基于PLC和WinCC的采煤机监控系统

发布时间：2017-06-09 23:03

  本文关键词：基于PLC和WinCC的采煤机监控系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：采煤机作为重要的综采设备，工作环境十分复杂恶劣，它的运行状况对煤矿生产的安全以及经济效益有重要影响。因此要保证其高效运行，同时具有高可靠性和较长的使用寿命，需要工况监控系统来保障被监控设备可靠运行。SCADA系统结合IT技术、DCS和PLC等工业控制技术于一体，，是对企业设备进行监测和对生产过程控制及调度的有效手段，将SCADA系统应用到采煤机生产运行过程中，可以实现对采煤机工作过程的自动监控，减轻操作员的负担，对提高生产效率有着不可替代的作用。 本文以采煤机生产过程为课题，运用工业控制技术、功能强大的组态软件以及现场总线技术，采用模块化设计思想，研究设计了一种基于WinCC的上位机监控系统，实现了数据采集、参数调节、设备控制以及信号报警等功能，为工业现场提供了友好的HMI界面。 在具体设计过程中，着重研究了本地监控系统的关键问题，并提出了相关解决方案，包括： （1）结合采煤机生产工艺流程分析了项目控制要求，提出了监控系统总体架构及各部分的实现方法； （2）针对牵引电机调速范围不宽、控制精度不高，采用直接转矩控制技术实现对牵引电机调速，并通过MATLAB构建了直接转矩控制仿真系统； （3）设计搭建了以Simatic S7-300PLC为控制核心的本地监控系统，完成了硬件配置与软件设计； （4）应用WinCC软件对采煤机运行过程进行了监控画面的设计，实现了运行控制、状态显示、实时报警与归档，并通过组态WinCC Web Navigator实现采煤机运行过程的远程监控； （5）实现基于Profibus总线技术的上位机与下位机、PLC与变频器之间的通信。
【关键词】：采煤机 变频器 监控系统 WinCC
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD42;TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致谢8-14
• 第一章 绪论14-17
• 1.1 课题背景14
• 1.2 国内外研究现状14-15
• 1.3 本课题的研究内容与目标15-17
• 1.3.1 本课题的研究内容15-16
• 1.3.2 本课题的完成目标16-17
• 第二章 采煤机结构与监控系统总体设计17-24
• 2.1 采煤机结构及工作原理17-20
• 2.1.1 截割部17-18
• 2.1.2 牵引部18-19
• 2.1.3 液压系统19
• 2.1.4 附属装置19-20
• 2.2 采煤机监控系统的总体设计20-23
• 2.2.1 直接控制层的设计22
• 2.2.2 本地控制管理层的设计22-23
• 2.2.3 远程管理层的设计23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 采煤机主要部分电气控制设计24-41
• 3.1 牵引部电气控制24-32
• 3.1.1 电机调速的直接转矩控制24-30
• 3.1.2 电机调速直接转矩控制 Matlab/Simulink 仿真30-32
• 3.2 截割部电气控制32-33
• 3.2.1 滚筒调高控制32-33
• 3.2.2 截割电机保护控制33
• 3.3 采煤机现场采集系统33-40
• 3.3.1 温度检测及保护33-35
• 3.3.2 电压检测及保护35
• 3.3.3 漏电检测及保护35-36
• 3.3.4 压力检测及保护36-37
• 3.3.5 采煤机机身位置检测及保护37-38
• 3.3.6 电机绝缘检测及保护38-39
• 3.3.7 瓦斯含量检测及保护39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 采煤机本地控制系统设计41-59
• 4.1 采煤机本地控制系统结构设计41-43
• 4.2 变频器配置43-49
• 4.2.1 变频器参数设置44-47
• 4.2.2 PLC 与变频器通信的实现47-49
• 4.3 主控器配置49-55
• 4.3.1 S7-300 系列 PLC49-51
• 4.3.2 系统资源分配51-54
• 4.3.3 采煤机实现的控制功能54-55
• 4.4 PLC 控制程序设计55-57
• 4.5 采煤机电气系统电磁干扰的危害及抑制措施57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 监控系统设计59-73
• 5.1 实时监控软件的概述59-61
• 5.1.1 WinCC 组态软件的概述59-61
• 5.1.2 建立一个工程的一般步骤61
• 5.2 画面的设计61-69
• 5.2.1 建立项目61-62
• 5.2.2 组态项目62-64
• 5.2.3 画面的设计64-69
• 5.3 WinCC 与 PLC 的通信实现69-71
• 5.3.1 WinCC 与 PLC 的通信原理69-70
• 5.3.2 WinCC 与 S7-300 连接实现步骤70-71
• 5.4 远程监控的实现71-72
• 5.5 本章小结72-73
• 第六章 结论与建议73-74
• 参考文献74-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文76-77

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