生產(chǎn)效益造成很大的壓力，因此，實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)的智能化和自動(dòng)化控制意義十分重大。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)的高速發(fā)展，可編程控制器已經(jīng)十分廣泛應(yīng)用在幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域，它

39、的應(yīng)用范圍大、功能齊全、使用簡捷使其成為當(dāng)代工業(yè)發(fā)展的重要支柱之一。為提高煤礦生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效率，降低煤礦生產(chǎn)成本，加快煤礦經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)根據(jù)井下膠帶輸送機(jī)的工藝要求與控制要求，設(shè)計(jì)采用西門子S7-300系列PLC。采用PLC對(duì)膠帶運(yùn)輸設(shè)備電氣控制系統(tǒng)具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：較高的可靠性、齊全的I/O接口、應(yīng)用靈活、通用性好、編程簡捷，使用方便、完善的診斷功能、接線極其簡單、工作量極少、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化。因此，PLC在

40、機(jī)電一體化設(shè)備中應(yīng)用很廣泛。</p><p>　　2 煤礦膠帶運(yùn)輸設(shè)備介紹</p><p>　　2.1 課題背景介紹</p><p>　　集團(tuán)公司某煤礦是年產(chǎn)300萬噸的大型礦井，采用膠帶式輸送機(jī)為主要運(yùn)輸方式，原煤從井底煤倉通過主斜井膠帶式輸送機(jī)運(yùn)至地面。本次課題以主斜井膠帶式輸送機(jī)為對(duì)象，對(duì)其電控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。膠帶式輸送機(jī)的使用環(huán)境惡劣且為連續(xù)工作制，其工藝

41、流程圖如圖2-1所示：</p><p>　　圖2-1 主斜井膠帶輸送機(jī)簡單工藝圖</p><p>　　Figure 2-1 Main Shaft Belt Conveyor simple process diagram</p><p>　　2.2 膠帶運(yùn)輸設(shè)備構(gòu)成和各項(xiàng)參數(shù)</p><p>　　膠帶輸送機(jī)俗稱“皮帶機(jī)”，是用無極撓性輸送帶運(yùn)

42、送散狀物料的輸送設(shè)備。它不僅應(yīng)用于煤礦井下的采掘工作面與大巷運(yùn)輸，而且還應(yīng)用于地面選煤系統(tǒng)運(yùn)輸，特別還應(yīng)用于主斜井提升。帶式輸送機(jī)的整體結(jié)構(gòu)主要包括這幾個(gè)主要部分：輸送帶、托輥與機(jī)架、驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒、拉緊裝置、和制動(dòng)裝置。在運(yùn)行時(shí)，膠帶通過機(jī)頭滾筒、傳動(dòng)滾筒以及機(jī)尾換向滾筒進(jìn)而形成一個(gè)循環(huán)工作過程。上下兩股輸送帶都支撐在托輥上方。拉緊裝置張緊輸送帶。鋼絲繩牽引的帶式輸送機(jī)的下段輸送帶可以同時(shí)運(yùn)送人員。下面簡單介紹此次設(shè)計(jì)對(duì)象膠帶輸送機(jī)各

43、主要部分參數(shù)。</p><p>　　2.2.1 輸送帶</p><p>　　輸送帶是輸送機(jī)的關(guān)鍵組成部分。輸送帶貫穿輸送機(jī)的全長，為機(jī)身長度的2倍，輸送帶的使用量次數(shù)多，價(jià)格也很高，在輸送機(jī)的成本中占很大一部分。輸送帶有分層式織物芯輸送帶、整芯阻燃輸送帶、鋼絲繩芯輸送帶、鋼絲繩牽引輸送帶等。</p><p>　　由于現(xiàn)在國內(nèi)使用的輸送帶多為膠帶，結(jié)合實(shí)際情況，本設(shè)

44、計(jì)選擇ST3500鋼絲繩芯輸送帶，輸送帶寬度1.4M，每米質(zhì)量為45KG，縱向拉伸強(qiáng)度3500N/mm。</p><p>　　鋼絲繩芯輸送帶是以細(xì)鋼絲繩做帶芯，外加覆蓋膠而制成的新型膠帶，它的特點(diǎn)是拉伸強(qiáng)度大、抗沖擊性較好、壽命長、使用伸長小、成槽性好、耐曲撓性好、接頭壽命長、輸送機(jī)滾筒小、破損后容易修補(bǔ)、適用于長距離大運(yùn)量輸送，尤其適用于礦井大巷運(yùn)輸及主斜井提升。</p><p>　　2

45、.2.2 驅(qū)動(dòng)裝置</p><p>　　驅(qū)動(dòng)裝置由驅(qū)動(dòng)單元（電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器）和驅(qū)動(dòng)滾筒構(gòu)成，其作用是給膠帶輸送機(jī)的正常運(yùn)行提供牽引力。</p><p>　　1）驅(qū)動(dòng)裝置的布置形式</p><p>　　按驅(qū)動(dòng)裝置的布置位置可分為機(jī)頭驅(qū)動(dòng)、機(jī)尾驅(qū)動(dòng)和中間多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)三種。</p><p>　　按驅(qū)動(dòng)滾筒的數(shù)量可以分為單滾筒、雙滾筒及多滾筒驅(qū)

46、動(dòng)三種。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)運(yùn)輸功率為900t/h，運(yùn)輸傾角為10°向上運(yùn)輸，因此，選用機(jī)頭部雙滾筒分開驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)方式如圖2-2</p><p>　　圖2-2頭部雙滾筒分別驅(qū)動(dòng)方式</p><p>　　Figure 2-2 double drum head were driven approach</p><p>　　1—

47、電動(dòng)機(jī)；2—聯(lián)軸器；3—減速器；4—驅(qū)動(dòng)滾筒；5—機(jī)尾換向滾筒</p><p>　　機(jī)頭部雙滾筒驅(qū)動(dòng)特點(diǎn)：采用階梯式布置，對(duì)巷道高度有要求，但是可以減少橫向占用空間。</p><p><b>　　2）滾筒</b></p><p>　　滾筒是帶式輸送機(jī)各部分組成中非常重要的一個(gè)部件，有傳動(dòng)滾筒以及改向滾筒兩大類：傳動(dòng)滾筒作用是將電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞到皮

48、帶上，改向滾筒包括用于輸送帶在輸送機(jī)端部的改向、增加傳動(dòng)滾筒圍包角的導(dǎo)向和拉緊裝置的導(dǎo)向。本設(shè)計(jì)選取滾筒直徑為1.4M，采用菱形花紋橡膠覆面。根據(jù)計(jì)算得：</p><p>　　傳動(dòng)滾筒牽引力W=322.3KN</p><p>　　傳動(dòng)滾筒所需力矩T=226kN·M</p><p>　　2.2.3 拉緊裝置</p><p>　　皮帶

49、輸送機(jī)的正常運(yùn)行要求輸送帶有一定程度的拉緊力。拉緊裝置按其作用可以分為重錘式、固定式、自動(dòng)拉緊和螺桿式等四類</p><p>　　設(shè)計(jì)選用自動(dòng)液壓絞車?yán)o裝置，其主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作快，拉緊行程較大，有良好的發(fā)展前途。膠帶輸送機(jī)自動(dòng)張緊系統(tǒng)采用ZYJ系列液壓自動(dòng)張緊裝置，張緊方式為固定絞車＋油缸式，張緊行程較大，非常符合帶式輸送機(jī)的要求。不僅適合煤礦，還可與其它行業(yè)的帶式輸送機(jī)配套。</p><p&

50、gt;　　該張緊系統(tǒng)采用PLC為控制核心，通過軟件實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)的復(fù)雜控制，線路簡潔，控制穩(wěn)定，可靠性高，易于升級(jí)或改造，故障率很低且使用壽命相對(duì)于普通繼電器控制的系統(tǒng)很長，極大的易于檢修?？奢p松實(shí)現(xiàn)與皮帶機(jī)主控系統(tǒng)的通訊聯(lián)機(jī)，所以該系統(tǒng)在近程控制的基礎(chǔ)上又具有遠(yuǎn)程控制的功能，并且伴有欠壓，過流，缺相等保護(hù)功能，操控完善而且方便。</p><p>　　2.2.4 制動(dòng)裝置</p><p>

51、;　　帶式輸送機(jī)在大于6°傾角向下運(yùn)送貨載時(shí)，在電動(dòng)機(jī)停車后，如不進(jìn)行制動(dòng)，貨載就會(huì)在重力作用下繼續(xù)向下滑行，造成機(jī)頭處貨載堆積。若輸送機(jī)向上方運(yùn)輸，在停機(jī)后若不制動(dòng)，同樣會(huì)在貨載重力作用下發(fā)生倒轉(zhuǎn)，造成機(jī)尾處貨載堆積。所以，在有傾角的輸送機(jī)上均應(yīng)安裝制動(dòng)裝置。制動(dòng)裝置的作用通常有兩個(gè)：一是急停，當(dāng)輸送機(jī)發(fā)生故障時(shí)緊急停止輸送機(jī)，迅速制動(dòng)輸送機(jī)：二是正常停機(jī)，輸送機(jī)在滿載或空載停機(jī)時(shí)，能夠安全平穩(wěn)的制動(dòng)住輸送機(jī)。常用的制動(dòng)方式

52、有帶式逆止器、滾柱逆止器、制動(dòng)器等。</p><p>　　設(shè)計(jì)選擇電磁抱閘制動(dòng)器。電磁抱閘制動(dòng)，制動(dòng)力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用在起重設(shè)備上。它安全可靠，不會(huì)因突然斷電而發(fā)生事故。其制動(dòng)控制電路如圖2-3所示，SB1為制動(dòng)器通電開閘按鈕，SB2為制動(dòng)器斷電制動(dòng)按鈕。</p><p>　　圖2-3 電磁抱閘斷電制動(dòng)控制電路</p><p>　　Figure 2-3 electrom

53、agnetic brake power brake control circuit</p><p>　　3 煤礦膠帶輸送機(jī)電氣設(shè)備概述</p><p>　　3.1 電動(dòng)機(jī)選型及其特性</p><p>　　3.1.1 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定</p><p>　　由于煤礦環(huán)境的特殊需要，膠帶輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)大部分都選取三相異步隔爆型電動(dòng)機(jī)。本次設(shè)計(jì)驅(qū)

54、動(dòng)滾筒功率為：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　因此，選擇YB560M1-4型隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)兩臺(tái)，其各項(xiàng)參數(shù)為：電機(jī)功率630KW、額定電壓是6KV、額定電流為73.8A、額定轉(zhuǎn)速1470r/min、功率因數(shù)為0.86、效率95.5%。 </p><p>　　3.1.2 電動(dòng)機(jī)使用條件</p&

55、gt;<p>　　額定電壓：6000V</p><p><b>　　額定頻率：50Hz</b></p><p><b>　　工作制：S1</b></p><p>　　環(huán)境空氣溫度：－20℃～＋40℃</p><p>　　海拔高度：1000m</p><p>　　

56、3.1.3 三相異步電動(dòng)的機(jī)械特性</p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)在額定工況下工作時(shí)，按照規(guī)定的接線的方式，定子、轉(zhuǎn)子中不串聯(lián)電阻和電抗時(shí)機(jī)械特性稱為固有的機(jī)械特性，如圖3-1所示為三相的異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性曲線，從曲線中可以看出，有幾個(gè)特殊的點(diǎn)可以決定電動(dòng)機(jī)特性曲線的變化，這四個(gè)特殊 圖3-1異步電動(dòng)機(jī)的固有機(jī)械特性</p><p>　　的點(diǎn)分別為：

57、 Figure 3-1 inherent mechanical properties of induction motor</p><p><b>　　1）T=0</b></p><p><b>　　n=n0（S=0）</b></p><p>　　為電動(dòng)機(jī)理想空載時(shí)的工作點(diǎn)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為n0

58、=1500r/min。</p><p><b>　　2）T=TN</b></p><p>　　n=nN=1470r/min(S=SN)</p><p>　　為電動(dòng)機(jī)的額定工作點(diǎn)，一般情況下，此時(shí)額定轉(zhuǎn)矩以及額定轉(zhuǎn)差率分別是： </p><p>　　(3-2) </p

59、><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　3）T=Tst，n=0（S=1），為電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)工作點(diǎn)。通常采用以下公式計(jì)算。</p><p><b>　　(3-4)</b></p><p>　　可見，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst和R2、U、X20相關(guān)。當(dāng)定子每相繞組上的電壓出現(xiàn)降低時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩

60、會(huì)隨之減?。划?dāng)轉(zhuǎn)子電阻逐漸增大時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩便會(huì)隨之增大；但是，轉(zhuǎn)子的電抗增大的時(shí)候，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩會(huì)急速減小，這對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備是不需要的。一般情況下，我們把啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩之比：</p><p>　　(3-5) </p><p>　　作為表示異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)能力大小的一個(gè)重要依據(jù)，通常λst=1.0-1.2。因此：</p><p>　　4）T=Tmax,n=nm

61、（S=Sm），是電動(dòng)機(jī)臨界的工作點(diǎn)。通常把最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比：</p><p>　　(3-6) </p><p>　　稱為電動(dòng)機(jī)的過載能力系數(shù)。它表示電動(dòng)機(jī)承受沖擊負(fù)載能力的大小。通常情況下，籠型異步電動(dòng)機(jī)的λm=2.0-2.2。</p><p><b>　　結(jié)合公式3-7得：</b></p><

62、p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，有時(shí)也會(huì)用公式3-7計(jì)算固有機(jī)械特性：</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　3.1.4 三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性</p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性為： </p><p>　　a定子電流大，Ist=(5-7)IN </p><p&

63、gt;　　異步電動(dòng)機(jī)在剛剛通電啟動(dòng)的時(shí)候，因?yàn)檗D(zhuǎn)子處于靜止的狀態(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁場的速度很快，同時(shí)切割轉(zhuǎn)子中導(dǎo)體，因此，轉(zhuǎn)子繞組中會(huì)感應(yīng)出很大的電勢(shì)，從而產(chǎn)生很大的定子電流。</p><p>　　b啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小,Tst=(0.8-1.5)TN </p><p>　　啟動(dòng)時(shí)S=1，轉(zhuǎn)子功率因數(shù)很低，因而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst也不大。</p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性如圖3

64、-2所示：</p><p>　　圖3-2 異步電動(dòng)機(jī)的固有啟動(dòng)特性</p><p>　　Figure 3-2 The inherent characteristics of the asynchronous motor start</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采取變頻啟動(dòng)電機(jī)，剛啟動(dòng)時(shí)，變頻器提供一個(gè)較低的頻率，電機(jī)實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩低速啟動(dòng)，隨著頻率的升高，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)

65、速也會(huì)隨之變大，當(dāng)膠帶速度達(dá)到要求的時(shí)候，變?yōu)槎ㄞD(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)。采用變頻器啟動(dòng)，可以平滑地控制頻率變化范圍和變化時(shí)間，就可以控制電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0，從而實(shí)現(xiàn)籠型異步電動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)啟動(dòng)。其啟動(dòng)方式如圖3-3所示。</p><p>　　圖3-3 三相異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程簡圖</p><p>　　Figure 3-3 schematic phase asynchronous motor during s

66、tartup</p><p>　　3.1.5 三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)特性</p><p>　　三相的異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)方式有反接制動(dòng)、反饋制動(dòng)以及能耗制動(dòng)三種方式。它們特點(diǎn)是利用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的方向相反，來達(dá)到制動(dòng)的目的。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采取變頻調(diào)速，因此，只介紹變頻調(diào)速中的制動(dòng)特性。在變頻調(diào)速中，電動(dòng)機(jī)制動(dòng)屬于能耗制動(dòng)。電機(jī)的制動(dòng)是通過緩慢減小變頻器

67、頻率來降低轉(zhuǎn)速的。當(dāng)頻率減小時(shí)，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速減小，但是因?yàn)闄C(jī)械慣性的存在，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速并不改變。但是，由于同步轉(zhuǎn)速比轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)子電流相位會(huì)發(fā)生180°的改變，因此電動(dòng)機(jī)此時(shí)是在發(fā)電。因而，電動(dòng)機(jī)軸上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩會(huì)對(duì)電機(jī)制動(dòng)，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速下降。在這之中，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的電能反饋到直流電路，因?yàn)橹绷麟娐冯娔軟]有辦法消耗掉，在電容上就會(huì)形成“泵生電壓”，使電壓有一個(gè)升高。這個(gè)升高之后的直流電壓對(duì)系統(tǒng)影響很大，會(huì)損害各部分器件。所

68、以，必須提供一條可以放電的回路，把電路中的電能釋放掉。所以，根據(jù)能量守恒定律，電機(jī)制動(dòng)過程中所消失的動(dòng)能，是通過電機(jī)產(chǎn)生電能后，最后消耗在直流電路中。因此說電機(jī)的制動(dòng)方式為能耗制動(dòng)。如圖3-4所示，當(dāng)頻率降低，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變小時(shí)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從a平移至b，產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并和負(fù)載轉(zhuǎn)矩一同作用使電動(dòng)機(jī)減速至0，制動(dòng)的后階段，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨著轉(zhuǎn)速的減小也會(huì)迅速減小，能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)制動(dòng)。</p><p>　　圖3-4 能耗制動(dòng)時(shí)

69、機(jī)械特性</p><p><b>　　窗體頂端</b></p><p>　　Figure 3-4 Dynamic braking mechanical properties</p><p><b>　　窗體底端</b></p><p>　　3.1.6 三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能</p>

70、<p>　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與交流電源頻率成正比關(guān)系，當(dāng)交流電源頻率由小變大時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之變大。只要平滑地控制頻率的變化范圍和變化時(shí)間，就可以控制電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速n0，從而實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速籠形異步電動(dòng)機(jī)，這個(gè)就是變頻調(diào)速的基本原理。在實(shí)際應(yīng)用中，需要在調(diào)節(jié)定子頻率f1的同時(shí)，還要調(diào)節(jié)定子電壓U1，通過U1和f1的協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)不同類型的變頻調(diào)速，變頻調(diào)速機(jī)械特性曲線圖如圖3-5所示。</p><p>　　圖

71、3-5 三相異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速機(jī)械特性</p><p>　　Figure 3-5 three-phase induction motor frequency control mechanical properties</p><p>　　3.2 減速器概述</p><p>　　減速器在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，使用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，

72、增加轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選擇JS700型（60JS）減速器，它采用一級(jí)弧齒錐齒輪、一級(jí)圓柱齒輪和一級(jí)行星齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)型式。目前60JS系列減速器有四種產(chǎn)品：60JS/00、60JS/01、60JS/02和60JS/03。根據(jù)初設(shè)輸送帶速度2.7m/s，選擇60JS/00型減速器，其各項(xiàng)參數(shù)為：傳遞功率700KW、輸出轉(zhuǎn)速39r/min、輸入轉(zhuǎn)速1470r/min、輸出扭矩171kN/m。</

73、p><p><b>　　減速箱使用條件：</b></p><p>　　a環(huán)境溫度：-20℃～+40℃，環(huán)境溫度低于0℃時(shí)潤滑油應(yīng)加熱。</p><p>　　b有甲烷和空氣混合物、煤塵等爆炸性氣體。</p><p>　　c煤礦井下采煤工作面。</p><p>　　3.3 變頻器選型設(shè)計(jì)</p&g

74、t;<p>　　3.3.1 變頻器的工作原理</p><p>　　目前，先進(jìn)的變頻器集成了電子的控制的技術(shù)和高壓大功率晶體管技術(shù)，變頻器在工業(yè)上得到了十分廣泛的應(yīng)用。其工作原理是改變交流的電機(jī)供電幅值以及頻率，來達(dá)到改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器和三相的異步電動(dòng)機(jī)取代原先直流電動(dòng)機(jī)能夠完成的工作，大大提高了工作的效率。變頻器內(nèi)部的電路如圖3-7所示：</p><p>　　圖3

75、-6變頻器電路方式</p><p>　　Figure 3-6 inverter circuit mode</p><p>　　變頻器的電路方式有兩種：交流-交流變頻電路和交流-直流-交流變頻電路。本設(shè)計(jì)選取的類型為后面一種。變頻器的整流器首先將三相交流變?yōu)槊}動(dòng)直流，變頻器的平滑回路將直流平滑，最后的逆變器再使得支流變?yōu)轭l率可以調(diào)節(jié)的交流電。為了電動(dòng)機(jī)的調(diào)速傳動(dòng)所給的操作量有電壓、電流、頻率

76、等。</p><p>　　3.3.2 變頻器的選擇</p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速時(shí)，除了必須選擇變頻器的主要的技術(shù)性能的指標(biāo)外，變頻器容量的選擇以及電壓、電流等和使用相關(guān)事項(xiàng)的合理的運(yùn)用，也是電機(jī)的安全調(diào)控的重要前提。</p><p>　　1）變頻器調(diào)頻范圍的選擇</p><p>　　a當(dāng)驅(qū)動(dòng)滾筒重載時(shí)；</p>

77、;<p>　　滾筒牽引力W0=405.6kN，滾筒所需轉(zhuǎn)矩T=W0×0.7=283920N·M</p><p>　　每臺(tái)電動(dòng)機(jī)需提供力矩：</p><p><b>　　(3-8) </b></p><p>　　由公式得此時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速為：</p><p><b>　　(3-9)

78、</b></p><p><b>　　根據(jù)公式得： </b></p><p><b>　　(3-10) </b></p><p>　　b當(dāng)驅(qū)動(dòng)滾筒輕載時(shí)；</p><p>　　滾筒牽引力W0=181.5kN，滾筒所需轉(zhuǎn)矩T=W0×0.7=127050N·M<

79、/p><p>　　按照公式3-8、3-9和3-10可得：</p><p>　　因此，電動(dòng)機(jī)在正常工作時(shí)其轉(zhuǎn)速范圍為856r/min～1913r/min，變頻器輸出頻率范圍為28.5Hz～63.8Hz，與前面所介紹的電動(dòng)機(jī)各項(xiàng)性能基本吻合，能夠滿足膠帶輸送機(jī)正常工作。</p><p>　　2）變頻器容量的選擇</p><p>　　對(duì)于連續(xù)恒載運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)

80、械所需的變頻器，計(jì)算其容量可用下式近似計(jì)算：</p><p><b>　　（3-11）</b></p><p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　PN——負(fù)載所要求的電動(dòng)機(jī)的軸輸出的額定功率；</p>

81、<p>　　η——電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的效率，通常η=0.85；</p><p>　　cosφ——電動(dòng)機(jī)額定負(fù)載時(shí)的功率因數(shù)，通常cosφ=0.75；</p><p>　　IN——電動(dòng)機(jī)的額定電流（有效值）（A）；</p><p>　　k——電流波形的修正系數(shù)，PWM方式時(shí)取k=1.05-1.1；</p><p>　　PCN——變頻器

82、的額定容量（kV·A）；</p><p>　　ICN——變頻器的額定輸出電流（A）。</p><p><b>　　計(jì)算得：</b></p><p>　　PCN≥963.9kV·A</p><p>　　ICN≥92.25A</p><p>　　綜上所述，選擇變頻器型號(hào)為HIVER

83、T-Y06/096,額定容量為1000kV·A，額定電壓為6kV，輸出頻率的范圍為0Hz～120Hz。</p><p><b>　　3）變頻器特點(diǎn)概述</b></p><p>　　HIVERT通用高壓變頻器是北京合康億盛科技有限公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的高壓（同、異步）交流電機(jī)調(diào)速裝置。變頻器采用功率單元串聯(lián)疊波技術(shù)，技術(shù)成熟、器件可靠；自主開發(fā)的空間矢量控制正弦

84、波PWM調(diào)制技術(shù)，精度高，響應(yīng)快，性能優(yōu)越； LCD全中英操作界面，運(yùn)行參數(shù)一目了然，更符合中國人的使用習(xí)慣；功率單元模塊化設(shè)計(jì)，維護(hù)方便；輸入電壓范圍廣，更適合中國電網(wǎng)；輸出電壓具備AVR（自動(dòng)調(diào)整）及0Hz輸出功能，防止高電壓損壞電機(jī)絕緣啟動(dòng)力矩大，適合啟動(dòng)力矩高負(fù)載；轉(zhuǎn)速（飛車）啟動(dòng)和瞬時(shí)停電功能，適用于連續(xù)性要求更高的工況；對(duì)電網(wǎng)無諧波污染，功率因數(shù)高。</p><p><b>　　4

85、）變頻器電氣接線</b></p><p>　　膠帶輸送機(jī)采用二臺(tái)三相異步電機(jī)，電壓均為為6KV，功率是630KW，采用一拖一控制方式，即用一臺(tái)變頻器來控制一臺(tái)電機(jī)，二臺(tái)變頻器型號(hào)和布置方式完全相同，因此，在采用PLC同步控制策略的情況下，二臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速將會(huì)完全一致，從而實(shí)現(xiàn)二臺(tái)電機(jī)的功率平衡與速度同步。</p><p>　　a變頻器 I/O 點(diǎn)</p>&l

86、t;p>　　變頻器的控制部分為方便用戶使用，設(shè)計(jì)有模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出等外部端子。</p><p>　　模擬量輸入：2路，4-20mA或0-10VDC。4-20mA時(shí)輸入阻抗為250Ω，0-10VDC電壓輸入時(shí)輸入阻抗≥10MΩ。接收速度設(shè)置和被控設(shè)備設(shè)置的模擬量信號(hào)；現(xiàn)場的溫度、壓力、煙氣濃度等信號(hào)。</p><p>　　模擬量輸出：2路，4-20mA或0

87、-10VDC輸出。4-20mA輸出時(shí)最大阻抗 為500Ω，0-10VDC電壓輸出時(shí)最小阻抗5000Ω。以模擬方式輸出變頻器的輸出頻率和輸出電流。</p><p>　　數(shù)字量輸入：12路，光電隔離，隔離電壓500VAC。接收遠(yuǎn)程控制信號(hào)，速度給定開關(guān)信號(hào)及各開關(guān)狀態(tài)等。</p><p>　　數(shù)字量輸出：9路，繼電器隔離，隔離電壓250VAC，接點(diǎn)容量3A。輸出變頻器狀態(tài)，控制主電源開斷等。

88、 </p><p><b>　　b變頻器外部接線圖</b></p><p>　　如圖3-8所示，為本次設(shè)計(jì)選取的HIVERT-Y06/096型變頻器外部接線圖：</p><p>　　圖3-7 變頻器外部接線圖</p><p>　　Figure 3-7 Inv

89、erter external wiring diagram</p><p>　　4 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)與PLC硬件選型</p><p>　　4.1 膠帶輸送機(jī)電氣控制系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)</p><p>　　主斜井皮帶機(jī)的控制系統(tǒng)組成有；控制柜、操作臺(tái)、集控室外變頻器、皮帶保護(hù)傳感器和膠帶輸送機(jī)自動(dòng)張緊裝置等；控制柜是電控系統(tǒng)的控制核心，能夠可靠實(shí)現(xiàn)以上所列電控系統(tǒng)的全部

90、性能要求，完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、信息傳輸，主要由PLC、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊、本安電源、中間繼電器等組成；PLC和變頻器之間通過現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊協(xié)議進(jìn)行通訊、數(shù)字及模擬輸入輸出口交換數(shù)據(jù)，來控制變頻器的起停、給定變頻器參量；控制本安操作臺(tái)進(jìn)行顯示并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、讀入操作臺(tái)的狀態(tài)，按用戶提前編制的程序進(jìn)行邏輯，定時(shí)，計(jì)數(shù)，移位等操作，把結(jié)果輸出到控制的設(shè)備。提供自身及操作臺(tái)所需的電流和電壓，實(shí)現(xiàn)本安和隔爆信號(hào)的互相轉(zhuǎn)換。<

91、;/p><p>　　根據(jù)控制對(duì)象的特性，要求膠帶輸送機(jī)電氣控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能：</p><p>　　1)本次設(shè)計(jì)，膠帶輸送機(jī)電氣控制系統(tǒng)有五種工作模式，分別為遠(yuǎn)控、集控、就地、手動(dòng)、檢修。膠帶輸送機(jī)的集控流程是指主站與分站設(shè)備的選擇與設(shè)備的啟動(dòng)、停止順序，由萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)控制，當(dāng)模式開關(guān)處于集控模式時(shí)，可以在操作臺(tái)上對(duì)集控流程進(jìn)行選擇，集控流程的設(shè)計(jì)有如下四種方式:</p>&l

92、t;p><b>　　a流程一：</b></p><p>　　流程選擇開關(guān)打到流程一：主，分站皮帶機(jī)、分站給煤機(jī)打到開，其它為停，按啟動(dòng)按鈕設(shè)備按逆煤流順序延時(shí)啟動(dòng)。</p><p><b>　　b流程二：</b></p><p>　　流程選擇開關(guān)打到流程二，轉(zhuǎn)載機(jī)、給煤機(jī)打到開，其它為停，按啟動(dòng)按鈕設(shè)備按逆煤流順序延

93、時(shí)啟動(dòng)。</p><p><b>　　c流程三：</b></p><p>　　流程選擇開關(guān)打到流程三，轉(zhuǎn)載機(jī)打到開，其它為停，按啟動(dòng)按鈕設(shè)備按逆煤流順序延時(shí)啟動(dòng)。</p><p><b>　　d流程四：</b></p><p>　　流程選擇開關(guān)打到流程四，分站皮帶機(jī)、分站給煤機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)打到開，其它為

94、停，按啟動(dòng)按鈕設(shè)備按逆煤流順序延時(shí)啟動(dòng)。</p><p>　　程序設(shè)計(jì)中，報(bào)警的信號(hào)必須自動(dòng)保持，并一直處于運(yùn)行狀態(tài)。如果發(fā)出故障信號(hào)，即便在維修之后，計(jì)算機(jī)中仍然存儲(chǔ)信號(hào)的故障狀態(tài)，此時(shí)，只有用復(fù)位指令才能清除故障信號(hào)。</p><p>　　3) 系統(tǒng)具有膠帶機(jī)超溫灑水、機(jī)頭堆煤、低速打滑、煙霧、沿線急停、滾筒超溫和跑偏等多種保護(hù)。在皮帶上安裝綜合保護(hù)傳感器，能夠?yàn)镻LC控制器與上位機(jī)提

95、供膠帶機(jī)運(yùn)行的狀態(tài)、重要溫度、張力、速度等參數(shù)，為膠帶輸送機(jī)的穩(wěn)定、高效的運(yùn)行提供保障。</p><p>　　4）皮帶機(jī)所配備的故障保護(hù)接入控制箱中，如果發(fā)生故障，僅僅影響本機(jī)的運(yùn)行。保護(hù)傳感器包括速度傳感器、縱撕傳感器、跑偏傳感器、堆煤傳感器、拉線開關(guān)、煙霧傳感器和溫度傳感器等。各個(gè)保護(hù)裝置接點(diǎn)直接進(jìn)入PLC，當(dāng)某個(gè)傳感器動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)上有具體顯示，同時(shí)伴有語音報(bào)警，跑偏、拉線故障能顯示故障的具體位置。</

96、p><p>　　5) 膠帶運(yùn)輸機(jī)控制箱上設(shè)啟動(dòng)、停止、復(fù)位按鈕，設(shè)備啟動(dòng)前發(fā)出10S預(yù)警信號(hào)，提示有關(guān)操作人員立即遠(yuǎn)離設(shè)備；現(xiàn)場可隨時(shí)停車，若設(shè)備由集控啟動(dòng)，控制系統(tǒng)接到現(xiàn)場停車信號(hào)后，可急停，實(shí)現(xiàn)故障停車。</p><p>　　6）可以和全礦井自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)接，最大程度實(shí)現(xiàn)全局監(jiān)控。</p><p>　　4.2 SIMATIC S7-300 PLC簡介</

97、p><p>　　西門子S7-300PLC是一種模塊化中小型的PLC，它有品種繁多的CPU模塊、信號(hào)模塊和功能模塊能滿足各種領(lǐng)域的自動(dòng)化控制任務(wù)。用戶根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇最合適的模塊，維修時(shí)也很方便。S7-300PLC主要由機(jī)架、CPU 模塊、信號(hào)模塊、功能模塊、接口模塊、通信模塊、電源模塊和編程設(shè)備組成，不同的模塊安裝在機(jī)架上。通過 CPU 模塊或通信模塊上的通信接口，PLC被接到通信網(wǎng)絡(luò)上，可以與計(jì)算機(jī)、其他PL

98、C或其他設(shè)備通信。模塊連接如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 PLC模塊圖</p><p>　　Figure 4-1 PLC block diagram</p><p>　　電源模塊總是安裝在機(jī)架的最左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。如果有接口模塊，它放在CPU模塊的右側(cè)。信號(hào)模塊和通訊處理器模塊可以不受限制地插到任何一個(gè)槽上，系統(tǒng)可以自動(dòng)分配模塊的地址。每

99、個(gè)機(jī)架最多安裝8個(gè)信號(hào)模塊、功能模塊或通訊處理器模塊。如果系統(tǒng)任務(wù)有需要這些模塊超過8塊，則可以增加擴(kuò)展機(jī)架。有些低端CPU沒有擴(kuò)展功能。</p><p>　　各模塊上集成有背板總線，通過模塊機(jī)殼背后的U形總線連接器將總線連接連成一體。除了模塊以外，用戶所要做的就是將模塊固定在DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上。導(dǎo)軌是專用的金屬機(jī)架，只需將模塊鉤在DIN標(biāo)準(zhǔn)的安裝導(dǎo)軌上，然后用螺栓鎖緊即可。這一類結(jié)構(gòu)形式既可靠又可以滿足電磁兼容的

100、要求。</p><p>　　4.3 S7-300的硬件選型</p><p>　　PLC機(jī)型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護(hù)使用最方便以及性能價(jià)格比的最優(yōu)化機(jī)型。在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較?。┑膱龊?，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。</p><p>　　4.3.1 CPU的選擇</p

101、><p>　　1）I/O點(diǎn)數(shù)的確定</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的PLC數(shù)字輸入量有遠(yuǎn)控、集控、就地、檢修、手動(dòng)等37個(gè)輸入點(diǎn)；數(shù)字輸出量有1#、2#變頻器控制、各種保護(hù)傳感器信號(hào)等17個(gè)輸出點(diǎn)；模擬量輸入點(diǎn)有電機(jī)電流、電機(jī)溫度等20個(gè)輸入點(diǎn)。</p><p>　　根據(jù)以上I\O點(diǎn)數(shù),計(jì)算出DI點(diǎn):37；DO點(diǎn):17；AI點(diǎn):20，考慮前面的設(shè)計(jì)中I/O點(diǎn)數(shù)可能會(huì)有疏

102、漏，還有I/O端的分組的情況和隔離與接地要求，應(yīng)該在統(tǒng)計(jì)后得到的I/O總點(diǎn)數(shù)上，增加10％～15％的裕量。并且考慮裕量后得到的I/O總點(diǎn)數(shù)才是I/O點(diǎn)數(shù)估計(jì)值。選擇PLC機(jī)型的I/O點(diǎn)數(shù)極限值必須大于I/O點(diǎn)數(shù)的估計(jì)值，并應(yīng)該盡量避免使PLC能力接近飽和，通常留有30％的裕量。</p><p><b>　　2）存儲(chǔ)器容量選擇</b></p><p>　　PLC系統(tǒng)所用

103、的存儲(chǔ)器基本上是由PROM、E-PROM及PAM三種類型組成，存儲(chǔ)容量則隨機(jī)器的大小變化而變化，一般小型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力低于6KB，中型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力達(dá)64KB，大型機(jī)的最大存儲(chǔ)能力甚至可以是上兆字節(jié)。使用時(shí)可以根據(jù)程序和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需要來選用機(jī)型，同時(shí)，必要的時(shí)候也可專門進(jìn)行存儲(chǔ)器的擴(kuò)充設(shè)計(jì)。作為一般應(yīng)用下的一種經(jīng)驗(yàn)公式是：</p><p>　　存儲(chǔ)器容量 (4-1)</p>&

104、lt;p><b>　　式中：</b></p><p>　　DI--數(shù)字量輸入總點(diǎn)數(shù)；</p><p>　　DO--數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)；</p><p>　　AI/O--模擬量I/O通道總數(shù)。</p><p>　　DI點(diǎn)數(shù)估計(jì)值為37×1.15=43，DO點(diǎn)數(shù)估計(jì)值為17×1.15=20，AI通道估

105、計(jì)值為8×1.15=10個(gè)。所以存儲(chǔ)器容量為:</p><p>　　1.2×(43×10+20×5+8×100)/1024=1.56KB</p><p>　　工程實(shí)踐中，大部分采用粗略估算，增大裕量，實(shí)際選型時(shí)參考此值采用應(yīng)采取就高不就低的原則。</p><p><b>　　3）響應(yīng)速度</b>

106、</p><p>　　PLC是為工業(yè)自動(dòng)化、智能化而設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度通常能滿足使用范圍的需要。但是，如果要跨范圍使用PLC，或者是應(yīng)用中某些功能對(duì)有速度有特別要求的時(shí)候，選擇PLC型號(hào)就必須特別慎重。</p><p>　　通過上面的計(jì)算，考慮系統(tǒng)通訊和其他的一些要求，選用SIMATIC S7-300系列中的6ES7 315-2EH14-0AB0（CPU3

107、15-2 PN/DP）是最合適的。處理器處理每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約為50 ns，每條浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)行指令約為450ns。384KB主存儲(chǔ)器（相當(dāng)于大約128 K條指令）；與程序組件執(zhí)行相關(guān)的大容量工作存儲(chǔ)器為用戶程序提供了充分的空間。作為程序裝載存儲(chǔ)器的微型存儲(chǔ)卡（最大為8MB）也允許將可以項(xiàng)目（包括符號(hào)和注釋）保存在CPU中。裝載存儲(chǔ)器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。靈活的擴(kuò)展；多達(dá)32個(gè)模塊，（4層結(jié)構(gòu)），可以滿足設(shè)計(jì)的需要。&l

108、t;/p><p>　　4.3.2 數(shù)字量輸入模塊選擇</p><p>　　1）數(shù)字量輸入模塊的確定</p><p>　　數(shù)字量輸入模塊分為直流輸入模塊和交流輸入模塊。S7-300系列PLC的數(shù)字量輸入模塊型號(hào)主要有6S7E 321系列和6S7E 131系列，后者主要用于ET200（分布式I/O）。</p><p>　　直流輸入電路的延遲時(shí)間短，

109、可以直接和接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接。如果信號(hào)線不是很長，PLC所處的物理環(huán)境較好，電磁干擾較輕，因考慮優(yōu)先選用DC24V的輸入模塊。交流輸入方式適合于在有油污、粉塵的惡劣環(huán)境中使用。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中選用2塊直流32點(diǎn)輸入的輸入模塊SM321（6ES7 321-1BL00-0AA0）。</p><p><b>　　2)分配I/O點(diǎn)</b>&l

110、t;/p><p>　　數(shù)字量輸入DI1 I/O點(diǎn)配置如表4-1所示：</p><p>　　表4-1 DI1 I/O配置</p><p>　　Table 4-1 DI1 I / O configuration</p><p>　　數(shù)字量輸入DI2 I/O點(diǎn)配置如表4-2所示：</p><p>　　表4-2 DI2 I/O

111、配置</p><p>　　Table 4-2 DI2 I / O configuration</p><p><b>　　3）外部接線</b></p><p>　　輸入模塊是連接輸入端子和外部輸入設(shè)備的。其通常有若干個(gè)輸入點(diǎn)，每一個(gè)輸入點(diǎn)都能接受一個(gè)來自輸入設(shè)備的開關(guān)信號(hào)。輸入模塊與外部輸入設(shè)備的接線有兩種基本形式，分別為匯點(diǎn)式輸入接線和分隔式

112、輸入接線。本次設(shè)計(jì)輸入模塊的外部接線如圖所示，它采用匯點(diǎn)式直流輸入方式。</p><p>　　圖4-2 DI1 I/O接線圖</p><p>　　Figure 4-2 DI1 I / O wiring diagram</p><p>　　圖4-3 DI2 I/O接線圖</p><p>　　Figure 4-3 DI2 I / O wiring

113、 diagram</p><p>　　4.3.3 數(shù)字量輸出模塊選擇</p><p>　　1）數(shù)字量輸出模塊的確定</p><p>　　SM322數(shù)字量輸出模塊的作用是將S7-300的輸出信號(hào)傳給外部負(fù)載（即用戶輸出設(shè)備），并將S7-300內(nèi)部低電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成外部所需要電平的輸出信號(hào)。因此每一個(gè)輸出點(diǎn)的輸出電路可等效為一個(gè)輸出繼電器，可直接用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、

114、小型電機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器。按負(fù)載回路使用電源的不同，可分為直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流兩用輸出模塊三種。按輸出開關(guān)器件的種類不同又可分為晶體管輸出方式、可控硅輸出方式和繼電器觸點(diǎn)輸出方式三種。晶體管輸出方式的模塊只能帶直流負(fù)載，屬于直流輸出模塊；可控硅輸出方式的模塊只能帶交流負(fù)載，屬于交流輸出模塊；繼電器觸點(diǎn)輸出方式的模塊可帶直流負(fù)載，也可帶交流負(fù)載，屬于交直流兩用輸出模塊。從響應(yīng)速度來看，晶體管響應(yīng)最快，繼電器最慢；從安全隔離