摘 要
大中型煤矿的井下煤炭运输大都采用以胶带输送机为主的运输方式。胶带输送机是一种由电机驱动的连续运输设备，主要用来输送物料和成品，广泛应用于工业生产中。以往的输送机控制大多采用就地控制，并且控制装置大都由继电器等组成，当输送机的数量增加时，会造成设备复杂，操作及维护困难的局面。而在胶带输送机的连续运行中，经常会出现打滑、断带、划伤、过载、联轴器断开等现象，导致压矿的严重后果。因此，对输煤系统的控制就具有重要的意义。
本文对煤矿主煤流远程控制系统信号检测部分、就地控制部分、远程控制上位机三部分组成及功能进行介绍的基础上，提出了基于西门子公司S7-200可编程序控制器和工业控制网网络的输煤控制系统实现方案。并重点介绍PLC为主的电机控制系统，系统基本满足了带式输送机工作过程中控制、监测、保护、管理等功能。对与上位机的相关通信问题也进行了分析介绍。基于PLC控制的煤矿主煤流远程控制系统可有效的提高煤矿企业输煤系统的效率，在我国有很好的发展前景。
关键字：输送机； S7-200 PLC；控制； 传感器； 串口通信
目 录
第1章 绪论 ................................................... 1 1.1我国煤矿主煤流控制系统的现状 .............................. 1 1.2系统的组成和功能 .......................................... 2 1.2.1系统的组成 ............................................. 2 1.2.2系统的功能 ............................................. 3 第2章系统概况及部分组成--皮带机及控制信号及传感器 ............. 4 2.1系统的组成及功能 .......................................... 4 2.2 胶带运输机概况 ............................................ 5 2.2.1胶带运输机概念 ......................................... 5 2.2.2通用带式输送机的组成 ................................... 5 2.3 传感器的概况及控制系统所需信号、信号传感器 ............... 6 2.3.1传感器的分类 ........................................... 6 2.3.2传感器的特性 ........................................... 7 2.3.3转速的测量及转速传感器 ................................. 9 2.3.4转矩的测量及转矩传感器 ................................ 11 2.3.5温度的测量及温度传感器 ................................ 12 2.3.6跑偏、划伤及纵向撕裂的检测 ............................ 14 第3章 基于PLC的下位机控制系统设计 .......................... 16 3.1 PLC概述 ................................................ 16 3.1.1 PLC的概念及发展 ...................................... 16 3.1.2 PLC的主要特点 ........................................ 18 3.1.3 PLC的应用范围 ........................................ 19 3.1.4 PLC的组成 ............................................ 20 3.2 S7-200 PLC的概况 ....................................... 22 3.2.1 SIEMENS S7-200基本组成 .............................. 22 3.2.2 SIEMENS S7-200的工作原理 ........................... 26 3.2.3 PLC编程语言和程序结构 ................................ 29 3.3 本例中基于S7-200 PLC的设计 ............................. 31 3.3.1系统功能 .............................................. 31
3.3.2系统控制 .............................................. 32 第4章 煤矿主煤流控制系统数据通信设计与实现 ................... 36 4．1通信网络的基础知识 ...................................... 36 4．2 PLC 通信程序设计 ........................................ 41 4．3 PLC端的通讯程序实现 ..................................... 43 第5章 总结与展望 ............................................ 47 参考文献： ................................................... 48 英文原文 ................................................... 49 中文译文 ................................................... 59 致 谢 ....................................................... 66
中国矿业大学2009届本科生毕业设计（论文） 第1页
第1章 绪论
传统的煤矿输煤系统是一种基于接触器和人工手动方式的半自动化系统。由于输煤系统现场环境十分恶劣，不仅极大损害了工人的身体健康，而且由于输煤系统范围大，经常有皮带跑偏、皮带撕裂?等等麻烦，大大降低了生产效率。传统输煤系统已无法满足井下运煤的需要。
1.1我国煤矿主煤流控制系统的现状
带式输送机是煤矿生产中的主要运输工具，其自动化程度及安全运行在煤矿生产中占有极其重要的地位。目前，我国煤矿主煤流远程控制系统发展情况差距很大,受企业性质及煤矿生产规模的影响。有些井下带式输送机的控制仍以就地控制为主,各种保护信号也只能就地显示,并且其保护装置的可靠性、灵敏性及寿命也都较低。也有一些国有大型煤矿在煤矿主煤流远程控制系统方面取得了很大的突破，例如中国矿业大学和兖州矿业集团公司兴隆庄煤矿研制的“煤矿井下主煤流带式输送机地面集中控制系统”,集控制、检测和监测为一体,在我国首次实现了地面对井下主煤流带式输送机的长距离10Km以内、多点位2000点以上信息传输和无岗点操作的远程集中监测控制,开创了我国地面远程集中控制煤矿井下机电设备的先例,系统自动化程度达到了国际先进水平,已经通过了专家技术鉴定。煤矿井下主煤流胶带运输地面集中控制系统以分布式计算机控制系统 DCS 为主，包括了地面控制中心、井下控制中心和11个控制分站，具有在线监测、分析以及完善的保护与报警功能，完全符合煤矿井下带式输送机输煤系统安全生产的要求。在兴隆庄煤矿井下的现场技术检测和工业性运行表明，该系统的技术性能达到了设计要求,开机率由原来60 %提高到95 %以上,系统输煤能力也从1000t/h提高到 1 200 t/ h,同时还极大地减轻了操作人员的劳动强度。专家们指出: 此项成果运用自动化、计算机、传感器、工业电视、光纤通讯及网络技术,采用触摸屏或鼠标控制方式进行数据和图像信息传输,可以实现煤流方向带式输送机的顺序开停和无扰切换,具有断带、打滑、跑偏、烟雾报警、自动灭火断电,语音报警等各种保护功能,免除了人为因素的干扰，避免了整个带式输送机系统带载停车与堆煤事故的发生; 它首次将先进的冗余技术应用于煤矿带式输送机的集中控制 ,实现了地面和井下控制中心的3台计算机互为热备份，提高了整个系统的可靠性，所开发的防爆兼本安型带式输送机自动控制装置具有完善的数据采集和控制功能，亦可以作为单台带式输送机的自动控制装置。
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1.2系统的组成和功能
煤矿主煤流运输系统为将井下采掘工作面生产的煤炭运送到井底集运站所需的巷道及其运输设备的总称。按运输方式不同，煤矿主煤流运输系统一般分为由输送机组成的连续运输方式、由轨道运输组成的间断运输系统以及由上述两种组成的混合方式。 1.2.1系统的组成
煤矿主煤流控制系统由信号检测部分、就地控制部分、远程控制三部分组成。信号检测部分---通过相应的传感器、变送器、放大电路等将各种系统所需的控制信号进行测量和变送，输出规范的电信号到就地控制部分。
就地控制部分---主要由可编程控制器（PLC）、控制面板和各现场设备的控制装置等组成，其作用：1）负责测量信号的简单处理与分析，并据此对输煤系统进行相应控制或发出预（报）警信号；2）值班人员配合控制面板近地控制输煤系统；3）与远程控制上位机进行通信，接受上位机控制，并根据指令将所需信息发送给上位机处理。
上位机部分---硬件由工业计算机、打印机等构成，软体由应用程序和数据库组成。控制人员通过人机界面实现对输煤设备的远程控制、监视、采集历史数据，并对控制系统各种数据进行复杂处理、显示、存储、输出和打印。