基于c語言的教務系統軟件設計畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 流閥、比例流量閥的控制；人機對話，實現電機速度、運行平衡以及壓力、溫度的控制。根據白坪煤礦多電機驅動帶式輸送機控制系統的要求，本文構建了由PLC組成的電氣控制系統如圖22所示。圖22 膠帶運輸機控制系統框圖 系統工作原理井下皮帶運輸監控分站作為帶式輸送機的急停、跑偏、堆煤、撕裂、溫度、位移、煙霧等綜合保護及多臺皮帶系統間實現集中控制和打點通訊，同時皮帶運輸監控分站將皮帶機的信息上傳到地面中心站由皮帶運輸監控軟件顯示、記錄皮帶運輸系統的信息，很方便的了解現場皮帶運輸狀況及出現的故障，以便及時通知有關部門進行處理，無論是在控制現場還是在辦公室內，都可以進行交互式的操作，讓操作者和管理人員作出快捷有效的決策，實現井下皮帶機的監控管理，減少了解現場的時間，提高了生產效率。皮帶運輸機集中控制系統由集中控制總站和若干監控分站組成[6]。控制主站是整個控制系統的核心，配有操作面板和顯示屏，可對各臺運輸機的運行參數進行設置，對運行狀態進行顯示。同時主站配有通訊接口，可與總調度室通信。分站安裝在各皮帶運輸機控制箱附近，通過通信線與主站相連。每臺分站可單獨設定地址號，作為通信時的目標地址，分站只與主站進行通信。分站實時采集物流傳感器的輸出信號（物流傳感器的觸桿的高度可根據實際情況進行調整），當有煤流出現時，分站向主站發送煤流到達信息。分站可接收主站下達的啟動車命令，向現有的運輸機控制箱送出相應的控制信號，完成啟動車操作。 監控主站系統主站由工業控制計算機、不間斷電源及相應的系統軟件、集控軟件及組態軟件組成。在系統主站上，操作人員可以實時了解各皮帶機的工作狀態、故障性質、故障地點、煤倉煤位、皮帶機速度等各種重要參數和信息，并能在主站上遠控皮帶機、給煤機等設備的開停，便于指揮和控制運輸系統高效運行。系統主站通過傳輸接口依次巡檢各監控分站，接收分站采集的各種信息，并負責多臺相關設備之間的聯鎖控制，接收鍵盤指令，發出遠控命令。在主、從站上可圖形顯示各分站皮帶機的運行狀況，操作簡單、顯示直觀。主站具備OPC接口方便與全礦井綜合自動化平臺相連，實現信息共享，使礦各級管理人員能夠非常方便的在網頁上進行皮帶運輸系統的信息瀏覽。 監控分站在皮帶機機頭設置一個監控分站，各分站除實現單條皮帶機（設備）的正常開/停、急停等控制功能外，還可以接受主站的遠控命令，同時具備完善的保護和信號聯絡功能。 小結本章介紹了鄭煤集團白坪煤礦主井膠帶運輸控制系統的主要結構和工作原理，并對其控制系統的主要硬件及其功能進行了簡單的介紹分析，最后依此提出了本次膠帶設計的控制要求，確定控制系統硬件總體方案。3 多電機驅動礦用膠帶運輸機控制系統硬件設計 電機控制回路的設計本系統使用的是山西防爆電機集團有限公司生產的三相異步電動機，型號為Y160M22，額定功率15kW額定轉速2930r/pm。兩臺電機分別連接兩個驅動滾筒，安裝在第二章圖21驅動滾筒一端。（1）電機主電路兩臺三相異步電機分別連接到三相電源上，在接線上有兩個啟動開關QF1和QF2，兩個停止開關RJ1和RJ2，兩個中間繼電器KM1和KM2，具體的接線圖如圖31所示。圖31 電機主電路接線圖（2）控制箱回路將主電路上的啟動開關和停止開關分別跟皮帶控制箱上的啟動按鈕和停止按鈕相連接，可以實現在控制箱的控制面板上對皮帶的啟動和停止進行控制，實現遠程操作。具體內部接線圖如圖32所示。圖32 控制回路接線圖（3）控制面板按鈕控制箱面板裝有控制按鈕和指示燈全線啟停按鈕、1號電機啟停、2號電機啟停、故障復位按鈕、蜂鳴器和故障指示燈。如圖33所示。圖33 控制箱面板圖 PLC的選取及其各模塊的選擇與接線 PLC的選型及模塊選擇（1）PLC的選型和介紹本系統選擇了西門子S7200系列PLC。它是西門子公司S7系列PLC中的重要產品，是西門子全集成自動化（TIA）的核心組成部分，憑借其強大的可靠的穩定性、運算處理能力、強大的控制能力和靈活的通信擴展能力，已成為全球市場使用率最高的PLC產品，在我國也有廣泛的應用，西門子公司推出了具有中國特點的S7200CNPLC系列（與S7200PLC相同）。SIMATIC S7200系列PLC采用模塊化設計，屬于緊湊型可編程控制器，控制系統的硬件有CPU模塊、各種擴展模塊和附加模塊組成，它具有極高的性價比，其控制系統的構成如圖34所示。使用時，選擇適合的CPU型號、擴展模塊和附加硬件組成滿足需要的系統，其應用領域極為廣泛，覆蓋所有與自動化控制和自動檢測有關的工業領域[10]。圖34 S7200PLC控制系統構成行程①結構緊湊，安裝方便SIMATIC S7200PLC的結構緊湊牢固，拆線和接線方便，有連接器和接線端子排等接線配件，其標準安裝孔和標準DIN導軌方便在機柜上水平或垂直安裝。②指令豐富，功能強大指令包括定時器、通信指令、時鐘指令、位邏輯指令、字符串指令和復雜數學運算指令等。除指令豐富外，S7200PLC的功能也很強大，包括豐富的內置集成功能、豐富的擴展模塊和強勁的通信能力等。因此，它能夠監視不同的輸入狀態和輸出狀態，實現系統的復雜控制。③質量穩定，安全可靠S7200CPU系列符合VD和CSA等國標標準，它具有易于掌握，可靠性高、操作便捷、質量穩定可靠和數據安全性好等優點，在內部EEPROM存儲預設值和用戶程序，在一個較長時間段內（如200h），所有中間數據可以存儲在一個超級電容器內，如果選配電池模塊可以確保停電后中間數據可以保存多達200天。4）編程軟件易學好用STEP7Micro/WIN編程軟件為用戶提供了系統開發、程序編輯和實時監控的良好編程環境。全中文界面、豐富的編程向導、Windows的界面風格和中文的在線幫忙信息，能使用戶快速進入編程環境[11]。（2）CPU型號的確定CPU的選型主要根據系統所需要的I/O點數，本系統的輸入點如表31所示。表31 傳感器的類型序號傳感器名稱信號類型數量1拉繩開關觸點輸入22跑偏開關觸點輸入23堆煤開關觸點輸入14撕裂傳感器觸點輸入15溫度傳感器模擬量輸入16速度傳感器模擬量輸入17煙霧傳感器模擬量輸入1皮帶有數字量輸入點數6個，模擬量輸入點3個，考慮控制系統的綜合要求，本系統采用的CPU模塊為CPU224XP，它集成了2個輸入，1個輸出共3個模擬量輸入輸出點；14個輸入，10個輸出共24個數字量輸入輸出點，最多可連接7個擴展模塊。具體參數如表32所示。表32 CPU的技術參數分類項目名稱參數物理特性尺寸（WHD）140mm80mm62mm重量390g功耗8WI/O特性本機數字量輸入14輸入本機數字量輸出10輸出本機模擬輸入2輸入本機模擬輸出1輸出數字I/O映象區256（128輸入/128輸出）模擬I/O映象區64（32輸入/32輸出）允許最大擴展I/O模塊7個模塊允許最大的只能模塊7個模塊常規特性定時器總數256個計數器總數256（由超級電容或電池備份）集成的通信功能接口2個RS485接口最大站點數每段32個站，每網絡126個站電源特性輸入電壓輸入電流120mA（僅CPU，24VDC）900mA（最大負載，24VDC）沖擊電流12A，（3）本系統選用的數字量輸入擴展模塊是西門子公司的EM221系列，具體參數如表33所示。表33 擴展模塊的技術參數分類項目名稱參數物理特性尺寸（WHD）80mm62mm重量160g功耗3W+5VDC消耗電流30mA輸入特性輸入點數8AC 120/230V續表33類型IEC Type I額定電壓120VAC，6Ma/230VAC，9mA電壓范圍76至264VAC（47至63HZ）隔離組4點輸入延遲最大延遲浪涌電壓邏輯“1”（最小）邏輯“0”（最大）20V AC或1mA AC最大輸入延時15ms漏電流1mA AC（最大）隔離（現場與邏輯之間）有光電隔離1500V AC，1分鐘隔離組數1組，單獨隔離可同時為on的輸入點數所有點（低于55℃）電纜長度屏蔽500m非屏蔽300m（4）通信模塊CP2431它是S7200系列PLC的通信模塊，它主要用于自動化系統中運行。它可用于將PLC連接到工業以太網（IE）中。該通信模塊有助于PLC通過因特網進行通訊，因此，可以使用STEP7對PLC進行編程、診斷和遠程組態。而且，一臺PLC還可以通過工業以太網與其他系列的PLC控制器進行通訊。 PLC的I/O地址分配PLC的I/O地址分配是一張非常重要的工作，一般在在編寫系統控制說明書時就根據控制要求對PLC進行I/O點數的估算，之后才能根據需要的型號進行設備的購買。I/O地址分配的只要作用是確定PLC的I/O模塊上的具體接線位置和各個I/O設備多能實現的具體功能，以便使每個設備對應唯一的PLC程序地址，避免發生沖突。對PLC的I/O地址分配應按一定的規則進行，盡量將功能相似的I/O設備的地址編寫在一起，這樣會是程序和讀程序更加簡單，也便于以后的管理[12]。PLC的I/O地址具體分配包括：AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）、DI（數字量輸入）和DO（數字量輸出）。如表34所示。表34 PLC的I/O地址分配表序號名稱地址注釋1故障復位2速度信號顯示速度值31號電機啟動信號KM142號電機啟動信號KM251號電機就地啟動信號啟動時延時蜂鳴器響T3961號電機就地停止信號就地停止72號電機就地啟動信號啟動時延時蜂鳴器響T4082號電機就地停止信號就地停止9皮帶拉線開關101號CST啟動信號112號CST啟動信號121號CST停止信號132號CST停止信號14撕裂故障信號15左跑偏故障信號16右跑偏故障信號17堆煤故障信號18煙霧故障信號19溫度故障信號20故障復位按鈕21全線自動啟動22全線自動停止231號電機啟動XJ1242號電機啟動XJ2251號電機停止XJ3，自鎖續表34262號電機停止XJ427蜂鳴器281號CST啟動XJ5292號CST啟動XJ6301號CST停止XJ7，自鎖312號CST停止XJ832故障指示燈33溫度AIW0溫度的模擬量輸入341號電機手動啟動信號352號電機手動啟動信號361號電機自動啟動上位機371號電機自動停止上位機1號停止信號382號電機自動啟動上位機啟動信號392號電機自動停止上位機2號停止信號40全線自動啟動41全線自動停止上位機全線停止42噴水43故障控制復位故障用的 PLC的模塊布置和接線本系統的PLC接線圖如圖35所示。圖35 PLC的接線圖 傳感器的選擇傳感器（transducer）是能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件和裝置。隨著現代科學技術的迅猛發展，非電物理量的測試與控制技術已越來越廣泛地應用于各個領域。傳感器時實現測試與自動控制（包括遙測、遙控、遙感）的首要環節，如果沒有傳感器對原始信息進行準確可靠的捕獲和轉換，一切準確的測試和控制將無法實現。當前世界范圍內的信息