基于s7300的田庄煤矿压风机监控系统毕业设计.docx
- 文档编号:10778280
- 上传时间:2023-02-22
- 格式:DOCX
- 页数:75
- 大小:476.26KB
基于s7300的田庄煤矿压风机监控系统毕业设计.docx
《基于s7300的田庄煤矿压风机监控系统毕业设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于s7300的田庄煤矿压风机监控系统毕业设计.docx(75页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
基于s7300的田庄煤矿压风机监控系统毕业设计
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:
按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:
日 期:
学位论文原创性声明
本人郑重声明:
所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:
日期:
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
注意事项
1.设计(论文)的内容包括:
1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)
2)原创性声明
3)中文摘要(300字左右)、关键词
4)外文摘要、关键词
5)目次页(附件不统一编入)
6)论文主体部分:
引言(或绪论)、正文、结论
7)参考文献
8)致谢
9)附录(对论文支持必要时)
2.论文字数要求:
理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括:
任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。
4.文字、图表要求:
1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写
2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画
3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印
4)图表应绘制于无格子的页面上
5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档
5.装订顺序
1)设计(论文)
2)附件:
按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
摘要
空气压缩机(简称空压机)是一种用来压缩气体提高气体压力或输送气体的机械。
可编程控制器(PLC)将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体,专为工业控制而设计。
本设计方案采用PLC和变频器实现对空压机组的自动控制。
该方案采用变频器实现对空压机“一拖多”的控制,PLC实现变频器的工频与变频的转换控制,以及切换变频器对某台空压机进行控制。
系统利用压力传感器采集气包出口压力,通过变送器输出4~20毫安标准信号至PLC模拟输入端口,经过PLC内部PID算法逻辑运算,送出控制信号至变频器,变频器根据送来的信号改变输出电压的频率,来调节电机转速,以确保供气压力的恒定。
关键词:
空气压缩机;可编程控制器(PLC)控制系统;变频器;PID调节器
ABSTRACT
Pressurefanisthepowersourceofthecoalminepneumaticmachinery,isoneoftheimportantequipmentcoalmine.ProgrammableLogicController(PLC)tothetraditionalrelaycontroltechnology,computercontroltechnologyandcommunicationtechnologyintegration,specificallydesignedforindustrialcontrolanddesign.
ThedesignusesPLCandfrequencyconvertertorealizetheautomaticcontrolofaircompressor.Theprogramusesinverteroftheaircompressor"draggedmore"control,PLCtoachievetheinverterfrequencyandfrequencyconversioncontrol,andinverterswitchingcontrolofacompressorstation.CollectionsystemusingpressuresensorsOutletpressureairbag,transmitteroutputby4to20mAstandardsignaltothePLCanaloginputport,throughtheinternalPIDalgorithmPLClogicoperations,sendscontrolsignalstotheinverter.Accordingtothechangeoffrequencyconvertersentthesignaloutputvoltagefrequency,toadjustthemotorspeed,toensurethatthegussupplypressureconstant.
Keywords:
aircompressor;ProgrammableLogicController(PLC)controlsystem;inverter;PIDregulator
1绪论
自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC)取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。
同时,PLC的功能也不断完善。
随着计算机技术、信号处理技术、控制技术、网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。
今天的PLC不再局限于逻辑控制,在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。
目前,PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。
同时,计算机监控系统是采用集中监测、集中控制、集中显示、集中管理、集中保存的系统,融合了较先进的自动化技术、计算机技术、通讯技术、故障诊断技术和软件技术,广泛应用在化工、供暖、机械、供水、水处理等多个领域,在工业生产中发挥越来越显著的作用。
1.1课题的背景和意义
1.1.1国内外压风机监控现状
空气压缩机是矿山生产重要的四大固定设备之一,它产生压缩空气,用以带动凿岩机、风动装岩机等设备及其他风动工具。
其能否安全运行直接影响着煤矿生产的产量和效益。
影响其安全生产的因素主要有空压机的超温、超压、断水、断油等。
随着煤矿现代化的发展,矿山企业对矿山设备的要求越来越高,建设安全性矿山已成为煤矿生产建设的核心。
矿山设备不断更新,不断可靠性、易操作性、可监视性、易维护性等已是最基本的要求了。
用继电器组成的控制电路可靠性差、不易维护、不易监视,已不能适应当前的要求。
现在迫切需要可靠性高、易维护、易操作、可监视并且价格不高的控制器来代替继电器组成的电路。
随着电子技术、软件技术、控制技术的飞速发展,可编程控制器(PLC)发展迅猛,性能很高,价格较为合理,与继电器组的控制电路比具有非常大的优势。
当今国内外都注重PLC在矿山压风机集中监测中的应用,采用可编程控制器对压风机进行集中监测与控制改造,通过对现场出现的问题不断进行持续调整,达到了基本完善的集中监测与控制功能。
但国内起步较晚,在应用方面与国外发达国家相比还有一定差距.目前大部分煤矿未对矿井压风系统实施自动化技术改造,许多空压机组仍主要依靠就地分散式手工操作,需专人24h值班,根据井下用风量的需求手动启、停空压机,并定期巡检,记录运行状况。
传统的保护设备主要采用分离仪表,其可靠性差、集程度低、费用高,不能有效的满足矿山设备投入的经济性和安全性的要求。
空压机控制系统中PLC的引入极大地简化了空压机系统的操作,节省了人力并且提高了系统的安全性和稳定性。
基于PLC和变频器的空压机控制系统使工作人员可以在计算机集控下完成各项工作,大大减轻了工人的劳动强度,极大地节省了生产中所需的人力资源,也保障了生产和系统的安全。
1.1.2田庄煤矿及压风机房概况
山东省田庄煤矿位于山东省济宁市高新区王因镇,于1997年3月建矿,采用地下开采,竖井开拓,生产能力为90万吨/年。
本区属山前冲积平原型地貌单元,暖温带半湿润季风气候,水文地质类型为岩溶裂隙类复杂类型。
矿区含煤地层为二叠系下统山西组和石炭系上统太原组,属于低瓦斯、低二氧化碳矿井。
田庄煤矿压风机房共设有中国上海英格索兰压缩机有限公司生产的空气压缩机3台,其中一台检修、一台备用、一台运行,在用机供风量为40m3/min,排气压力0.85MPa。
供风方式为集中供风,干管放射式,主干风管使用Ф150×6mm,沿副井井筒敷设至井下[1]。
表1.1和1.2为田庄煤矿压风机房技术特征。
表1.1压风机技术特征
(1)
压风机技术特征卡片
1
设备编号
3-1-02
3-1-03
3-1-01
2
设备类别
风力设备
风力设备
风力设备
3
型式
M200-2S-低压
M200-2S-低压
M200-2S-高压
4
制造厂
中国上海英格索兰压缩机有限公司
中国上海英格索兰压缩机有限公司
中国上海英格索兰压缩机有限公司
5
出厂编号
14918
11664FPBKAEL
31736GPBKAII
6
出厂日期
2005.9
2004.12
2008.09
7
安装地点
压风机房
压风机房
压风机房
8
使用日期
2008.11
2005.11
2005.1
9
风量
38.8m3/min
38.8m3/min
38.8m3/min
10
排气压力
0.85MPa
0.85MPa
0.85MPa
11
转速
1482r/min
1460r/min
1482r/min
12
轴功率
200KW
200KW
200KW
表1.2压风机技术特征
(2)
15
机体尺寸
4000*1930*2146
4000*1930*2146
4650*1930*2146
16
风压温度
压缩前为室温,压缩后小于105度
压缩前为室温,压缩后小于105度
压缩前为室温,压缩后小于105度
17
冷却方式
水冷
水冷
水冷
18
风包数目
1
1
1
19
风包容量
2.5
2.5
2.5
20
风管直径
出口89,吸口300
出口89,吸口300
出口89,吸口300
电动机
21
设备类别
电力设备
电力设备
电力设备
22
型 号
IY315M2-4
IY315M2-4
IY3553-4
23
容 量
200Kw
200Kw
200Kw
24
额定电压
380V
380V
6000V
25
额定电流
363A
363A
24A
26
额定转速
1482r/min
1482r/min
1482r/min
27
绝缘等级
F级
F级
F级
28
重量
970kg
970kg
1860kg
29
制造厂
英格索兰压缩机有限公司
英格索兰压缩机有限公司
英格索兰压缩机有限公司
30
出厂编号
22077747
22077747
22077762
31
出厂日期
2005.5
2004.11
2008.09
图1.1压风机房供电系统图
田庄煤矿设35KV变电所一座,两回路电源分别引自王因供电站(35KV)、济宁接庄变电所(220/35KV),采用LGJ-3×95架空线路,同杆架设。
双回路均能承担矿井全部负荷。
井下-167中央变电所由地面35KV变电站6KV两段母线供电,两路电缆沿副井井筒敷设至井下-167中央变电所6KV两段母线上,地面和井下各变电所均采用分列运行方式。
压风机房1#压风机电源引自35KV变电所高压室6KV6916开关柜,中间加有HIGU-IR75A型断路器。
2#和3#压风机采用双回路供电,分别引自副变电所低压室和35KV高压室6KV6905开关柜[1]。
2空气压缩机
2.1空气压缩机及分类
空气压缩机(空压机)是一种利用电动机将气体在压缩腔内进行压缩并使压缩的气体具有一定压力的设备。
作为基础工业设备,空压机在冶金、机械制造、矿山、电力、纺织、石化、轻纺等几乎所有的工业行业都有广泛的应用。
空压机分为螺杆式空压机(螺杆式空压机又分为单螺杆式空压机及双螺杆式空压机)、离心式空压机、活塞式空压机、滑片式空压机、涡旋式空压机和旋叶式空压机等(如图2.1所示)
图2.1空气压缩机分类
2.2螺杆式空气压缩机
2.2.1螺杆式空压机基本结构
在压缩机机体中,平行的配置着一对互相咧合的螺旋形转子通常把节圆外具有凸齿的转子,称为阳转子或阳螺杆。
把节圆内具有凹齿的转子,称为阴转子或阴螺杆。
一般阳转子与原动机连接,由阳转子带动阴转子转动。
转子上的最后一对轴承实现轴向定位,并承受压缩机中的轴向力。
转子两端的圆柱滚子轴承使转子实现径向定位,并承受压缩机中的径向力。
在压缩机机体的两端,分别开设一定形状和大小的孔口。
一个供吸气用,称为进气口;另一个供排气用,称作排气口。
螺杆式空气压缩机的核心部件是压缩机主机,空气的压缩是靠装置于机壳内互相平行啮合的阴阳转子的齿槽之容积变化而达到。
2.2.2螺杆式空压机的工作原理
螺杆压缩机的工作循环过程可分为进气,压缩和排气三个过程。
随着转子旋转,每对相互啮合的齿相继完成相同的工作循环。
(1)进气过程:
转子转动时,阴阳转子的齿沟空间在转至进气端壁开口时其
空间最大,此时转子齿沟空间与进气口的相通,因在排气时齿沟的气体被完全排出,排气完成时,齿沟处于真空状态,当转至进气口时,外界气体即被吸入,沿轴向进入阴阳转子的齿沟内。
当气体充满了整个齿沟时,转子进气侧端面转离机壳进气口,在齿沟的气体即被封闭。
(2)压缩过程:
阴阳转子在吸气结束时,其阴阳转子齿尖会与机壳封闭,此时气体在齿沟内不再外流。
其啮合面逐渐向排气端移动。
啮合面与排气口之间的齿沟空间渐渐减小,齿沟内的气体被压缩,压力提高。
(3)排气过程:
当转子的啮合端面转到与机壳排气口相通时,被压缩的气体开始排出,直至齿尖与齿沟的啮合面移至排气端面,此时阴阳转子的啮合面与机壳排气口的齿沟空间为0,即完成排气过程,于此同时转子的啮合面与机壳进气口之间的齿沟长度又达到最长,进气过程又再进行。
从上述工作原理可以看出,螺杆压缩机是一种工作容积作回转运动的容积式气体压缩机械。
气体的压缩依靠容积的变化来实现,而容积的变化又是借助压缩机的一对转子在机壳内作回转运动来达到。
2.2.3螺杆压缩机的特点
就气体压力提高的原理而言,螺杆压缩机与活塞压缩机相同,都属容积式压缩机。
就主要部件的运动形式而言,又与离心压缩机相似。
所以,螺杆压缩机同时具有上述两类压缩机的特点。
(1)螺杆压缩机的优点
①可靠性高:
螺杆压缩机零部件少,没有易损件,因而它运转可靠,寿命长,大修间隔期可达4~8万小时。
②操作维护方便:
操作人员不必经过专业培训,可实现无人值守运转。
③动力平衡性好:
螺杆压缩机没有不平衡惯性力,机器可平稳地高速工作,可实现无基础运转。
④适应性强:
螺杆压缩机具有强制输气的特点,排气量几乎不受排气压力的影响,在宽广范围内能保证较高的效率。
⑤多相混输:
螺杆压缩机的转子齿面实际上留有间隙,因而能耐液体冲击,可压送含液气体,含粉尘气体,易聚合气体等。
(2)螺杆压缩机的缺点
①造价高:
螺杆压缩机的转子齿面是一空间曲面,需利用特制的刀具,在价格昂贵的专用设备上进行加工。
另外,对螺杆压缩机气缸的加工精度也有较高的要求。
②不适合高压场合:
由于受到转子刚度和轴承寿命等方面的限制,螺杆压缩机只能适用于中,低压范围,排气压力一般不能超过3.0MPa。
③不能制成微型:
螺杆压缩机依靠间隙密封气体,目前一般只有容积流量大于0.2m3/min,螺杆压缩机才具有优越的性能[8]。
2.2.4我矿MM200-2S型双螺杆压风机技术参数
我矿工业广场压风机房共设有3台空气压缩机,其中2台M200-2S-低压型双螺杆压风机,1台M200-2S-高压型双螺杆压风机。
下面以低压型为例介绍其主要技术参数。
(1)风量:
38.8m3/min
(2)排气压力:
0.85MPa
(2)转速:
1482r/min
(3)轴功率:
200KW
(4)机体尺寸:
4000*1930*2146
(5)风压温度:
压缩前为室温,压缩后小于105度
(6)风包容量:
1个风包,2.5
(7)风管直径:
出口89,吸口300。
其电动机的参数为:
(1)容量:
200Kw
(2)额定电压:
380V
(3)额定电流:
363A;(4)额定转速:
1482r/min
3.可编程控制器(PLC)
3.1PLC的产生和发展
(1)发展史
长期以来,计算机控制和传统PLC控制一直是工业控制领域的两种主要控制方法,PLC自1969年问世以来,以其功能强、可靠性高、使用方便、体积小等优点在工业自动化领域得到迅速推广,成为工业自动化领域中极具竞争力的控制工具。
但传统的PLC体系结构是封闭的,各个PLC厂家的硬件体系互不兼容,编程语言及指令系统各异,用户选择了一种PLC产品后,必须选择与其相应的控制规程,学习特定的编程语言,不利于终端用户功能的扩展。
近年来,工业自动化控制系统的规模不断扩大,控制结构更趋于分散化和复杂化,需要更多的用户接口。
同时,企业整合和开放式体系的发展要求自动控制系统应具有强大的网络通讯能力,使企业能及时地了解生产过程中的诸多信息,灵活选择解决方案,配置硬件和软件。
我国工业控制自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用。
目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,我国工业计算机系统行业已经形成。
工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
(2)发展趋势
1、功能向增强化和专业化的方向发展,针对不同行业的应用特点,开发出专业化的PLC产品。
以此来提高产品的性能和降低产品的成本,提高产品的易用性和专业化水平。
2、规模向小型化和大型化的方向发展,小型化是指提高系统可靠性基础上,产品的体积越来越小,功能越来越强;大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场,应用的规模从几十点扩展到上千点,应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 s7300 田庄 煤矿 风机 监控 系统 毕业设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)