基于PLC的皮带集中控制系统设计样本.doc

煤矿运送系统对保证矿井正常生产起着非常重要作用。为了保证煤矿运送系统可靠安全运营，对带式输送机进行集中监视和控制很必要。本文以新疆哈密煤矿主斜井及地面胶带输送机为背景，设计出了以PLC技术为核心集中控制系统，提高了运送系统监测和控制水平。
文中一方面简介了本次设计背景，然后设计了胶带输送机集中控制系统构造和应具备控制功能，参数检测和故障保护装置，拟定了各故障检测传感器类型及安装位置。在此基本上采用SIEMENSS7-300系列PLC对系统进行硬件和软件设计，其中涉及PLC模块配备及外部连线，梯形图程序设计。最后提出PLC控制系统重要干扰源，并设计了抗干扰办法。

核心词：胶带输送机； S7-300； 集中控制系统

PLC皮带控制系统是胶带运送机自动化控制系统。可在矿山、港口码头、冶金、钢铁、建材等行业中使用皮带机顺序控制及保护智能控制系统，其通用性、适应性强，可以完毕各种控制任务它能完毕各种传感器工作状态监测、皮带及给煤机电机起停控制、通讯、现场管理、集中监控，集控系统采用多台PLC构成控制系统和数据传播网络，可以构成不同控制规模，每一台PLC又可以采用单独控制。由于采用网络系统，顾客可以以便对整个系统内每一台设备进行管理。

PLC皮带控制系统系统特点
　　PLC皮带控制系统在组态系统时具备极大灵活性，具备极强解决能力，以及大I/O容量。适应性好可编程控制器是通过程序实现控制。当控制规定发生变化时，只需变化程序即可。因而能灵活以便地进行系统配备，构成不同规模、不同功能控制系统，适应能力非常强，即可控制一台单机，又可控制一条生产线，既可现场控制，又可远距离控制。功能强大：PLC内部有丰富软元件供您使用，可以很以便进行程序修改，调节计时器、计数器值来适应现场设备运营规定。
PLC皮带控制系统维护
　　程序直观、简朴，面向顾客，面向现场。程序编写简朴易学，可以使具备普通电工知识维护人员在很短时间内掌握。PLC基本免维护性，使工人从此前集成电路繁锁检修、维护中解脱出来使生产效率明显提高。PLC为原则型号，在国内许多大公司均有经销，价格比较统一，为此后备件配备提供了以便，顾客可以挣脱以集成电路控制为主产品备件独家提供被动局面（价格相称高），减少了维护成本。
PLC皮带控制系统皮带监测保护
　　胶带跑偏保护——可采用跑偏开关用于皮带运送跑偏监测和保护，成对使用。报警并可急停皮带（依照需要）。
　　旋转探测仪（速度、打滑保护）——采用速度传感器探测胶带输送机速度及加速度，实现超速打滑保护。（报警并急停皮带）
　　急停双向拉绳开关——控制急停闭锁保护及故障辨认，拉线急停闭锁开关，用于皮带沿线紧急闭锁保护。当闭锁开关动作，控制机报警并发出　急停命令。（报警并急停皮带）
　　皮带纵向扯破保护——纵向扯破传感器安装在皮带下方，当皮带发生纵向扯破故障时,煤落在传感器上面，传感器动作报警并急停。
　　烟雾保护——采用烟雾传感器，当皮带或煤有烟雾产生时，控制机显示、音响报警并启动洒水灭尘装置。该信号为锁存信号需要人为复位按钮来复位，再次报警时间为30分钟。
　　温度监测——采用非接触式温度传感器来测量滚筒温度，并将它转换成电压信号，控制机依照所测量温度与设定温度之比，来控制洒水装置灭火，同步显示报警和急停。
　　自动洒水灭火灭尘——采用自动灭尘灭火洒水装置，该装置由隔爆电磁阀、自动水阀、水管喷咀和阀门等构成。当控制系统依照保护温度、烟雾煤尘等各种传感器提供信号，可控制电磁阀启动实现自动洒水灭尘灭火。
　　料流监测功能——采用接触式料流传感器，可使皮带系统在自动状态下依照物料状况起、停皮带，为矿方节约了电能。
PLC皮带控制系统报警显示
　　状态显示——在控制台上可显示各皮带、给煤机启停状态、电源批示、松闸批示等。故障批示——在控制台上可显示各皮带机跑偏、闭锁、纵撕、超温、打滑、烟雾、堆煤、洒水、电机故障等信号，可查询皮带保护点并显示。通讯及启动告警功能——系统配备扩音电话和起动前语言告警装置。维修人员可通过皮带沿线设立扩音电话与各皮带分站联系，故障保护时，系统通过沿线语言装置，进行语言报警，便于维修工查找故障点，节约故障查询时间。自动运营方式时，依照PLC内部设定程序自动起停设备；还可依照需要使设备单机运营，当对设备进行检修时还可将运营方式转换到检修状态，检修人员可通过机头、机尾安放本安就地箱启停设备。

1绪论
1. 1皮带运送发展概述
运用皮带运送是煤炭生产过程中不可缺少一某些。矿井中，皮带运送线路很长，巷道条件有限，并且大多都采用继电器进行控制，浮现故障也不好检查，若运送不畅，采掘工作或其他工作都无法进行，整个煤炭生产系统将处在瘫痪状态。矿井运送机械类型诸多，按运送方式可分为持续运营和来回运营两种。持续运营式运送设备特点是：一经开动就不需操作而持续运营。普通胶带机、钢绳芯胶带机、钢绳牵引胶带运送机等均属于此类运送设备。来回运营式设备特点是：在运营区间，以一定方式，做来回式周期性运，运营中需要操作换向。机车运送及单绳牵引运送等属于此类运送设备。
随着科学技术不断发展，矿井生产规模不断扩大，原有继电器控制已经不能满足生产需要，运送系统也经历了不断变革和进步，并以煤流运送持续化、设备大型化、自动化、高可靠性与安全性来保证矿井持续、高效生产。矿井皮带运送系统，是由多条皮带搭接而成或由煤仓转载形成煤流系统，因而它内部形成单元就是单台皮带机。皮带运送机是选煤厂重要运送设备，它可用于物料倾斜运送或水平运送。由于皮带运送机运送能力变化范畴大、运送距离长、载货和运送机间没有相对运动、运转时阻力小等，因而具备适应性强、工作平稳可靠、动力消耗小、机件磨损小、使用维修以便等长处，在选煤厂中得到了广泛应用。
1. 2系统设计背景及意义
1.2.1系统设计背景
当前，矿井皮带运送系统是原煤运送唯一途径，还是矿井生产重要环节，因而它安全高效运营受到很大限度注重。由于矿井皮带运送系统分布广，信息分散以及控制规定高特点，随着矿井生产规模不断扩大，以及技术水平不断提高，当代化矿井也需要当代化管理，因而对皮带运送系统控制和管理提出了更高规定。
以往对皮带运送机都采用人工分台就地控制，即每台运送机控制都由一名人员就地控制，这是一种最原始控制方式。这种控制方式是直接操作运送机控制开关，操作简朴，不增长任何控制元件，维护工作较少，但需要人员较多，并且每个皮带工思维及技术水平不一等常故意外事故发生，影响生产正常运营。而集中控制方式是在整个运送线上新增一套集中控制装置，在控制室内集中操作，由一名操作人员完毕即可。这样即节约了大量人力资源，也为及时发现故障，缩短停产时间和提高自动化效率创造了条件。当前，已成为矿井煤炭运送重要控制方式。
在煤矿中，煤流运送普通在几百米到几十公里，因而它运送系统要有多台皮带运送机、给煤机、煤仓等构成协调配合完毕长距离运送任务。为保证运送系统安全可靠，提高运送效率，对其进行完整管理和监控是当代矿井煤流运送迫切需要一项技术。
皮带机综合自动化控制是整个矿井实现自动控制重要构成某些。当前，对皮带运送机集中控制存在重要问题有：
（1）在安全保护方面，为提高皮带运送机可靠性、安全性、减少故障、提高效率等各种检测办法已用于电动机、液力耦合器、减速器和皮带运营故障检测，但是这些系统是互相独立。
（2）故障检测系统误报率高。误报将导致皮带运送机不该有停机，使得全矿井停产，对矿井生产导致极大影响。
（3）皮带机控制、运营、保护等信息不能较好与矿井其他控制系统共享，不能与整个矿井信息系统集成。视屏监控系统不规范，没有语音通讯功能，不能实现无人值守。
随着矿井功能和规模不断扩大，计算机技术、网络技术、新工业控制器技术等新技术应用，将逐渐取代继电器控制，给皮带运送集中控制系统提供了发展空间。从单台控制系统到多台控制系统，有价格相对较贵PLC构成系统和价格低廉单片机系统应用。当前，虽然市场上有着各种各样集控系统，但是都是朝着自动化、智能化、信息化方向发展。
1.2.2系统设计意义
采用PLC对皮带集中控制系统具备强大优势，这些优势体当前：
1、高可靠性。由于工业生产过程是昼夜持续，普通生产装置要几种月甚至几年就大修一次，因此这就规定PLC具备较高可靠性，告可靠性是PLC最突出特点之一。PLC采用微电子技术，所有I/O接口电路均采用光电隔离办法，使工业现场外电路与PLC内部电路之间在电气上隔离。大量开关动作由无触点半导体完毕，此外还采用了屏蔽和抗干扰办法。它平均故障间隔时间为3-5万个小时。
2、丰富I/O接口。由于工业控制机只是整个工业生产过程自动控制系统中控制中枢，为了实现对工业生产过程控制，它还必要与各种工业现场设备相连才干完毕控制任务。因而，PLC除了具备计算机基本功能（如CPU何存储器）以外，尚有丰富I/O接口模块与工业现场器件或设备（如按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、电动机启动器和控制阀等）直接相连。有些PLC尚有通信模块和特殊功能模块等。
3、灵活性。有了PLC，电气工程师不必为每套设备配备专用装置。如果控制系统硬件设备采用相似PLC，只需编写不同应用软件即可。并且可以用一台PLC控制几台操作完全不同设备。
4、采用模块化构造。为了适应各种工业控制需要，除单元式小型PLC以外，绝大多数PLC都采用模块化构造。PLC各个部件均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来。
5、模仿调试。PLC能对所控功能在实验室内进行模仿调试，缩短在现场调试时间。
6、对现场进行监视。在PLC系统中，操作人员能通过显示屏观测到所控每个节点运营状况，随时监视事故发生点。
1.3系统任务及要实现重要功能
本次课题任务是为了变化原有继电器在皮带运送系统中应用，而采用当代化可编程控制器PLC进行控制，进行S7-300 PLC模块选型和外部连线设计。为了使集控系统更加完善，实现控制可观化、清晰化，加入了触摸屏设计。它可以实时显示系统运营状况和各种故障状况，进行及时报警显示和记录。进行系统软件设计，实现系统功能。最后分析控制系统产生干扰因素，提出相应抗干扰办法。采用可编程控制器PLC对皮带集中控制系统可实现如下功能：
（1）、智能控制：具备拟人智力，在环境条件变化时能自主地完毕控制目的自动控制系统。
（2）、顺序控制：按照规定期间或逻辑顺序，对某一工艺系统或重要辅机各种终端控制元件进行一系列操作控制系统。
3、监控：对装备及系统工作状态不间断地实时监测，并依照反馈信息自动对系统中异常部位实行相应办法闭合自动控制作用。
2 皮带集中控制系统规定
2.1系统控制工艺
以某中型煤矿为例，采用带式运送机作为重要运送方式，其主运送系统涉及主提高带式输送机、走廊带式输送机、振动筛、中煤块带式输送机、大煤块带式输送机、过桥带式输送机和末煤刮板输送机、煤仓等。各条皮带机都由一台电动机驱动，正常运营速度为2m/s，其中振动筛为双层，每条皮带机均设立跑偏、堆煤、烟雾、拉线急停、打滑、纵撕等保护。其工艺流程图如图2.1所示。其中箭头批示煤流方向。
如图2-1所示，煤炭从井底煤仓经给煤机运到主提高皮带，通过主斜井中主提高皮带运至地面，经地面走廊皮带输送机转运到振动筛，振动筛为双层，经筛后分为大块煤、中块煤和末煤三种。大块煤经大块皮带到大块煤仓，中块煤经中块皮带到中块煤仓，而末煤先通过过桥皮带转运，再运用过桥皮带机尾分煤挡板分到两条末煤刮板输送机上，运送到各自煤仓，其分煤挡板是固定。
本矿井皮带运送系统控制采用继电器控制，可靠性差、体积大、故障率高、劳动强度较大。其控制方式有两种：集中手动控制和就地控制，没有集中自动控制，所有控制都由人来操作。集中控制室设在选煤楼振动筛附近，由控制柜、操作台和触摸屏构成。皮带机控制通过操作台上相应启停按钮集中控制，触摸屏实时显示皮带运营状态和故障状态集、故障位置。各皮带机机头或机尾都设立就地控制箱，在检修或特殊状况下进行现场就地启停控制。皮带按逆煤流启动，顺煤流停车。启动顺序为：末煤刮板机、过桥皮带、大小块皮带、振动筛、走廊皮带、主提高皮带、给煤机；停止顺序与此相反。每一条皮带安排一人专门负责巡视，劳动量大、效率低。

图2-1系统运送工艺流程图
2.2系统工艺控制规定
本皮带运送集中控制系统具备如下控制规定：
本系统有集中、就地、检修三种工作模式。普通系统运营在集控工作模式下，当构成生产流水线时，本机依照先后闭锁关系自动启停，同步检测各检测保护普通系统运营在集控工作模式下设备状况；运营就地工作模式时，操作员手动操作按钮启动/停止皮带机，所有保护设备均投入使用；运营检修工作模式时，操作员手动单台启动/停止皮带，保护设备可有选取性投入使用。在检修模式下，可将使皮带低速运营。工作方式变化，只有在皮带输送机不转时进行;皮带输送机运作时，不能变化其工作方式。
（1）程序设计中，报警停车等故障信号自动保持，即一旦发出故障信号，虽然经维修后信号消失，计算机内仍保存信号故障状态，这时复位指令可以清除故障保持信号。
（2）皮带输送机按照逆煤流启动，顺煤流延时停车，并具备闭锁功能。
（3）系统具备胶带机低速打滑、机头堆煤、超温洒水、烟雾、滚筒超温、沿线急停和跑偏等各种保护。下面简朴简介它们信号发生后动作状况：
1）拉线开关：信号发出后立即发出急停指令，系统可以辨认哪个急停开关动作，发出拉线开关声光报警。
2）堆煤：信号发出后，执行堆煤声光报警指令和急停指令。
3）跑偏：信号发出后，执行跑偏声光报警指令，此为一级动作，当报警时间超过一定期间段时，同步再执行急停指令，此为二级动作。
4）打滑；信号发出后，执行打滑声光报警指令，再执行急停指令。
5）超速：信号发出后，执行超速声光报警和急停指令。
6）断带：信号发出后，执行断带声光报警和急停指令。
7）纵撕：信号发出后，执行纵撕声光报警和急停指令。
8）滚筒超温：信号发出后，执行滚筒超温声光报警、洒水指令和急停指令。
9）烟雾：信号发出后，执行烟雾声光报警、洒水指令和急停指令。
（4）对设备故障和工艺参数异常实时报警，并进行声光提示，系统状态对位显示，更便于维护。
（5） 可与工业电视系统配合，实时监视皮带机重点部位运营状况，以保证人员及设备安全；具备喊话、打点通讯功能，基本实现无人值守。
（6）皮带运送机就地控制箱上设启停、起动预警按钮，设备启动前发出预警信号，提示关于人员应及时远离设备；现场可随时停车，若设备由集控启动，控制系统接到现场停车信号后，可作急停解决，实行故障停车操作。
（7）具备联网功能，能与全矿井自动化监控系统可靠联接、实现全局监控。

3 系统控制思想
3.1皮带输送机控制系统构造设计方案
本次设计中需要集中控制皮带共有7条皮带，各皮带分部较广，现场控制点很分散，并且现场环境很恶劣。因此系统构造采用PROFIBUS-DP现场总线技术，构成主从系统构造。依照工艺流程规划，系统以PLC为控制主站，以每条皮带就地箱配备远程I/O ET200M为从站，共设7个从站，这样就节约了大量电缆等材料。本系统由集中控制台、PLC控制柜、触摸屏、就地箱、各种保护传感器及执行器构成。完毕一种系统内多条皮带各种设备全过程控制、监测、构成一种完善集中控制系统。其系统构造如图3.1所示。

图3-1 系统构造图
以SIEMENS公司S7--300系列PLC作为核心控制器件，具备防潮、抗干扰能力强、易扩展，基本免维护，实现与上位机通信，以循环扫描方式，检测传感器及被控设备信号，发出程序指令，完毕对皮带机集中监控，使各个皮带协调完毕工作。PLC控制柜内部由S7-300 PLC模块、接线端子、电源模块、变压器及各种模块构成；集中控制台和触摸屏是人机交流界面，控制台面板上有各条皮带机起停控制按钮，总启、总停按钮，起车预警按钮、集控/就地/检修工作方式转换开关，系统紧急停车按钮；触摸屏则详细显示各条皮带及给煤机运营状况，同步也显示出所有皮带上各种保护传感器动作状况、故障位置等。就地控制箱上有控制皮带启动、停止按钮，急停按钮，内部配SIMATIC ET200M远程I/O，完毕现场皮带数据采集和控制。每个远程I/O站可以解决256个开关量或64个模仿量，它与CPU通信速率最高可达12Mbps，通信距离最远可达1200米。ET200M 远程单元通过IM153-2总线接口模块连接到PROFIBUS总线上。
3.2皮带输送机集中控制系统设备构成
皮带运送机集中控制系统重要由PLC、人机界面等构成，它重要控制皮带输送机、各种参数检测和故障保护装置、将各种信息在触摸屏上集中显示。下面咱们对集中控制系统各某些进行详细简介。
3.2.1 皮带运送机
带式运送机是以皮带作为牵引机构和承载机构持续运送机械、又称为皮带运送机，它在矿山物料运送，特别是煤运送方面得到了广泛运用。带式运送机重要由如下几种部件构成：传动装置、皮带、机架、滚筒、托辊、拉紧装置、清扫器、装料和卸料装置等。
皮带运送基本构造见所示。胶带1绕过传动滚筒2及尾部滚筒3形成无极循环牵引机构，在滚筒2和3之间机架上按一定距离安装托辊4和5，用来支承载有物料胶带段（重段）和回空胶带段（空段），传动滚筒由电动机通过减速器带动，胶带与滚筒之间摩擦力使胶带移动，这时，由给料漏斗7（装载装置）加载在胶带上物料就和胶带一起移动。当胶带绕过传动滚筒时，物料就在重力和离心力作用下卸到排料漏斗8（卸料装置）中。小车和系在它上面重物是胶带运送机拉紧装置，它作用是通过安装在小车上尾部滚筒使胶带处在张紧状态。这样，胶带在两托辊之间悬垂度不致过大，而传动滚筒也能有足够牵引力传送给胶带。
胶带是经积极滚筒和机尾改向滚筒形成一种无极环行带。它上下两股胶带分别由上下托辊来支承。胶带机传动装置普通位于输送带头部、中部或是尾部，它是带式输送机重要构成某些。传动装置普通由驱动装置和传动滚筒构成。驱动装置普通采用电动机、液力偶合器、减速器及制动轮、传动滚筒构成。
输送机驱动有单滚筒驱动和多滚筒驱动，普通常采用单滚筒驱动，功率大时可采用多滚筒驱动。多滚筒驱动长处就是可以传递较大功率，带动较大负载，并能减少输送带张力；其缺陷就是也许会浮现功率不平衡问题，从而增长了电动机备用功率。本项目胶带输送机都采用一台电机单滚筒驱动。
胶带输送机向上运送物料倾角不能过大，运送煤炭时倾角普通为18O—2lO。向下运送倾角普通在150如下。超过这些数值，运送物料和胶带之间就会有相对运动，使物料下滑。因而，在输送同样高度条件下，胶带输送机所需厂房面积或成长度较大。
3.2.2 皮带运送机参数检测及故障保护装置设计
为了能实时掌握带式输送机运营状况，需要对其某些参数如速度、滚筒温度等进行检测。带式输送机在输送过程中也难免浮现某些故障，如果这些故障解决不当，也许会导致更大事故，对生产导致重大损失。因此，对带式输送机参数检测和采用有关保护办法是必要。下面简要简介一下带式输送机浮现某些常用故障及其参数检测设计。
1.跑偏
胶带输送机跑偏主线因素是输送带在运营过程中，横向受力不平衡。重要有如下几种因素：(1)安装质量因素：a机架、滚筒没有调节平直；b托辊轴线与输送带中心线不垂直；c机架与地面连接强度不够，机架不稳定；d导料槽和卸料槽导料挡板安装位置不当，受力不均。(2)输送带质量因素：a输送带接头与中心线不直；b输送带带边呈“S”型。(3)装载质量因素：装载点不在输送带中央。(4)维护质量因素：滚筒清扫不干净，导致直径不等。
当前，对运送机跑偏解决办法重要有两种：(1)通过人工调节滚筒或托辊进行调偏；(2)使用回转式槽型调偏托辊（上胶带装）或平行调偏托辊（下胶带装）进行自动调偏。为实现无人值守，多数都使用能自动调偏托辊。
为实时监测运送皮带与否跑偏，普通在机头、机中和机尾皮带最容易跑偏地方分别安装一对防跑偏保护装置。本设计中采用煤炭科学总院常州自动化研究所KG1007A-2型胶带二级防跑偏开关，其跑偏信号通过接入临近拉线急停开关传播。在皮带正常工作时，跑偏开关探杆在竖直位置。当皮带跑偏时，皮带遇到跑偏开关探杆，并带动探杆轴转动，此时与探杆固定在一轴上凸轮也同步转动，拨动跑偏开关微动开关发出跑偏信号。

跑偏开关 速度传感器
KG1007A-2型胶带防跑偏开关为本质安全型电气设备，使用于煤矿有瓦斯、矿尘爆炸危险环境。它体积比较小、重量轻、密封性能好；触点动作后还留有较大探杆转动缓冲角，探杆上装有尼龙滚动护套，避免探杆和胶带之间磨擦，使自身不易损坏，输出开关量信号。它转动角度可以通过变化微调开关位置来变化。在此设计中，咱们规定跑偏信号发出传送给PLC，一级跑偏时发出声光报警；二级跑偏时PLC发出急停指令，语音报警，同步触摸屏故障位置批示灯亮并启动急停报警。
KG1007A－2型防跑偏开关技术参数如下所示：
胶带跑偏开关型号：KG1007A－2型
外壳防护级别：IP54
触点容量 AC380V、DC220V，5A，煤矿井下使用时必要和本质安全型电路连接
探杆动作转动最大角度：不不大于70°，双向转动
触点动作时探杆转动角度：25°（一级）
40°（二级）
引入电缆外径：6～12mm,两个出线口
重量：2kg
2.速度检测
检测胶带打滑、超速和断带故障，均需要懂得胶带运营速度，因而咱们给每条皮带设立一种速度传感器来检测胶带速度。本设计中，咱们选用常州联力KJ5007A型速度传感器，输出频率信号，幅值5V，频率f=200V(V为胶带速度值)，输出电流信号4～20mA。其工作原理是：带式输送机运营时，速度检测传感器由紧贴胶带滚轮带动转盘（带有齿槽）在光电传感器凹槽内转动，光电传感器光路通断受齿槽控制，输出相应方波频率信号，频率信号经整形放大后，再经频率/电压、电压/电流变换后输出4～20mA电流信号。

图3.2 速度检测传感器某些电路方框图
3.打滑
驱动滚筒打滑因素是滚筒摩擦牵引力减少、超载或带子被卡住。摩擦牵引力减少因素是输送带或滚筒沾泥水、输送带张力下降。采用自动调节拉紧装置是防止驱动滚筒打滑有效办法。滚筒持续打滑得不到纠正，则会招致输送带着火，引起重大火灾事故。采用阻燃输送带，驱动滚筒持续打滑也会冒烟污染空气。因而设立打滑保护装置，自动监视调节或停止。
4.超速
当胶带负载突然变轻或是胶带突然断带时，胶带运营速度会立即升高。胶带普通正常运营速度是2m/s，如果速度太高，会对胶带旁边矿工导致危险；同步若胶带旁边有锋锐物体，也许会挂破胶带，导致重大事故。同上，咱们在此设计中没有采用专门超速传感器，通过胶带速度与设定值比较，鉴定胶带与否超速运营。当胶带速度达到原则带速105%时，发出声光报警并命令皮带紧急停车，这里原则带速为2m/s。
5.断带
从大量断带事故分析可知，带式输送机断带因素大概有如下几种:
(1)齿轮减速器损坏，液力耦合器喷液或电动机逆转；
(2)输送带接头质量问题；
(3)运送中因其她东西卷入而引起运送载荷突然增长；
(4)启动和停车时应力变化大；
(5)输送带自身质量但是关，输送带服务年限过长，输送带长时间超负荷运送，寻常维护不到位；
(6)物料分派不均，输送带跑偏。
为了防止由这些因素引起断带事故，除了进行人为检修和维护外，在输送机沿线上布置断带保护装置尤为重要。由于它可以避免突发事故，随时处在待命状态。在滚筒实际转速不能拟定状况下，咱们通过检测胶带线速度与滚筒额定线速度差拟定与否断带，当差值不不大于设定值时，发出断带信号，命令皮带紧急停车，同步停给煤机，并发出声光报警。
6.堆煤传感器
当煤仓内有大煤块塞住煤仓漏口时，会使煤流阻在煤仓内，无法向胶带投放。由于煤仓特别大，如果没有人及时发现煤仓堆煤，煤在煤仓内会越堆越多，最后会迫使使用大量人力物力来挖除煤仓内阻塞大量煤，同步将运送系统所有停下。这样不但挥霍时间减少工作效率，同步也费用大量人力物力，提高煤生产成本。因而加入堆煤传感器，及时报警危险煤位，解决煤仓内阻塞煤。
此设计中采用常州自动化研究所物料探测传感器。KG1006系列物料探测传感器涉及KG1006A型和KG1006C型，合用于煤炭、冶金、化工、建材功能行业恶劣环境，重要用途是监测料仓物料高度；检测输送机溜槽阻塞或转载点堆积。传感器可以延时动作，延时时间可调，避免由于大块物料撞击引起误动作。这里咱们选用KG1006A型，输出触点容量是AC220V，1A，电阻性负载；延时时间0.4～60s可调，瞬间复位，输出开关信号。
堆煤传感器普通安装在机头下方恰当位置，且不易碰坏或被水和煤尘污染地方。应保证正常煤流时不误动作，机器振动不误动作，不因滴水或煤尘集聚而误动作，大块煤矸石碰撞后不能使其损坏。
7.烟雾检测传感器
由于打滑摩擦等因素，胶带机滚筒升高到一定温度时，会使胶带燃着，因而咱们在滚筒处设立烟雾传感器，当烟雾浓度不不大于一定值时，发出报警信号。烟雾传感器可分为离子感烟式和光电感烟式两类，但不论是离子式还是光电式，均有一种共同特点，即机电一体化。当前，烟雾传感器大都采用金属镅离子式探测器，由不锈钢外壳构成。
本设计采用常州自动化研究所KGN1-1型烟雾传感器，它为矿用本质安全型，用于监测煤矿井下因机械磨擦、电缆发热、煤层自然等因素引起火灾事故，输出0/5mA开关量信号，红色LED电源批示，报警时闪烁，频率1Hz. 当检测到烟雾浓度超过设定值时，发出洒水指令，启动洒水装置对主滚筒进行降温灭火，并进行声光报警。
烟雾传感器应悬挂在输送机头风流方向后2-3米处，以保证主滚筒因摩擦产生烟雾时及时起作用。若风速超过5m/s时应安装防风罩，依照实际状况而定。为保证烟雾传感器正常工作，必要对其定期打扫和清洗。
8.拉线急停开关
在皮带输送机运营过程中，总有某些无法监测到而又非常恶劣事情发生，当遇到这种紧急状况时，可以采用手动拉线急停开关，使输送带紧急停车，避免发生重大事故。咱们采用常州自动化研究所KG9001A-C型编码式拉绳急停闭锁开关，可用作输送机沿线电缆接线盒，并具备故障位置辨认电路，辨认各种不同故障及故障发生地点。沿输送机长度方向配备跑偏、纵撕（或其他传感器）等保护装置和起动预告、打点联系用信号器均可通过它们与监控系统连接。拉线急停开关沿输送机安装，普通每隔80-100米按一种，应安装在易于观测到、易于操作地方。

烟雾传感器 拉线急停开关
KG9001A-C型拉线急停开关技术参数如下所示：
拉力　150±20N
行程　8～10mm
复位形式　人工复位
工作电压　DC10～15V，煤矿井下使用时，必要与本质安全型电路连接
工作电流　监控状态下不不不大于0.1mA;动态状态下不不不大于40mA
输出信号　2路集电极开路输出
位置辨认地址　0～63
引入电缆外径
KG9001A-C　两侧出线口(2个)15～20mm；下部出线口(4个)6～12mm
出厂时拉绳配备长度　2×35m
外壳防护级别　IP54
重量　7.5kg
9、红外温度传感器
由于滚筒和胶带摩擦作用，当滚筒温度过高时，会使胶带燃着。因而，咱们要及时监测滚筒温度，当温度达到一定值时报警。温度传感器从使用上可分为接触式和非接触式两大类，接触式当前使用较为广泛，而非接触式测量是通过检测被测物体所发出红外线，来达到测温目。依照课题项目详细规定，被测对象是始终转动滚筒表面，接触式温度传感器测量起来误差太大，响应时间太长，温度变化传递完全依托空气为介质进行热互换，因而采用接触式测量不合用于该次设计，为此，选用了RAYTEK非接触式红外热敏元件作为测温元件，温度传感器输出信号为0～10V模仿量电压信号，测量范畴为-32～535度。它具备响应速度快，测量精度高，安装维护简便等特点。咱们将检测到红外温度与设定值比较，当温度不不大于设定值时，则发出报警指令，同步启动洒水阀洒水降温。普通咱们设定值要依照考虑周边状况，如：胶带制作材料，燃点等。
10.纵撕检测
钢线芯带式输送机以其强度高、运量大和运距长等长处，受到各公司青睐，也得到越来越广泛应用。它之因此强度高是由于其内部纵向布置了许多钢丝绳，但是在其宽度上，抗拉强度是很低。因而正由于这一特点，使其容易发生纵向扯破事故，并且一旦事故发生，就会导致非常重大经济损失，虽然能修补，也挥霍很长时间，给生产导致损失。
纵向扯破，其因素是多方面，重要有：某些料棒插入到输送带中；大块长型矸石掉到输送带上；机架上某些固定件挂住输送带；各种铁丝钩住输送带等。就发生纵撕地点来看，大某些是在装载处，因而纵撕检测传感器普通放在装载点前10m处。
输送带纵撕事故如此严重，提出了各种检测和监视装置，下面咱们收集多方面资料比较详细简介几种常用类型。由于输送带被扯破后，体现特性各不相似，选用何种装置进行检测，要依照详细状况而定，普通要选用几种同步使用，以防范重大事故发生。
(1）漏料检测器。当输送带被扯破后，物料会通过裂口掉到下面托盘上，依照平衡原理，当物料重量克服平衡锤重量，使装置绕支点转动，迫使限位开关动作（图3-2）。这种检测装置构造比较简朴，检查以便，但是，只有物料落下后才可检测到，当裂口由于拉力重叠到一起，物料无法落下时，却无法检测到。

1—回空带；2—托盘；3—支点：4—平衡锤；5—承载带
图3-2
(2）带宽检测器。它是运用与输送带边沿相接触检测辊或是运用超音波距离测量来检测输送带宽度。这就避免了上面漏料检测器失误。当输送带宽度变小时，两个检测辊之间距离变小，通过万向节把撕带信息传递给开关，开关控制电动机停机。此外，带宽检测装置和时间继电器配合使用，当接受到信号后，等待一段时间再发出动作指令，以区别是输送带扯破或是撕边。
(3）超声波检测器。在输送带容易扯破地方托辊之间安装可以产生超声波波导管，使之产生超声波振荡，再通过检波器检波后发出。当输送带正常运营时，超声波送波、受波正常，发出正常信号；如果输送带扯破，波导管因弯曲而破坏，这时送波和受波状态不同，发出输送带纵向扯破信号，使输送机停机，避免输送带纵向扯破事故继续扩大。
(4）振动检测器。它激振器是一种偏心圆盘，布置在两个承载托辊之间输送带上无载边。在输送带另一边安装振动接受器，它通过自由回转辊轮和输送带接触。带式输送机运转时，偏心激振器使输送带产生横向逼迫振动，振动接受器受输送带振动作用，发出信号并输入放大器。当输送带发生纵向扯破时，振动接受器再受振动作用，输出信号相应削弱，则放大器发出信号，继电器动作，带式输送机停机。
在本设计中，选取使DJSBA-1型纵撕传感器。DJSBA-1型纵撕传感器为矿用隔爆装本质安全型，合用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸性气体环境中。安装于输送机胶带下方，近落料点处。当胶带发生纵向扯破时，物料洒落在传感器上面，物料超过设定重量（0.2kg）时，传感器发出动作信号送至主控系统，及时停车并声光报警。

4 胶带输送机控制系统硬件选型
4.1 PLC硬件设计
SIMATIC S7—300系列PLC是模块化构造设计，各个单独模块之间可以进行单独组合和扩展，从而使控制系统设计更加灵活满足不同应用需求。编程器PG用来为S7-300 PLC编制程序，使用编程电缆连接编程器和CPU。通过PROFIBUS电缆可以实现S7-300 CPU之间通讯，以及与其她SIMATIC S7 PLC进行通讯。一根PROFIBUS总线电缆可以连接各种S7-300。S7-300 PLC重要构成某些有导轨（RACK）、电源模块（PS）、中央解决单元模块（CPU）、接口模块（IM）、信号模块（SM）、功能模块（FM）。它通过MPI网接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其他S7 PLC 相连。
4.1.1 CPU选取
（1）I/O点数拟定
通过对各输入输出大略计算，本设计中需要数字量输入164点，数字量输出69点，模仿量输入通道14路，其详细分派见表
表4-1模仿量输入通道登记表
模仿量输入
通道数
皮带机速度
7
滚筒温度
7
总计
14
表4-2数字量输入点数登记表
数字量输入
点数
操
作
台
控制方式选取
3
总启动按钮
1
总停止按钮
1
起车预警按钮
1
急停按钮
1
给煤机启停按钮
2
各皮带启停按钮
14
堆煤传感器
7
主提高、走廊皮带跑偏开关
24
其她皮带跑偏开关
48
纵撕传感器
7
烟雾传感器
7
走廊皮带拉线急停开关
2
主提高皮带拉线急停开关
20
其她皮带拉线急停开关
5
就地箱启动按钮
7
就地箱停止按钮
7
就地箱急停按钮
7
总计
164
表4-3数字量输出点数登记表
数字量输出
点数
皮带电机开
7
洒水装置电磁阀
7
皮带电机关
7
警铃
1
给煤机启动、停止
2
状态批示灯
10
就地箱故障显示灯
35
总计
69
考虑到前面设计中I/O点数也许有疏漏，并考虑到I/O端分组状况以及隔离与接地规定，应在记录后得出I/O总点数基本上，增长10％到15％裕量。考虑裕量后I/O总点数即为I/O点数预计值。选定PLC机型I/O能力极限值必要不不大于I/O点数预计值，并应尽量避免使PLC能力接近饱和，普通应留有30％裕量。
（2） 存储器容量选取
PLCI/O点数估算值大小，在很大限度上反映了PLC系统功能规定，因而可以在I/O点数估算值基本上计算对PLC存储器容量需求。当前，大多用记录经验公式进行存储器容量估算。这种办法是以PLC解决每个信息量所需存储器数记录平均经验值为根据，乘以信息量数再考虑一定裕量计算得到存储器需要容量。作为普通应用下一种经验公式是：
存储器容量
其中：DI为数字量输入总点数；
DO为数字量输出总点数；
AI/O为模仿量I/O通道总数。
DI点数预计值为164×1.15=189，DO点数预计值为69×1.15=80，AI通道预计值为14×1.15=17个。因此存储器容量为:
1.2×(189×10+69×5+17×100)/1024=4.62KB
（3） 响应速度
通过上面计算，考虑系统通讯和冗余规定，选用SIMATIC S7-300系列中CPU315-2 DP是最适当。其中最重要因素是CPU315-2 DP是S7-300系列中唯一带现场总线(PROFIBUS) SINEC L2-DP接口CPU模块。内置80KB RAM，随机存储器为48KB，最大数字量I/O点数为1024个，最大模仿量I/O通道数为128个。最大配备4个机架，32块模块。满足设计需要。
4.1.2数字量模块选取
1.数字量输入模块选取及外部连线
数字量输入模块SM321：数字量输入模块用于将现场过程送来数字信号电平转换成S7-300内部信号电平。数字量输入模块有直流输入方式和交流输入方式。直流输入模块各输入点所相应电路都相似，它们有一种公共