煤矿空压动力及制氮系统自动化网络及其控制系统设计

发布时间：2017-05-02 22:17

  本文关键词：煤矿空压动力及制氮系统自动化网络及其控制系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：空压动力和制氮系统在煤矿生产中有着举足轻重的作用,其中煤矿空压动力系统担负着全矿风动工具和卸煤设施的动力供给任务,制氮系统用来防止危险发生,隔离有害易爆气体,用于井下防火、灭火。传统煤矿空压动力系统和制氮系统都为单机系统,并没有实现网络化,也没有把供电柜参数引入监控之中,无法对整个系统进行统一监管。论文以同煤集团金庄矿煤矿空压动力系统及制氮系统的自动化网络设计和综合控制为项目背景,针对金庄矿空压动力系统和制氮系统中的空压机、制氮机、增压机均为单机自动运行,无法进行集中监控、效率低下等问题,提出采用现场总线技术、网络技术、自动控制技术、计算机管理技术等多技术相结合的方法,以煤矿空压动力系统和制氮系统全自动控制和计算机设备科学运行理念为目的进行研究,以期达到对整个空压动力系统、制氮系统的设备运行优化组合,参数在线实时检测和整体智能控制。煤矿空压动力系统及制氮系统的组网以S7-300为核心,通过Profibus-DP总线监控空压机、制氮机及增压机的信号,通过Modbus协议读取高低压开关柜的电压电流以及功率等信号,核心PLC通过MPI协议接入监控室上位机中,增加支持WEB浏览的亚控Kingview6.53上位机系统进行数字化监控管理,使得矿各级领导和职能管理部门能通过网页及时准确的掌握系统实时运行状态。通过现场总线技术将多套空压机和制氮机等设备组建成工业现场级控制网络,对各设备进行优化组合和实时监控,实现设备的科学运行管理。现场应用结果表明,煤矿空压动力和制氮系统能够根据采集参数的变化进行整体自动控制,使空压机和制氮机等设备实现科学合理的组合,充分发挥各个设备的性能,使其维持在最佳运行状态,延长了设备的使用寿命。监控系统显示直观、操作简单、维护方便,现场总线数据传输稳定可靠,实时性高。整体而言实现了空压机、制氮机的群控联动与无人值守,对于保障煤矿安全生产,提高矿区的生产效率和信息化管理水平有一定推动意义。
【关键词】：Profibus-DP总线 Modbus协议 空压系统 制氮系统 可编程逻辑控制器
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD67;TP273
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 煤矿空压动力和制氮系统自动化网络的研究背景及意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-18
• 1.3 作者主要工作与要解决的问题18
• 1.4 本文研究主要内容及结构18-21
• 第二章 煤矿空压动力及制氮系统整体结构设计21-29
• 2.1 煤矿空压机及制氮机概述21-24
• 2.1.1 煤矿空压动力系统概述21-22
• 2.1.2 煤矿制氮机系统概述22-24
• 2.2 现场情况概述与系统具体要求24-26
• 2.3 系统方案确定26-29
• 2.3.1 综合控制系统PLC选型26
• 2.3.2 综合控制系统PLC结构设计26-29
• 第三章 仪表选型及控制系统硬件设计29-41
• 3.1 可编程逻辑控制器分析29-32
• 3.1.1 可编程序逻辑控制器工作原理29
• 3.1.2 可编程逻辑控制器结构29-30
• 3.1.3 可编程逻辑控制器特点30-32
• 3.2 系统硬件配置32-38
• 3.2.1 PLC选型与其他模块的选型32-36
• 3.2.2 传感器变送器选型36-38
• 3.2.3 其他器件选型38
• 3.3 控制方式设计38-39
• 3.3.1 空压系统控制方式38-39
• 3.3.2 制氮系统控制方式39
• 3.4 抗干扰措施39-41
• 第四章 煤矿空压机及制氮机监控系统现场总线网络41-53
• 4.1 现场总线在工业现场应用的优势41-42
• 4.2 现场总线选型及组网42-43
• 4.3 Profibus总线43-48
• 4.3.1 Profibus总线介绍43
• 4.3.2 Profibus-DP总线特点43-44
• 4.3.3 Profibus-DP网络架构44
• 4.3.4 Profibus-DP通信实现44-48
• 4.4 Modbus总线48-51
• 4.4.1 Modbus总线介绍48-50
• 4.4.2 Modbus总线特点50-51
• 4.4.3 Modbus网络架构51
• 4.5 MPI总线51-53
• 4.5.1 MPI总线介绍51-52
• 4.5.2 MPI总线特点52-53
• 第五章 系统程序设计53-65
• 5.1 Step7编程软件53-55
• 5.2 系统主程序设计55-56
• 5.3 现场总线通讯程序设计56-58
• 5.4 模拟量处理程序设计58-59
• 5.5 故障判断程序设计59
• 5.6 程控程序设计59-65
• 第六章 煤矿空压机及制氮机系统监控组态设计65-71
• 6.1 上位机组态软件介绍及选择65-66
• 6.2 组态画面创建66-69
• 6.2.1 I/O设备管理66-67
• 6.2.2 用户权限与密码保护67-68
• 6.2.3 WEB发布68-69
• 6.3 监控运行画面69-71
• 第七章 总结与展望71-73
• 7.1 总结71
• 7.2 课题存在的问题和展望71-73
• 参考文献73-79
• 致谢79-81
• 攻读学位期间发表的论文81

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本文编号：341813