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煤矿井下综采工作面监控系统的研究与实现

作　者: 张妍
导　师: 汪玉凤
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 煤矿综采 PLC 现场总线 SPC3 上位机
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 132次
引　用: 2次
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内容摘要


煤矿井下综采工作面监控系统实现对井下工作面煤矿生产过程的控制与监视功能,为煤矿安全生产的高产化以及高效性提供重要保证,对于提高我国煤矿综采工作面自动化水平具有重要意义。本文创新性提出将德国西门子S7-300系列PLC与现场总线PROFIBUS-DP应用于煤矿井下综采生产,与扩音电话、辅助控制器等现场层设备共同实现对井下工作面转载机、破碎机、刮板运输机等负载逻辑启停控制、沿线闭锁控制以及环境参数监测等功能。通过矿用工业以太网将井下工作面生产信息实时传送地面监控主站,实现井上井下信息一体化。论文阐述了煤矿井下综采工作面控制系统的内容、发展状况以及现存问题,研究设计了系统组成结构以及硬件组成。在着重研究PROFIBUS-DP现场总线基本理论以及协议芯片SPC3的基础上开发设计了DP智能从站,从而实现在现场层设备与主控制器PLC之间构建FCS系统。软件部分着重介绍了PLC逻辑启停控制、参数采集等程序的实现。此外,文章简单介绍了触摸屏以及地面上位机界面设计工作。在实验条件下已成功将DP从站与SIMATC-300 PLC互连,通过触摸屏组态软件的在线功能实现了对测试系统的实时监控,并且在远方PC的组态王画面正确显示了运行信息,模拟完成了井上的调度功能。测试结果基本简单实现了综采工作面监控功能。论文设计的监控系统开发周期短,与传统控制系统相比,不仅提高系统可靠性,保证其安全运行,并且采用现场总线PROFIBUS-DP提高系统开放性,使其具有互操作性。此外,系统设计思路具有很好通用性,使得该系统应用范围更为广泛,灵活性大大提高。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-15
  1.1 课题研究意义  11
  1.2 井下综采监控系统发展  11-13
    1.2.1 国内井下综采监控系统发展  11-12
    1.2.2 国内井下综采监控系统存在问题  12-13
  1.3 课题任务  13-15
2 井下综采工作面监控系统方案设计  15-23
  2.1 井下综采工作面监控系统功能介绍  15-17
  2.2 煤矿井下监控系统通信技术  17-20
    2.2.1 煤矿井下网络通信的主要特点  18
    2.2.2 煤矿用现场总线系统  18-20
    2.2.3 矿用工业以太网  20
  2.3 井下综采工作面控制系统总体结构  20-23
3 综采工作面监控系统硬件设计  23-35
  3.1 主控制器PLC 选择  23-24
  3.2 MMC 卡  24-25
  3.3 现场层设备功能设计  25-31
    3.3.1 语音报警  26-27
    3.3.2 扩音电话  27-28
    3.3.3 闭锁控制  28-29
    3.3.4 环境参数采集  29
    3.3.5 远程控制  29-31
    3.3.6 线路终端  31
  3.4 触摸屏  31-32
  3.5 矿用直流稳压电源  32
  3.6 矿用传感器  32-33
  3.7 主控制箱其它部件  33-35
4 综采工作面监控系统通信网络研究  35-48
  4.1 Profibus-DP 现场总线  35-38
    4.1.1 Profibus-DP 概述  35-36
    4.1.2 Profibus-DP 通信协议  36-38
  4.2 现场层设备DP 通信模块设计  38-47
    4.2.1 DP 智能从站硬件设计  38-41
    4.2.2 DP 通讯报文研究  41-45
    4.2.3 DP 智能从站的GSD 文件  45-47
  4.3 矿用工业以太网实现  47-48
5 综采工作面监控系统软件设计  48-58
  5.1 主控制器程序设计  48-53
    5.1.1 设备启停逻辑控制  48-51
    5.1.2 环境参数控制程序  51-52
    5.1.3 触摸屏显示程序  52
    5.1.4 PLC 区域分配  52-53
  5.2 DP 智能从站软件  53-55
  5.3 触摸屏界面设计  55-57
  5.4 地面监控主站界面设计  57-58
6 系统实验  58-64
  6.1 系统测试  58-62
  6.2 结果分析  62-64
结论  64-65
参考文献  65-67
作者简历  67-69
学位论文数据集  69-70

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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