西门子S7-400H冗余系统在煤矿储装运系统中的应用研究

论文摘要

煤炭是我国最重要的一次能源,煤炭工业是国民经济的主要基础产业,对国家经济发展起着重要作用,它能否健康发展是事关我国能源安全和经济可持续发展的重大问题。随着现代科学技术的飞速发展,尤其是世界经济对能源的旺盛需求,世界煤炭开采技术也得到了迅猛的发展。储装运系统作为整个煤矿生产系统的终端,是生产系统的咽喉部位,担负着全矿井原煤的分流运输任务,该控制系统的性能优劣对整个单位的生产有着举足轻重的作用。如果任何一个环节出现故障将造成巨大损失,煤矿储装运系统的稳定性和可靠性已经成为煤矿增产增效需要考虑的必要问题。近年来,随着计算机技术和通信技术的飞速发展,这一要求逐步得到了满足,冗余系统能提供并完成这种可靠性要求极高的任务。S7-400H是西门子公司专门为高端应用场合设计的冗余系统,其CPU、工作电源、通讯网络设备和操作站均为冗余设置,如果主系统发生故障,能自动无扰动地切换到热备用系统,实现平稳的主从转换,使整个系统可以容错的运行,避免了传统的单机系统由于故障停机而造成的损失,从而大大提高了系统的稳定性和可靠性。论文阐述了冗余技术及PLC、西门子S7-400H冗余系统的硬件组成、冗余架构和基本工作原理,对煤矿储装运系统的电控系统进行设计,并结合自身实践对系统组态及系统冗余性能测试作了比较完整的介绍。冗余系统架构灵活、编程简单、稳定可靠,在减少停车时间,减员增效等方面作用明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 所做主要工作及论文内容安排
• 2 冗余技术及PLC
• 2.1 冗余技术
• 2.1.1 冗余技术的发展
• 2.1.2 冗余系统
• 2.1.3 西门子冗余系统平均无故障时间与可靠性分析
• 2.2 PLC概述
• 2.2.1 PLC的产生与发展
• 2.2.2 S7-400H PLC
• 3 S7-400H PLC冗余系统理论
• 3.1 S7-400H PLC冗余系统的主要特性
• 3.2 S7-400H PLC的硬件组成
• 3.2.1 安装机架和电源模块
• 3.2.2 CPU模块
• 3.2.3 输入/输出模块
• 3.3 西门子ET 200M
• 3.4 S7-400H冗余控制PLC的工作原理
• 3.4.1 S7-400H PLC冗余系统架构
• 3.4.2 S7-400H PLC冗余工作原理
• 4 储装运系统的电控系统设计
• 4.1 PCS7系统介绍
• 4.1.1 工程师站
• 4.1.2 自动化站
• 4.1.3 操作员站
• 4.2 电控系统的自动化站设计
• 4.2.1 自动化站的硬件选型
• 4.2.2 PROFIBUS-DP现场总线
• 4.2.3 自动化站与DP从站连接的设计
• 4.3 AS站与上位机通信方案设计
• 4.3.1 工业以太网
• 4.3.2 通信网络设计方案
• 4.4 电气控制系统设计方案
• 5 系统组态及冗余性测试
• 5.1 系统组态
• 5.1.1 硬件组态
• 5.1.2 PC站组态
• 5.1.3 网络组态
• 5.1.4 Wincc组态
• 5.2 系统冗余性测试
• 5.2.1 系统模式及故障指示灯
• 5.2.2 中央处理器或电源出现故障
• 5.2.3 冗余光缆出现故障
• 5.3 系统功能及应用效果
• 5.3.1 系统功能
• 5.3.2 系统应用效果
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历及发表论文情况
• 个人简历
• 发表论文