基于PLC与组态软件的煤矿瓦斯监控系统研究

发布时间：2017-03-29 12:01

  本文关键词：基于PLC与组态软件的煤矿瓦斯监控系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：煤矿是我国的重要工业能源,随着矿企的不断发展,煤矿安全问题也日益凸显,其中井下安全问题一直是大家研究的重要课题。对井下瓦斯浓度进行监控早已成为保障煤矿安全生产的重要措施之一,故设计一套方便实用且满足安全生产要求的井下瓦斯监测系统是十分必要的。 本文所建立的煤矿瓦斯浓度监控系统,其井下部分由PLC进行控制,传感器所采集到的数据信息传输到井下控制分站,在分站进行数据分析,并由PLC执行相关的程序,从而完成对各设备的有效控制；井上部分由组态软件创建出监控画面,实现对瓦斯浓度的实时监控,上位机即可显示当前数据,也可以供查询历史数据并打印所需内容。 小波降噪和BP神经网络的算法对瓦斯浓度进行预测是本文的一个重要部分。该算法首先利用小波分析强大的降噪滤波能力,对基于时间序列的现场瓦斯数据进行降噪滤波处理,运用神经网络在预测估值方面的优势,采用降噪后数据对BP神经网络进行训练,然后用现场最新数据代入经过训练后的神经网络进行预测,得到预测结果。相比于传统的监控系统,该系统提升了测量精度、减小了设备的损耗和调节周期,有一定的研究价值和应用价值。 本文首先阐述了瓦斯监控系统的相关背景,分析了其发展的趋势并指出现阶段煤矿瓦斯监控所存在的一些待解决的问题。然后在说明该系统的总体结构和工作原理的基础上,对系统硬件设备进行选型,分析了PLC的主要模块,设计了整个系统的通信方式,并重点介绍了运用小波降噪和BP神经网络算法对瓦斯浓度进行预测,采用MATLAB软件建立仿真模型进行仿真。最后运用组态王软件建立监控画面,实现了对井下瓦斯浓度的实时监控。经验证,本文设计的系统对瓦斯浓度的监控具有确实的可行性,满足煤矿安全生产的相应要求。
【关键词】：瓦斯监控 BP神经网络 PLC 组态软件
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712;TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1. 绪论14-18
• 1.1 研究背景及意义14-15
• 1.2 国内外发展现状15-16
• 1.3 课题研究主要内容16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 2 瓦斯浓度监控系统总体设计18-22
• 2.1 系统概述18-19
• 2.2 系统工作原理19
• 2.3 总体设计方案19-20
• 2.4 系统功能与设计要求20-21
• 2.4.1 系统基本功能20
• 2.4.2 井下分站功能设计要求20
• 2.4.3 传感器功能设计要求20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 基于小波降噪和神经网络的瓦斯浓度预测方法研究22-38
• 3.1 目前瓦斯浓度预测方法现状22-23
• 3.1.1 常见瓦斯浓度预测方法22
• 3.1.2 目前瓦斯浓度预测方法的不足22-23
• 3.1.3 基于小波分析及神经网络的工作面瓦斯浓度预测方法原理23
• 3.2 小波分析的信号消噪处理23-25
• 3.3 瓦斯浓度神经网络预测研究25-36
• 3.3.1 BP神经网络原理25-29
• 3.3.2 BP神经网络的Matlab仿真程序设计29-36
• 3.4 本章小结36-38
• 4 瓦斯监控系统的硬件设计38-52
• 4.1 矿井的监控要求38-39
• 4.1.1 矿井瓦斯监控系统硬件要求38-39
• 4.1.2 矿井瓦斯监控系统设计原则39
• 4.2 瓦斯监控系统工业以太网的硬件总体方案研究39-41
• 4.3 可编程逻辑控制器41-43
• 4.3.1 PLC概述41
• 4.3.2 PLC的组成及工作原理41-43
• 4.4 矿井瓦斯监控系统的PLC硬件选型43-46
• 4.5 传感器的选型46-49
• 4.6 本章小结49-52
• 5 瓦斯监控系统的下位机软件设计52-58
• 5.1 系统主程序设计52-53
• 5.2 瓦斯检测仪的软件设计53-54
• 5.3 数据采集子程序设计54-55
• 5.4 超限报警子程序设计55-56
• 5.5 CAN通信子程序设计56-57
• 5.6 本章小结57-58
• 6 瓦斯监控系统上位机软件设计58-82
• 6.1 组态王Kingview简介58-59
• 6.2 瓦斯监控系统其他主要软件59-60
• 6.3 基于工业以太网的瓦斯监控系统上位监控软件设计60-65
• 6.3.1 KingOPCServer数据采集软件配置60-61
• 6.3.2 KingHistorian实时/历史工业库配置61-65
• 6.4 上位机监控系统的建立步骤65-66
• 6.5 上位机监控系统界面设计66-68
• 6.5.1 系统登录界面66
• 6.5.2 瓦斯浓度监控画面66-67
• 6.5.3 历史数据曲线画面67-68
• 6.6 上位监控软件与瓦斯预测算法程序的集成68-80
• 6.6.1 上位监控软件与瓦斯预测算法程序集成的原理68-70
• 6.6.2 OPC技术规范70-71
• 6.6.3 组态王中预测画面编程71-80
• 6.7 本章小结80-82
• 7 总结与展望82-84
• 7.1 工作总结82
• 7.2 展望82-84
• 参考文献84-87
• 致谢87-88
• 作者简介及读研期间主要科研成果88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：274403