基于ST-200 PLC智能控制乳化液泵站的设计开发

论文摘要

近年来,随着煤矿井下采煤机工作牵引速度的大幅度提高,与其配套的液压支架的推进速度也必须相应提高,这就需要液压支架的供液设备——乳化液泵站具备大流量供液的能力。而目前国内普遍采用的乳化液泵站为一主一备,而且控制完全是依靠人工经验操作,易出现人为因素故障及无法实现自动检测、控制及处理的功能。针对上述课题,我们在充分研究大量国内、外有关文献资料的基础上,设计研制了“S7-200 PLC智能控制乳化液泵站系统”的方案,即在乳化液泵站中选用四台乳化液泵对液压支架进行供液,从而代替现在使用的单台乳化液泵或一台乳化液为主泵并配备另一台乳化液泵作为备用泵的供液方式。在控制量的选取上通过对液压系统中主管路压力的信号值的变化数据进行测试来反映液压支架在跟进时所需要的乳化液流量的变化参数,同时利用主管路的压力的信号值对每台乳化液泵的运行状况进行实时的调整;在乳化液泵站的运行过程中选用优先级循环方式;设计了在线故障监控系统,实现各种故障实时报警并对其进行相应的控制。在乳化液泵站的控制系统中,通过可编程控制器S7-200来建立主站和从站之间的集散式管理系统,乳化液泵站的整个系统将通过主站控制器对全局实行控制,再利用各分站控制器对系统进行相对应的管理;主站控制器通过主管路的压力变化参数值以及当前各从站控制器的运行状况,系统将各变化参数输入预先设定的程序中进行优先级循环,然后对相应的从站控制器发送出加载仰或卸载的命令;从站控制器在接收到主站发来的指令后将实时对乳化液泵的运行或停止进行控制、加载或卸载等,同时对系统所出现的故障进行随时监测,进而将各从站控制器的运行状况上传到主站控制器中。主站控制器和从站控制器中都设计有人机接口,通过人机接口可以设定相关的参数值并对每台泵的运行状况进行实时检测。本课题是针对高压、多泵、大流量的乳化液泵站设计开发的控制系统,具有在线监测运行状态、智能控制系统、对系统所出现的故障进行自诊断、并实现数据储存和故障报警等功能,极大地提高了煤矿井下采煤的生产工作效率。该课题的研究与开发,较好地解决了乳化液泵站的自动化控制问题,为我国的煤矿产业实现生产自动化做出了应有的贡献。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题的提出
• 1.2 乳化液泵站的现状
• 1.3 论文主要研究的项目
• 1.4 论文内容提要
• 第二章 乳化液泵站结构及液压系统的设计
• 2.1 乳化液泵站的结构
• 2.1.1 乳化液泵
• 2.1.2 乳化液箱
• 2.1.3 乳化液
• 2.2 液压支架
• 2.2.1 液压支架的分类
• 2.2.2 液压支架的结构
• 2.2.3 液压支架的工作原理
• 2.2.4 液压支架和采煤机速度的匹配分析
• 2.3 乳化液泵站的设计
• 2.3.1 主要参数的计算
• 2.3.2 液压系统的设计
• 2.3.3 自动监控系统的设计
• 第三章 PLC 的选型和设计
• 3.1 PLC 的分类及特点
• 3.1.1 按硬件结构形式分类
• 3.1.2 按功能分类
• 3.2 PLC 的硬件组成及工作原理
• 3.2.1 PLC 的硬件组成
• 3.2.2 PLC 的工作原理
• 3.3 S7-200 PLC 系统的主要特点
• 3.4 乳化液泵站控制系统PLC 的选型和设计
• 3.5 主、从站文本显示器的设计
• 第四章 乳化液泵站控制系统的设计
• 4.1 乳化液泵站控制系统的原理
• 4.1.1 顺序控制系统
• 4.1.2 反馈控制系统
• 4.2 PLC 与其它控制系统的比较
• 4.2.1 PLC 与无触点控制系统的比较
• 4.2.2 PLC 与继电器控制系统的比较
• 4.2.3 PLC 与计算机控制系统的比较
• 4.3 泵站控制系统参数的选取原则
• 4.4 泵站集散控制系统的建立
• 4.4.1 集散控制系统的功能
• 4.4.2 集散控制方式的PLC 网络设计
• 第五章 乳化液泵站的硬件设计
• 5.1 硬件结构
• 5.1.1 乳化液泵站控制系统中主站控制器的设计
• 5.1.2 乳化液泵站控制系统中从站控制器的设计
• 5.2 传感器的设计选型
• 5.3 PLC 输入/输出隔离电路的设计
• 5.3.1 可编程控制器对开关量输入隔离电路的设计
• 5.3.2 可编程控制器对开关量输出隔离电路的设计
• 5.3.3 可编程控制器对模拟量输入隔离电路的设计
• 5.4 乳化液泵站控制系统实验室组成
• 5.4.1 控制装置及外围电路设计
• 5.4.2 控制面板的设计和美化
• 第六章 泵站控制系统的程序设计
• 6.1 主站控制器的程序设计
• 6.1.1 初始化程序和文本显示程序的设计
• 6.1.2 加载和卸载的程序设计
• 6.1.3 运行模式循环和故障处理程序的设计
• 6.2 从站控制器的程序设计
• 6.2.1 从站初始化的程序设计和文本显示的程序设计
• 6.2.2 从站控制器的程序设计
• 6.3 主站控制器和从站控制器的通信设计
• 6.3.1 主站控制器和从站控制器通信协议的选择
• 6.3.2 主站控制器和从站控制器通信的设计
• 6.4 需要重视的几个问题
• 6.5 应用效果
• 第七章 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 主站PLC 输入输出端子图
• 附录B 从站PLC 输入输出端子图
• 攻硕期间取得的研究成果