1、- 0 -课程设计课程名称： 电气控制与 PLC 控制技术 题 目：s7-300 和组态王在煤矿自动系统中的应用设计 学 院： 信息工程学院 系： 电气自动化系 专业班级： 卓越电气 101 - 1 -目录前言- 2工作原理- 3硬件设计- 6一、提升机电控系统- 6二、水泵电控系统- 10三、采煤工作面监控系统- 17结束语- 26- 2 -S7-300 和组态王在煤矿自动系统中的应用设计前言PLC是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械或系统的生产过程。S7-300 系列 PLC 是一种通用型 PLC，能适应自动化工程中的各种应用场合，尤其是在生产制造工程中的应用。组态王开
2、发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统自动化机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是“稳，准，快”。 煤矿自动系统是应用现代电子技术和自动化技术对矿井生产过程实现- 3 -全面监控的系统，把采掘生产设备监控系统、皮带运输监控系统、辅助生产设备监控系统等子系统数据进行集中监控，实现生产及辅助生产各运行参数的统计并上传至矿区办公局域网，这样使得煤矿生产和管理更加科学高效。同时将一些主要生产数据和安全情况向上一级管理部门进行汇报，上一级管理部门可以通过这些数据对煤矿进行远程实时监视。出现紧急
3、情况发出告警信号。建立煤矿自动系统的意义：煤矿自动系统是建设“智慧矿山”的核心，使得煤矿生产和管理更加科学高效；为企业带来极大效益、生产效率大幅提高、生产成本大幅降低、减少资源浪费、降低了安全成本；提高了煤矿安全保障度。工作原理 串行传输是指数据一位位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，并可以利用电话线，从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较。 一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是：数据位传送，传按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千- 4 -米；根据信息
4、的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。 并行传输：串行形容一下就是一条车道，而并行就是有 8 个车道同一时刻能传送 8 位（一个字节）数据。但是并不是并行快，由于 8 位通道之间的互相干扰。传输时速度就受到了限制。而且当传输出错时，要同时重新传 8 个位的数据。串口没有干扰，传输出错后重发一位就可以了，所以要比并口快。 以太网当前广泛使用，采用共享总线型传输媒体方式的局域网。它不是一种具体的网络，是一种技术规范。该标准定义了在局域网（LAN）中采用的电缆类型和信号处理方法。以太网在互联设备之间以 10100Mbps 的速率传送信息包，双绞线电缆 10 Base T 以太网
5、由于其低成本、高可靠性以及 10Mbps 的速率而成为应用最为广泛的以太网技术设计中将使用 s7-300 和组态王对煤矿中的生产系统、设备自动化控制、安全生产进行监测和控制，分别有：1提升机电控系统采集参数：安全回路、实时速度、电流曲线、电压、电流、故障、开- 5 -停、电机温度、PLC 状态、开关量、模拟量、钩数、提升容器位置监测。采集方式：PLC 控制接入方法：直接接入或转换规约2水泵电控系统采集参数：电机电压，电机电流，故障，开停,电机温度,进水压力,出水压力,真空压力,进水水位，开关位置信号等采集方式：PLC 控制接入方法：直接接入或转换规约3采煤工作面监控系统采集参数：系统内设备的开
6、机和停止（自动开停顺序），实现与矿调度中心通讯，实现数据上传；在调度中心监控站画面显示工作面生产工艺过程；可以实现工作面前后刮板输送机、破碎机、转载机及泵站设备顺序启停、闭锁控制功能。采集方式：PLC 控制接入方法：直接接入或转换规约- 6 -各部分关系图如下图1 煤矿自动系统层次构架煤矿综合自动化系统包括风机在线监测监控（通风安全环境监测）子系统、瓦斯抽放监测（管道瓦斯抽放监测与控制）子系统、火灾预报束管监测（煤层自然发火实时分析）子系统、工业电视监视系统子系统、电力监测子系统、胶带机监测子系统、主副（斜）井提升监测子系统、矿压监测等- 7 -硬件设计一、提升机电控系统（一）主要被控设备：提
7、升机及井口、井底的信号、操车系统（二）控制内容：（1）提升机开停及速度控制；（2）提升机各运行参数监测，对出现的不正常运行状态进行保护（煤矿安全规程中要求的所有保护）；（3）实现井口、井底信号与提升机闭锁；- 8 -（4）实现操车系统与信号系统闭锁；（5）实现对提升系统中各装置状态的监视（三）硬件设计：变频调速：采用西门子 S7-300 对变频器输出频率进行控制，实现对电机速度的控制。对提升机各运行参数（状态）的监控：以 PLC 控制器为中心，将各传感器输入的信号（模拟量或开关量）进行处理，再输出至显示装置显示（警示）或控制安全保护装置动作，实现对设备运行状态的监视和控制。（ 1） PLC 的
8、 选 择 及 I 0 分 配a 确 定 系 统 的 输 入 设 备 和 输 出 设 备表 31 系 统 的 输 入 设 备 和 输 出 设 备 表输 入 设 备 输 小 址 备正 向 接 触 器 (反 向 ， 线 路 ， 低 频 )(2) 松 绳脚 踏 开 关 制 动 (2)定 子 电 流 继 电 器 (2) 信 号- 9 -液 压 站 (运 行 ， 温 度 高 ， 压 力 高 ) 低 频 (正 向 ， 反 向 爬 行 )润 滑 站 (运 行 ， 欠 压 ， 超 温 ， 油 超 温 ， 出 油 温度 )SYMA工 作 闸 开 关 (2) 加 热 器主 令 控 制 器 电 铃工 作 方 式 (工
9、 作 /调 绳 )检 修 (2) 亚 同 步 (低 频 使 用 )手 选 正 向 (反 问 ) 加 速 开 关 (1 一 8)方 向 复 位 正 (反 )向 输 出正 力 提 升 (负 力 ) 速 度 方 向 继 电 器 (2)紧 急 开 关 工 作 闸 输 出故 障 复 位 安 全 输 出正 向 (反 向 )过 卷 复 位 信 号 灯加 速 开 关 (1 8) 提 升 方 向 (深 度 指 示 器 用 )(2)外 部 安 全 网 路 减 速 灯松 绳 低 频 投 入 灯离 心 开 关 正 （ 负 ） 力 灯正 向 (反 向 )减 速 开 关 （ 井 筒 ） 一 (二 )次 开 车 灯正 向 (反 向 )两 米 定 点 开 关 （ 井 筒 ） 检 修 (验 绳 )灯断 轴 选 正 (反 )向 灯二 级 制 动 切 除 （ 牌 坊 ） （ 2） 零 位 灯减 速 开 关 中 间 继 电 器 (牌 坊 ) 安 全 回 路 灯正 （ 反 ） 向 终 端 停 车 （ 牌 坊 ） 比 较 （ 深 度 指 示 器 用 ）过 卷 开 关 (井 筒 )(2) 深 度 指 示 灯 （ 2）弹簧疲劳 可调闸电流闸瓦磨损SMJ检 修停 车 信 号信 号 选 向 (2)信 号 急 停Dzc-run手 闸 给 定限 速 给 定 (正 向 反 向 )测 速 反 馈b进
