煤矿井下综合自动化系统的研究与实现

摘要

煤矿井下综合自动化系统实现了对煤矿生产设备的自动控制、监测以及喷雾降尘等功能,促进煤矿生产走向高产化、高效化,对提高煤矿自动化生产水平具有重要的意义。本系统提出将西门子S7-300系列PLC、RS-485总线、喷雾降尘技术、数字语音技术应用于煤矿井下综合自动化系统中,通过结合现场层的辅助控制器实现对现场层设备的逻辑启停控制,现场层设备将井下采集到的环境参数等通过485总线传送到主控器,通过矿用工业以太网传送到地面监控主站实现实时监控,这样就形成了井下与井上一体化管理。在实验室条件下,搭建了测试系统。在模拟的井下环境中,对该系统的功能进行了测试,基本实现了对井下设备的控制、监测、数字语音报警以及采煤过程中的自动喷雾降尘。在模拟的井上监控系统中,使用WINCC也能够正确显示运行的设备运行的信息和状态。论文设计的自动化系统与传统控制系统相比,可靠性、实时性、准确性等性能都得到了大大提高。

目录

致谢

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.2 国内外现状与研究方向

1.3 课题任务

1.3.1 课题来源

1.3.2 本文的研究内容

2 煤矿井下综合自动化系统的总体结构确定

2.1 系统的基本功能

2.2 系统的总体构架

2.3 系统的工作方式

2.4 主控器 PLC 选型确定

2.5 系统电源的选型

3 煤矿井下综合自动化系统的研究与硬件实现

3.1 控制板以及 I/O 板的设计与实现

3.2 喷雾降尘技术的研究与实现

3.2.1 喷雾降尘技术的简述

3.2.2 喷雾降尘系统工作原理

3.2.3 喷雾降尘系统的硬件实现

3.3 语音报警技术的研究与实现

3.4 环境参数采集/闭锁分站的硬件实现

3.5 尾端电压检测的硬件实现

3.6 系统的组网方式研究与确定

3.6.1 组网方式的确定

3.6.2 MODBUS 协议的研究

3.6.3 通讯协议硬件接口电路的实现

3.6.4 RS-485 总线本安电路设计

3.7 系统的防暴处理

4 煤矿井下综合自动化系统的软件实现

4.1 主控站 PLC 的资源分配

4.2 主控站的程序设计

4.2.1 主控站读写分站的控制程序流程

4.2.2 设备逻辑启/停控制的程序流程

4.2.3 参数监测的程序流程

4.2.4 报警处理的程序流程

4.2.5 CRC 校验程序

4.3 系统分站的程序设计

4.4 通信程序设计

4.5 上位机监控软件设计

5 系统调试分析

5.1 硬件性能测试

5.2 上位机监控软件的测试

5.3 本章小结

6. 结论与展望

参考文献

作者简历

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