基于PLC的皮带机运行状态监测控制系统设计

基于PLC的皮带机运行状态监测控制系统设计

摘要:皮带机在散装材料运输中起着重要作用。由于带状机线路长，使用环境不好，手动监测和修理不容易，会发生安全事故。因此，监控工作状态和对皮带机的综合保护尤为重要。目前，对皮带机的运行状态控制和综合保护都不完善，往往是单独安装的，没有接触，导致某些设备重复，增加了工作量，增加了建造和后续维护的费用。为此，在皮带机故障分析的基础上，改进了基于速度检测的皮带机故障识别方法，提出了皮带机运行过程中速度参数特性与皮带机运行状态的对应关系，以及识别方法设计了皮带机运行状态监测系统的硬件平台，包括适当传感器的选择和合理布置、监测点统计、PLC模块和其他设备的选择、信号采集、信号端口分配和系统设备的通信；采用STEP 7 MicroWIN和组织状态国王软件开发了皮带机运行状态监测软件，对皮带机运行状态进行了现场和远程监测，建立了基于PLC的皮带机运行状态监测系统和保护系统 故障识别可以提高带式运输系统的效率和生产率，还可以最大限度地减少故障造成的损失，降低生产成本，具有良好的应用价值。

关键词:状态监测；综合保护；皮带机；PLC

Design of monitoring and control system of belt conveyor based on PLC

Abstract: belt conveyor plays an important role in bulk material transportation. Due to the long circuit of belt conveyor, bad use environment, manual monitoring and repair is not easy, resulting in safety accidents. Therefore, it is particularly important to monitor the working state and the comprehensive protection of the belt conveyor. At present, the operation state control and comprehensive protection of the belt conveyor are not perfect. They are often installed separately without contact, which leads to the duplication of some equipment, increases the workload, and increases the cost of construction and subsequent maintenance. Therefore, on the basis of fault analysis of belt conveyor, this paper improves the fault identification method of belt conveyor based on speed detection, puts forward the corresponding relationship between speed parameter characteristics and running status of belt conveyor, and identification method, and designs the hardware platform of monitoring system for running status of belt conveyor, including the selection and reasonable arrangement of appropriate sensors, monitoring point statistics, data collection and data collection PLC module and other equipment selection, signal acquisition, signal port distribution and system equipment communication; Step 7 microwin and organization state king software are used to develop the belt conveyor running state monitoring software. The running state of the belt conveyor is monitored on-site and remotely. The PLC based belt conveyor running state monitoring system and protection system are established. Fault identification can improve the efficiency and productivity of the belt transportation system, and reduce the loss caused by faults to the greatest extent, It can reduce the production cost and has good application value.

Keywords: condition monitoring; Comprehensive protection; Belt conveyor; PLC

目录

第一章 绪论 1

1.1课题的背景及研究意义 1

1.2国内外研究现状 2

第二章 状态监测与综合保护系统总体设计 4

2.1皮带机的基本结构及工作原理 4

2.2系统的功能及结构 5

2.2.1系统的功能 5

2.2.2系统的结构 6

第三章 皮带机的运行硬件设计 7

3.1皮带机运行状态监测的结构及原理 7

3.2皮带机运行状态监测硬件平台设计 8

3.2.1传感器的选型及合理布置 8

3.2.2监测点数统计 13

3.2.3 PLC相关模块的选择 14

3.2.4信号的采集 15

3.2.5信号的端口分配 17

第四章 皮带机运行状态监测软件设计 19

4.1下位机软件设计 19

4.2上位机软件设计 25

结论 30

参考文献 31

第一章 绪论

1.1  课题的背景及研究意义

皮带机是一种不间断的运输设施，它用皮带来支撑和牵引机构，广泛用于材料在矿山，码头，冶金等的运输过程中，它具有运输能力强，运输阻力小，能源消耗低，在运输过程中材料的稳定运行以及很少损坏。它被认为是最有效和最广泛使用的连续运输设备。运输分散的材料的最重要的机械化设备，它可以实现自动化，减少工作量，是作为煤炭生产的主要运输装置。在运输过程当中，它具备许多不复杂和自动化的特点。然而，由于许多矿场的工作条件特殊，采矿条件相对复杂。比较多的检测点，带状机构的高负荷，检测精度高，一般，无法通过个人感觉和工程经验发现和排除故障；尤其是长距离容量很大的情况下，不容易人工操控和修理，由于技术和工作上的缺陷，导致了机器事故和人工事故，由于机器的使用直接关系到生产设备和工人的安全，如何保证机器的长距离安全运行，预防和减少严重事故发生，消除故障危险，确保工作人员和设备的安全已成为制定综合安全带控制和保护系统的一个问题，这将有助于知晓机器的运行情况，此外，通过网络对机器进行远距离监测，对于保证系统的安全运作至关重要，它可以发出机器故障报警信号，根据故障程度采取各种保护措施。现场视察员很容易得知机器运行情况，可以减少甚至取消对机器的检查，记录机器各部分的工作情况，降低工作强度，提高效率，而且可以缩短检验员在复杂地下条件下的工作时间，改善实地检验员的工作条件，加强检验员本身的安全。信号和综合保护系统可用于警告人注意安全，知道它已经发生了故障，并采取适当的保护措施以减少机器的故障。防止损害，实时趋势曲线和系统历史趋势曲线它可以让员工了解机器运行的趋势；实时数据存储功能使有关人员能够了解皮带机的历史状态，并便于分析处理和随后的数据处理。远程实时监测和故障排除，建立可靠的安全控制和保护机制，员工应在其工作中，以合理的谨慎态度行事，以避免发生任何意外事故。大大延长机器的寿命，并提高效率。 

1.2  国内外研究现状 

皮带机监测和综合保护技术成为了带式输送机运行状态监测与综合保护技术已成为大容量长距离带式输送机的关键技术。目前，机器检测保护装置功能薄弱，可靠性低，灵敏度差，使用寿命短。关于它的运行和监控，西安科技大学硕士研究生刘开深、王思文、张兆亚、徐州中燕矿业传输自动化有限公司、张文盛、西安理工大学等均以煤矿为基地，重点设计监控系统程德石油学院郝春晓和mou设计了一种基于C#的皮带机缺陷排除系统，用于对皮带机进行实时监控和缺陷扫除；中国矿业大学采用了轮胎皮带控制系统；石家庄李深山、徐明珠铁路局建立了以CAN总线为基础的皮带控制系统，通过中央控制机处理和分析控制数据，实施在线带状机构诊断和实时控制皮带的问题；煤洞生产集团开发了一个基于Lab-VIEW的监测系统；y . g . lodewicks研究了智能监控皮带运送人的方法。带式输送机运行状态监测技术通常存在以下问题：在长带式输送机实时监测与问题排除系统中，各子系统之间没有有效的连接，但实际上这些子系统之间并不是相互独立的，因此，未报告的事故率和事故检测错误率很高，可能导致带式输送机停产甚至完全停产，监控系统的可靠性低，尤其是计算机监控系统经常遇到不符合系统安全和联合系统监控要求的问题，或对带式输送机进行全面监控；网络技术没有得到充分利用，不能充分利用设备运行信息，实现资源共享和整合。因此，有必要加强远程监测和诊断的功能。目前，基于速度测试的带式输送机问题识别方法已经得到了广泛的研讨，但这些研讨尚未完成。

参考文献

[1]Nrdell L K．The Channer 20km Overland-A Flagship of Modern Belt Convey or Technology [J]．Bulk Solids Handling，2009，11(4)：781-792． 

[2]Guo  Yongcun，Wang  Zhufen，Hu  Kun．DIscussing  the  Green  Design  for  Belt  Conveyor [J]．Advanced Materials Research，2011：1266-1270． 

[3]黄民，魏任之．矿用钢绳芯带式输送机实时工况监测与故障诊断技术[J]．煤炭学报，2005，30(2)：245-250． 

[4]李治平．煤矿输送机运行状态分析[J]．工程技术，2010，13：93． 

[5]Huber，Bill．Conveyor Upkeep and Performance[J]．Rock Products，2006，109（6）：14． 

[6]H Hu．Present Status and Development Tendency of Mine Automation and Communication 

Technology[J]．Coal Science and Technology，2007，35，1-4． 

[7]Girad Laurent，Masse Serge．Belt Conveyor Safety[J]．Professional Safety，2004，11：20～26． 

[8]叶红勋．煤矿皮带输送机事故原因及处理[J]．工业技术，2012，18：171． 

[9]李树刚．安全监测监控技术[M]．徐州：中国矿业大学出版社，2008． 

[10]  隆泗．煤矿机电设备与安全管理[M]．成都：西南交通大学出版社，2010． 

[11] Wang Shasha，Guo Weina，Wen Wu，Chen Ruihan，Li Ting，Fang Fang．Research on Belt Conveyor Monitoring and Control System [J]．Communications in Computer and Information Science，2010：333-339． 

[12]  刘凯深．基于 PLC 的带式输送机监控系统的研究[D]．西安：西安科技大学硕士毕业论

文，2010． 

[13]  王思文，张兆亚，张文能，等．基于 PLC 的带式输送机监控系统设计[J]．煤炭科技，2008(2)：76-78． 

[14]  杜功儒，刘凯深，李建华．基于 PLC 的带式输送机控制系统设计[J]．煤矿机械，2009，

30(11)：125-127． 

[15]  郝春霄，牟学精．基于 C#的带式输送机故障诊断系统的设计[J]．煤矿机械，2010，31(11)：263-264． 

[16]  孟凡芹，王耀才．基于现场总线的带式输送机运行监控系统[J]．煤矿机电，2002(3)：22-24． 

[17]  李申山，许鸣珠．基于 CAN 总线的带式输送机监控系统设计[J]．煤矿机械，2009，30(8)：133-36． 

[18]  孔令飞．基于 LabVIEW 的带式输送机监控系统[J]．煤矿机械，2010，31(11)：150-152．