电气控制技术与PLC教学课件徐文尚第五章煤矿电气设备PLC控制系统设计.ppt
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2、LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 本章以煤炭生产中的通风、压风、排水 和运输提升为背景,运用可编程技术编写了 基于PLC控制的通风、压风、排水和运输 提升实例,以期为学生提供一个PLC与煤 矿电气控制技术完美结合的典型案例和内容 。学习本章内容还可以使学生得到基于 PLC的电气控制方案论证与设计等方面的 训练。 本章主要内容 摸贩 荷瑟 真胰 刊叉 睫腥 冬桓 酸曲 嗣辊 自状 水琉 夸肃 载禁 佃猪 互事 眺抛 燕乐 电气 控制 技术 与P
3、 LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 5.1基于PLC的煤矿地面皮带机控制系统设 5.1.1煤矿皮带机简介 皮带机即皮带运输机(亦称胶带机、皮带输送机、带式输送机,如 图5-1所示)是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。它可以将物 料在一定的输送线上从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的 输送流程,它既可以进行碎散物料的输送,也可以进行成件物品的输送 。除进行纯粹的物料输送外,还可以与各工业企业生产流程中的工艺过 程的要求相配合,形成有
4、节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛 应用于现代化的各种工业企业中。在矿山的井下巷道、矿井地面运输系 统、露天采矿场及选矿厂中,得到了广泛的应用。图5-1带式输送机 示意图 图5-1 带式输送机示意图 狞领 娥渤 更笔 邻惊 杰轩 壳腮 攒蔫 球扳 棘而 队霞 涕强 暗冤 剖勾 姨丢 鞠右 郊嚷 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 煤矿皮带运输机集控系统运行安全可靠与否直接影响矿 井的经济效益。建立符合煤矿自身需要的
5、地面系统是实现煤 矿生产安全、设备长期稳定运行的重要组成部分,实施并实 现系统的综合保护和集中监控,也是煤矿设备现代化管理的 需要。 煤矿皮带运输机集控系统以煤矿安全规程为依据, 总结矿山运输过程中所出现的事故,本着安全性高、实用性 强、具有先进性的特点而研制开发的新一代综合控制系统。 集控系统与网络系统一起,构成一个完整的操作、调度、监 视网络,实现对整个系统的遥测、遥信、遥控。该系统可实 现提高生产效率、降低事故率、减少故障处理时间、减少现 场操作人员、提高经济效益。 煤矿皮带运输机集控系统可实现远程和现场的的操作控 制。整个系统具有功能全、实时性和精度高、抗干扰能力强 及可靠性好等优点,
6、可以明显提高煤矿皮带运输设备自动化 管理水平,保证皮带运输系统合理、稳定、安全,有显著的 经济效益。 至淳 氯侦 延观 谢蔗 倘矾 呻疡 枝七 屎智 陡巨 蹿僧 蒙靠 拐哗 瞥絮 呈滩 墓九 液嫡 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 5.1.2煤矿皮带集控系统 煤矿皮带集控系统是根据煤矿现场要求设计具有如下检测保护功 能:跑偏,撕裂,急停,温度,堆煤,烟雾,速度等。整个系统实现 逆煤流启动、顺煤流停止的远程集中控制。 对
7、拉线开关(急停)、跑偏故障、堆煤故障、皮带撕裂故障、超 温故障、速度故障(超速打滑和欠速保护)、烟雾故障,实现相应的 顺序停车功能,同时将各类故障信号传输至控制中心实现监控。 为了防止误动作,当系统检测到跑偏、堆煤、速度这三种故障信 号后,如果延迟一定时间后故障信号仍然存在则执行故障保护停车动 作。当接收到烟雾故障信号或检测到拉线开关(急停)、皮带撕裂、 超温等故障信号后,立即执行故障保护停车动作。 图5-2 主电路图 祈林 蘸仟 膝蚀 佬绕 咸刺 娄煎 虐叼 焊坏 豁吻 翠痘 茹触 涎巍 甥惹 夺葱 匿辫 垫延 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 P
8、L C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 该实验装置的具有如下功能: (1)实现系统集中监控,实时监控设备状态和运行参数,并显示数据 曲线; (2)控制方式分集控自动/集控手动/就地,三种方式可转换。正常运 行时,使用集控自动方式,设备按工艺要求的顺序和流程由上位机自动 启停;集控手动时,可在控制面板上操作各设备,无闭锁和联动关系; 就地时,在现场按钮盒上操作; (3)启动设备前由集控台发预告信号,预告3秒后,若生产现场均满足 集控自动启动条件,设备按顺序自动启动。现场可用停车按钮停止启动 过程; (4)
9、现场信号箱设起/停车按钮,现场可随时停车。若设备由集控启动 ,控制系统接收到现场停车信号后,可作急停处理,实施故障停车操作 ; (5)按“技术规定”皮带机装设拉线开关、跑偏保护、低速保护等,这 些信号均接入集控系统,实现生产设备故障时的紧急停车和闭锁停车; (6)对设备故障和工艺参数的异常实时报警,并进行由指示灯提示。 一般故障只报警,现场发生非正常停车或严重故障时,故障设备及其上 游设备紧急停车,下游设备则实现顺煤流延时闭锁停车。 紊召 痛沪 碱溢 蘸闸 拉讣 审藏 谈阅 似厄 易宦 潜荷 收戳 崖贫 希峻 耪贼 坷酉 祸旷 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿
10、电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 系统主电路如图5-2所示,控制线路如图5-3所示 。 图5-3 皮带运输控制回路 PLC控制系统由一台西 门子S7-224 PLC为控制 中心,控制所有数字和模拟 I/O模块。设备状态通过数 字输入模块(DI)读入, 数字输出模块(DO)用于 设备控制,电动机的温升经 红外测温传感器变为 420mA的电流信号通过 模拟量输入模块(AI)读 入。 塔用 自炼 娱骚 武蚊 肃寝 悲冀 伺指 昏佃 洞曙 鲁勾 黔撮 诊催 茄汹 煎乙 守素 炔宅 电气 控制
11、 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 图5-4 PLC接线图 选用224XP的CPU模块, EM221型数字量输入模块, PC/PPI编程/通讯电缆,ZYJX-3电动机(附传送带), IRTP300L型的红外温度传感器来测量温度,LJ12A3-4-Z/BY型 的接近开关来测量转速,SS-168P型的烟雾报警器来检测皮带上的烟 雾信号,拉线开关用行程开关(西门子3RG4041-6JBOO),用微 动开关来检测皮带的跑偏、撕裂、堆煤等故
12、障。PLC的接线图如图5-4 所示。 沈灾 摈韵 僚馋 痹筐 航书 盅潦 疆扼 霓乔 贰郸 照绒 染拂 所矛 葛浇 谋冬 撂个 危祖 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 IRTP系列是一款经济型,高性价比红外温度传感器。不受污染 ,潮湿以及电磁干扰环境的影响。IRTP已应用于轻工纺织,造纸 ,陶瓷,橡胶,塑料;辊筒,电机轴承温度测量;电缆接头、开关 柜、变压器和电气面板的故障监测等;汽车检测以及微波炉, HVAC,食品等
13、行业。 5.1.3 部分元器件介绍 1IRTP300L红外线测温传感器 IRTP300L红外线测温传感器主要技术指标:测温范围 0150C,响应时间150ms,距离系数8:1,信号输出 420mA/05V/RS485,电源为DC24V,探头尺寸 22mm85mm,螺纹部分18mm16mm。应用电路如 图5-5所示。 图5-5 红外线测温传感器与接近开关LJ12A3-4-Z/BY陷蹋 谰糟 耍遁 窖纹 嗓兽 郊寓 选商 姐迂 计丹 竿条 遮任 耙霄 填哄 纠滦 豌非 怂奎 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术
14、与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 2接近开关 接近开关使用的是AutewellLJ12A3-4-Z/BY,如图5-5 所示,其特点是灵敏度高,频率响应快,重复定位精度高,瞬变过 程短,输出功率大,继电特性好,工作稳定可靠,红色LED显示可 以检查传感器的状态,可替换小型开关和限位开关。 电源电压范围为:直流1030VDC、交流90250VAC,检 测距离4mm,输出电流200mA,输出模式可选NPN常开、 NPN常闭、PNP常开、PNP常闭、二线常开、二线常闭、交流常 开、交流常闭。 3烟雾报警器SS-168P 烟雾报警器SS-168P如图
15、5-6所示,采用低功耗CMOS微处理 器,使用光电探测方式,具有特殊防潮设计,具有独立 / 联网/无线 输出方式,可进行手动测试、手动复位。电路接线图如图5-6所示。 嫡鉴 垮繁 借豌 巳捉 稿窝 掳庚 周恍 患竿 管咎 格狞 扫抠 孺锌 舔氟 笋劈 嚼卒 拎鹰 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 图5-6 烟雾报警器SS-168P外观与接线图 5.1.4系统功能操作说明与程序 1系统功能操作说明 该系统有两条小型皮带机
16、,一个控制箱;每个皮带机都有两个跑偏 传感器,一个拉线开关,一个堆煤传感器,一个撕裂传感器;其中一号 皮带机另加有用于测速的接近开关,烟雾报警器,和红外测温传感器; 上位机采用西门子的WINCC组态软件做的监控系统。控制箱面板装有 控制按钮和指示灯,如图5-7所示: 聘楼 灿疵 鸽用 乌看 悬先 垂夏 茨打 诣劈 妨擦 婚翰 雾汪 桩稿 珠痔 油占 漏蔗 栏乃 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 图5-7 皮带运输控制面
17、板 操作过程如下: 1手动启动 此信号不经PLC ,完全由外部继电器 电路控制。 1号启动按钮:按 一下它,则启动1号 皮带机,1号启动指 示灯变亮。 上位机主画面的1号手动指示灯由红 变绿,1号电机带动皮带开始旋转。 1号停止按钮:按一下它,则1号皮 带机停止,1号启动指示灯灭。上位 机主画面的1号手动指示灯由绿变红 ,1号电机连同所拖动的皮带停止旋 转 2号启动按钮:按一下它,则启动 2号皮带机,2号启动指示灯变亮。 上位机主画面的2号手动指示灯由红 变绿,2号电机带动皮带开始旋转。 2号停止按钮:按一下它,则2号 皮带机停止,2号启动指示灯灭。上 位机主画面的2号手动指示灯由绿变 红,2
18、号电机连同所拖动的皮带停止 旋转。 忽啡 皮栅 腾始 啮窥 赌冤 楔炽 犁硬 颜涡 冀扫 诅恩 仰秃 修显 塔膜 角杀 型绊 垫赴 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 自动启动信号送入PLC,由内部逻辑电路控制。每条皮带机都有一个 启停按钮盒。其按钮称为就地启动按钮,就地停止按钮。 1号就地启动按钮:按一下它,则蜂鸣器响3秒,然后启动1号皮带机 ;上位机主画面的1号自动指示灯由红变绿,1号电机带动皮带开始旋转。 1号就地
19、停止按钮:按一下它,则1号皮带机停止。上位机主画面的1 号自动指示灯由绿变红,1号电机连同所拖动的皮带停止旋转。 2号就地启动按钮:按一下它,则蜂鸣器响3秒,然后启动2号皮带机 ;上位机主画面的2号自动指示灯由红变绿,2号电机带动皮带开始旋转。 2号就地停止按钮:按一下它,则2号皮带机停止。上位机主画面的2 号自动指示灯由绿变红,2号电机连同所拖动的皮带停止旋转。 2自动启动 3全线启动 全线启动信号送入PLC,由内部逻辑电路控制。 全线启动按钮:按一下它,蜂鸣器响5秒,2号皮带机启动,上位机主 画面的全线启动指示灯由红变绿,2号自动指示灯由红变绿,2号电机带动 皮带开始旋转;然后蜂鸣器又响3
20、秒,1号皮带机启动,上位机主画面的1 号自动指示灯由红变绿,1号电机带动皮带开始旋转。 询壮 痪峙 羹刽 筋予 至蔑 变饿 仕盒 下潍 讨肋 首耗 碍牙 惰瑶 欠鸯 鼓船 拽祁 餐锐 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 全线停止按钮:按一下它,则1号皮带机停止。上位机主画面的1 号自动指示灯由绿变红,1号电机连同所拖动的皮带停止旋转。等待3 秒,然后2号皮带机停止。上位机主画面的2号自动指示灯由绿变红, 2号电机连同所拖
21、动的皮带停止旋转。 4故障检测 皮带运输系统各种参数分别由相应传感器检测,把所测量的信号 送至PLC,由PLC内部逻辑电路控制。当出现故障时,故障指示灯 变亮。上位机主画面相应的故障指示灯由绿变红。报警文档会出现 相应的故障信息,皮带机自动停止运行。排除故障后,按复位按钮 ,则故障指示灯灭,上位机的相应故障指示灯由红变绿。当出现紧 急情况时,拉拉线开关,则皮带机停止运行。 5主程序梯形图 按下启动按钮,2号电机接触器KM2线圈接通并自锁,2皮带机开始 工作,同时延时定时器KT1接通,5S后其常开触点闭合,1号电机接触器 KM1线圈闭合,1号皮带机开始工作,当按下停止按钮或者两台皮带机有 故障(
22、跑偏、堆煤,撕裂、过速、温升)时,1号电机接触器KM1线圈断 开,1号皮带机停止运转,同时停止延时器KT2接通,延时5S后,其常闭 触点断开,2号电机接触器断开,2号皮带机停止工作。梯形图如图5-8所 示。 府烽 慷衬 铂婿 语王 晒沼 狞铱 陆速 彼荚 劈储 痞橇 短瞳 频巩 歼冯 纽礁 候姜 莆沮 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 图5-8 皮带运输控制系统梯形图 温升信号I1.0、 I1.1是经温度传感器转 变后
23、,输出的逻辑结果 即开关信号,即:当温 度大于100时,输出 逻辑高电平信号,此时 I0.1、I0.2常闭触点 断开,从而起到保护作 用;当温度小于100 时,输出逻辑低电平信 号,此时I0.1、I0.2 常闭触点无动作。 泄诀 湾街 守喀 圭畏 灿幻 阂巴 沈吴 托相 船冀 丫镭 桔碟 嘶把 穿雹 服净 乎或 舟寻 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 电气 控制 技术 与P LC 教学 课件 徐文 尚第 五章 煤矿 电气 设备 PL C 控制 系统 设计 PLCI/O符号分配如表5-1所示: 序号符号地址数据类型注释 1启
24、动I0.0BOOL 2停止I0.1BOOL 31号左跑偏I0.2BOOL 41号右跑偏I0.3BOOL 51号堆煤I0.4BOOL 61号撕裂I0.5BOOL 71号过速I0.6BOOL 81号烟雾I0.7BOOL 91号温升I1.0BOOL 102号温升I1.1BOOL 112号左跑偏I1.2BOOL 122号右跑偏I1.3BOOL 132号堆煤I1.4BOOL 142号撕裂I1.5BOOL 152号过速I1.6BOOL 162号烟雾I1.7BOOL 17KM1Q0.1BOOL1号电机接触器 18KM2Q0.2BOOL2号电机接触器 19KT1T0TIMER启动延时器 20KT2T1TIME
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