學(xué)校代碼學(xué)號(hào)分類(lèi)號(hào)密級(jí)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）（基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)）系名專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)年級(jí)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師年月日基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要本文主要介紹了基于PLC控制的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)PLC監(jiān)控采煤機(jī)的工作情況，并且在特定情況下執(zhí)行相關(guān)的操作，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的穩(wěn)定。首先是采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的緒論，之后是采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了詳細(xì)介紹，在硬件設(shè)計(jì)部分，主要對(duì)采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的IO分配表，PLC的型號(hào)選擇，傳感器的型號(hào)以及采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的電路原理圖進(jìn)行了介紹。在軟件設(shè)計(jì)部分主要是介紹了采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的PLC梯形圖程序。最后是程序的仿真和調(diào)試，通過(guò)本文的研究與實(shí)踐，成功搭建了一套高效、安全的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，為煤礦行業(yè)的智能化發(fā)展提供了有力支持。關(guān)鍵詞：PLC；采礦機(jī)；監(jiān)控系統(tǒng)DesignofmonitoringsystemforcoalminingmachinebasedonPLCAUTHOR:LiuhaoTUTOR:LiumingwuABSTRACTThisarticlemainlyintroducesthedesignandimplementationofacoalminingmachinemonitoringsystem.Firstly,adetailedintroductionwasgiventothestructureandworkingprincipleofthecoalminingmachine.Then,theoverallstructureofthemonitoringsystemwasdesigned,includinghardwareselection,PLCcontrolsystemconfiguration,communicationsystemdesign,andotheraspects.Next,anintroductionwasgiventotheconfigurationsoftware,andthedesignandimplementationofthemainscreenweredemonstrated.Finally,theremotemonitoringfunctionwasimplementedthroughWinCCWebNavigator.Throughtheresearchandpracticeofthisarticle,anefficientandsafemonitoringsystemforcoalminingmachineshasbeensuccessfullybuilt,providingstrongsupportfortheintelligentdevelopmentofthecoalminingindustry.Keywords:PLC;Miningmachine;monitoringsystem目錄TOC\o"1-3"\h\u1緒論 11.1引言 11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11.2.1國(guó)內(nèi)基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀 11.2.2國(guó)外基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀 21.3研究目的 31.4研究意義 32總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42.1采煤機(jī)結(jié)構(gòu)及原理 42.2.1采煤機(jī)的結(jié)構(gòu) 42.2.2采煤機(jī)的工作原理 52.2監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 63硬件選型 83.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 83.2通信系統(tǒng)設(shè)計(jì) 83.3PLC控制器配置 113.4PLC程序設(shè)計(jì) 133.5采煤機(jī)電氣系統(tǒng)電磁干擾的抑制措施 145組態(tài)軟件設(shè)計(jì) 175.1WinCC組態(tài)軟件介紹 185.2組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì) 195.2.1建立項(xiàng)目 195.2.2組態(tài)項(xiàng)目 195.2.3建立變量 215.2.4主畫(huà)面展示 225.2.5WinCC與S7-300通信設(shè)置 235.3監(jiān)控實(shí)現(xiàn) 24結(jié)論 26致謝 27參考文獻(xiàn) 28鄂爾多斯應(yīng)用技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))第頁(yè)1緒論1.1引言煤炭作為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，其開(kāi)采和利用對(duì)于國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。然而，隨著煤炭資源的不斷開(kāi)采，資源枯竭和環(huán)境污染問(wèn)題日益凸顯，對(duì)煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。根據(jù)中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，2023年我國(guó)煤炭開(kāi)采量達(dá)到了3.75億噸，這一龐大的數(shù)字反映了我國(guó)煤炭工業(yè)的規(guī)模和實(shí)力。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，基于PLC（可編程邏輯控制器）的監(jiān)控系統(tǒng)在煤炭開(kāi)采領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。PLC具有編程靈活、可靠性高、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、故障預(yù)警和遠(yuǎn)程控制等功能。通過(guò)引入PLC技術(shù)，提升采煤機(jī)的自動(dòng)化水平，優(yōu)化煤炭開(kāi)采流程，提高開(kāi)采效率，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。因此，本文旨在研究基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)利用PLC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為煤炭開(kāi)采提供更加高效、安全、智能的監(jiān)控解決方案。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀隨著"十三五"規(guī)劃的完成和"十四五"規(guī)劃的新起點(diǎn),我國(guó)完成了傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。它將原有的手工和半自動(dòng)化相結(jié)合,發(fā)展成為一種基于全自動(dòng)化的新型開(kāi)發(fā)模式。世界第二大經(jīng)濟(jì)體中國(guó)即將從制造業(yè)國(guó)家轉(zhuǎn)變?yōu)閯?chuàng)新國(guó)家。雖然國(guó)內(nèi)步入工業(yè)社會(huì)的時(shí)間不長(zhǎng)，但是國(guó)內(nèi)在實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)監(jiān)控控制系統(tǒng)自主設(shè)計(jì)、制造方面已無(wú)太大問(wèn)題。通過(guò)引入國(guó)外先進(jìn)的設(shè)備和自動(dòng)化控制技術(shù)，國(guó)內(nèi)采煤機(jī)監(jiān)控控制系統(tǒng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，基本已經(jīng)能夠滿足生產(chǎn)中的需求，設(shè)備也能實(shí)現(xiàn)完全國(guó)產(chǎn)化。然而，在設(shè)備穩(wěn)定性方面仍然略顯不足，實(shí)際應(yīng)用中設(shè)備故障率比較高，有很多空間需要去加強(qiáng)改善。國(guó)內(nèi)老舊的傳統(tǒng)采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在一定程度上限制著采煤機(jī)監(jiān)控技術(shù)的推廣和發(fā)展，根據(jù)我國(guó)當(dāng)前農(nóng)業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況以及發(fā)展需求，迫切需要自動(dòng)化程度高、工作性能穩(wěn)定的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。隨著我國(guó)在采煤技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)在基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究方面已經(jīng)取得了一定成果，研究?jī)?nèi)容涵蓋了監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)方面。然而，仍需要進(jìn)一步探索和研究，以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和可靠性，推動(dòng)煤炭開(kāi)采行業(yè)的智能化和高效化發(fā)展。1.2.2國(guó)外基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀國(guó)外在采煤機(jī)監(jiān)控控制系統(tǒng)的發(fā)展方面也是達(dá)到了非常先進(jìn)的水平。其中最為顯著的兩個(gè)方面，是采煤機(jī)監(jiān)控控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度和設(shè)備成熟度。在采煤機(jī)監(jiān)控控制系統(tǒng)高自動(dòng)化程度方面，國(guó)外采煤機(jī)監(jiān)控已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程操作等。在設(shè)備方面，由于國(guó)外機(jī)械加工技術(shù)的領(lǐng)先，同時(shí)國(guó)外自動(dòng)化設(shè)備如PLC等發(fā)展歷史更長(zhǎng)，采煤機(jī)監(jiān)控控制系統(tǒng)的設(shè)備成熟度更高，設(shè)備制造工藝水平比較高，設(shè)備穩(wěn)定性也更高，不易頻繁發(fā)生故障，采煤機(jī)監(jiān)控能長(zhǎng)時(shí)間保持正常運(yùn)行。國(guó)外的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀呈現(xiàn)出高度自動(dòng)化和智能化的發(fā)展趨勢(shì)。在2001年，澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織（CSIRO）開(kāi)始進(jìn)行綜采工作面的智能化研究，并在2005年成功設(shè)計(jì)了工作面自動(dòng)化系統(tǒng)（LASC）。該系統(tǒng)取得了包括工作面水平控制、采煤機(jī)位置的精確定位以及工作面矯直系統(tǒng)在內(nèi)的重要成果。到2008年，對(duì)LASC系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，增加了采煤機(jī)的自動(dòng)控制等功能。綜采工作面的智能化開(kāi)采技術(shù)涉及多個(gè)方面，為了提高監(jiān)控系統(tǒng)的效率和安全性，采用了視覺(jué)沉浸技術(shù)，通過(guò)不同類(lèi)型的攝像儀延伸操作員的視聽(tīng)感官至工作面，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程干預(yù)。如自動(dòng)取直技術(shù)、煤巖界面識(shí)別技術(shù)、液壓支架跟機(jī)自動(dòng)化技術(shù)和采煤機(jī)記憶切割技術(shù)等。綜上所述，國(guó)外在采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的研究不斷深入，不僅提高了工作效率和安全性，還推動(dòng)了礦業(yè)向智能化方向發(fā)展。國(guó)內(nèi)外在基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面已經(jīng)取得了一定的研究成果。然而，隨著煤炭開(kāi)采行業(yè)的不斷發(fā)展和智能化水平的提高，仍需進(jìn)一步探索和研究基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化和創(chuàng)新。1.3研究目的本研究旨在通過(guò)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的高效監(jiān)控和智能化管理。希望通過(guò)引入PLC技術(shù)，提升采煤機(jī)的自動(dòng)化和智能化水平，從而優(yōu)化煤炭開(kāi)采流程，提高開(kāi)采效率，降低生產(chǎn)成本。該系統(tǒng)還應(yīng)具備實(shí)時(shí)監(jiān)管控制功能，以確保采煤機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，減少因故障導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷和安全事故。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，為煤炭開(kāi)采過(guò)程進(jìn)行科學(xué)且高效的幫助，為決策提供有力支持，推動(dòng)煤炭工業(yè)向更加綠色、可持續(xù)的方向發(fā)展。1.4研究意義基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究將進(jìn)一步完善工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的理論體系。PLC作為工業(yè)自動(dòng)化控制的核心技術(shù)之一，其在采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用將推動(dòng)相關(guān)理論的深化和發(fā)展。在現(xiàn)實(shí)層面，基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用將顯著提高煤炭開(kāi)采的效率和安全性。通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障預(yù)警，可以減少生產(chǎn)中斷和安全事故的發(fā)生，保障煤炭開(kāi)采的順利進(jìn)行。該系統(tǒng)的引入將降低煤炭開(kāi)采的運(yùn)營(yíng)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)優(yōu)化開(kāi)采流程和提高設(shè)備利用率，可以減少不必要的資源浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)更加經(jīng)濟(jì)高效的煤炭開(kāi)采。還將推動(dòng)煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)科學(xué)的數(shù)據(jù)分析，為煤炭開(kāi)采提供科學(xué)的依據(jù)，促進(jìn)資源的合理利用和環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙贏。在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)化是勢(shì)在必行的。基于PLC的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于重復(fù)式的機(jī)械勞動(dòng)和需要高效率、高強(qiáng)度的傳統(tǒng)采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的幫助是巨大的，它僅需要機(jī)組間的相互配合，就能勝任繁重的工作，解放大量勞動(dòng)力。2采煤機(jī)結(jié)構(gòu)與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1采煤機(jī)結(jié)構(gòu)及原理采煤機(jī)是煤礦開(kāi)采中不可或缺的重要設(shè)備，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜且功能多樣，主要用于將煤炭從煤層中剝離并運(yùn)出，極大地提高了煤礦開(kāi)采的效率。下面我將對(duì)采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)及其工作原理進(jìn)行分析。2.1.1采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)采煤機(jī)主要由機(jī)身、截割部、牽引部、電氣控制部以及輔助裝置等幾大部分組成。機(jī)身：是采煤機(jī)的主體部分，承受著截割部、牽引部以及其他各部件的重量，同時(shí)也承受著采煤時(shí)來(lái)自煤層的反作用力。機(jī)身設(shè)計(jì)堅(jiān)固，具有良好的穩(wěn)定性和可靠性，確保采煤機(jī)在惡劣的煤礦環(huán)境下能夠正常工作。截割部：是采煤機(jī)的核心部件，主要用于破碎和裝載煤炭。它主要包括滾筒、截齒、噴霧裝置等。滾筒是截割部的關(guān)鍵部件，其上安裝有截齒，通過(guò)滾筒的旋轉(zhuǎn)和截齒的切削，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤層的破碎。噴霧裝置則用于在截割過(guò)程中噴灑水霧，降低煤塵的產(chǎn)生，改善工作環(huán)境。牽引部：負(fù)責(zé)采煤機(jī)的移動(dòng)和定位。它主要由行走機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)裝置和制動(dòng)裝置等組成。行走機(jī)構(gòu)使采煤機(jī)能夠在工作面上前后移動(dòng)，傳動(dòng)裝置則將電機(jī)的動(dòng)力傳遞給行走機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的移動(dòng)。制動(dòng)裝置則用于在需要時(shí)停止采煤機(jī)的移動(dòng)，確保采煤機(jī)的位置穩(wěn)定。電氣控制部：是采煤機(jī)的“大腦”，負(fù)責(zé)控制采煤機(jī)的各項(xiàng)功能。它主要包括電氣控制系統(tǒng)、保護(hù)裝置和顯示屏等。電氣控制系統(tǒng)通過(guò)接收操作人員的指令，控制采煤機(jī)的啟動(dòng)、停止、速度調(diào)節(jié)等功能。保護(hù)裝置則用于監(jiān)測(cè)采煤機(jī)的工作狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障或異常情況，能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。顯示屏則用于顯示采煤機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，方便操作人員監(jiān)控和操作。輔助裝置：包括冷卻系統(tǒng)、噴霧系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等，用于提高采煤機(jī)的工作效率和操作舒適性。2.1.2采煤機(jī)的工作原理采煤機(jī)的工作原理可以概括為“截割-裝載-運(yùn)輸”三個(gè)過(guò)程。圖2.1采煤機(jī)結(jié)構(gòu)截割過(guò)程：當(dāng)采煤機(jī)在工作面上移動(dòng)時(shí)，截割部的滾筒開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，其上的截齒切入煤層，通過(guò)滾筒的旋轉(zhuǎn)和截齒的切削作用，將煤層破碎成一定大小的煤塊。噴霧裝置噴灑水霧，降低煤塵的產(chǎn)生。裝載過(guò)程：破碎后的煤塊在滾筒的推動(dòng)下，被裝入采煤機(jī)的裝煤機(jī)構(gòu)中。裝煤機(jī)構(gòu)通常采用刮板輸送機(jī)或螺旋輸送機(jī)等結(jié)構(gòu)，將煤塊連續(xù)地輸送到采煤機(jī)的后方。運(yùn)輸過(guò)程：裝載到采煤機(jī)后方的煤塊，通過(guò)采煤機(jī)自帶的運(yùn)輸系統(tǒng)（如鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)或帶式輸送機(jī)）被運(yùn)送到工作面的一側(cè)或頂部，然后由礦井的運(yùn)輸系統(tǒng)（如礦車(chē)或皮帶運(yùn)輸機(jī)）運(yùn)出礦井。在整個(gè)工作過(guò)程中，電氣控制部起著至關(guān)重要的作用。它根據(jù)操作人員的指令和采煤機(jī)的實(shí)際狀態(tài)，精確控制采煤機(jī)的截割速度、行走速度、裝煤量等參數(shù)，確保采煤機(jī)能夠高效、穩(wěn)定地工作。保護(hù)裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)采煤機(jī)的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，如電機(jī)過(guò)熱、截割部過(guò)載等，會(huì)立即發(fā)出警報(bào)并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，防止事故的發(fā)生。2.2監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.2.1PLC的簡(jiǎn)介PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：靈活性：PLC允許用戶通過(guò)編程方式改變其邏輯控制行為，這意味著它能夠適應(yīng)各種不同的控制任務(wù)，無(wú)論是簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)邏輯，還是復(fù)雜的閉環(huán)控制策略，如PID算法，都能夠輕松實(shí)現(xiàn)?？煽啃裕篜LC設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了工業(yè)環(huán)境的嚴(yán)苛條件，具有良好的電磁兼容性和抗干擾能力，能確保在各種復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，其模塊化設(shè)計(jì)方便更換和維護(hù)，減少了因單點(diǎn)故障導(dǎo)致的系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間。易編程：PLC使用圖形化編程語(yǔ)言或結(jié)構(gòu)文本語(yǔ)言，使得編程過(guò)程直觀且容易理解。工程師無(wú)需深入理解硬件細(xì)節(jié)就能設(shè)計(jì)出復(fù)雜的控制邏輯，大大降低了編程的難度。實(shí)時(shí)性：PLC具有快速的處理能力，能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)來(lái)自輸入設(shè)備的變化，及時(shí)調(diào)整輸出，保證了控制系統(tǒng)的快速響應(yīng)。這對(duì)于維持水壓穩(wěn)定，尤其是在瞬時(shí)需求變化大的情況下，至關(guān)重要。通信能力：現(xiàn)代PLC通常內(nèi)置通信模塊，支持多種通信協(xié)議，如Modbus、Ethernet/IP等，能與傳感器、執(zhí)行器、其他PLC或上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信，構(gòu)建分布式控制系統(tǒng)。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)水泵站的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制至關(guān)重要。故障自診斷：PLC內(nèi)置故障檢測(cè)和診斷功能，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)告設(shè)備運(yùn)行中的異常，如硬件故障、程序錯(cuò)誤等，有助于快速定位問(wèn)題，降低維護(hù)成本。安全性：PLC系統(tǒng)通常帶有安全功能，如安全輸入和輸出，可以在發(fā)生危險(xiǎn)情況時(shí)，立即切斷動(dòng)力，保護(hù)設(shè)備和人員安全。expansibility：通過(guò)添加擴(kuò)展模塊，PLC可以輕松擴(kuò)展輸入/輸出點(diǎn)數(shù)，以滿足系統(tǒng)規(guī)模增長(zhǎng)的需求，具有良好的可擴(kuò)展性。PLC以其獨(dú)特的特點(diǎn)，為污水泵站系統(tǒng)的自動(dòng)化控制提供了強(qiáng)大而靈活的平臺(tái)。在設(shè)計(jì)中，選擇合適的PLC型號(hào)，結(jié)合其優(yōu)點(diǎn)，能顯著提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率，滿足現(xiàn)代供水服務(wù)的需求。2.2.2PLC的選型在PLC控制器的選型方面，首先需要考慮的是控制器的類(lèi)型，三菱在運(yùn)動(dòng)控制方面具有優(yōu)勢(shì)的地位，西門(mén)子在過(guò)程控制方面優(yōu)點(diǎn)突出，結(jié)合本文研究的內(nèi)容主要涉及到模擬量的控制。其次在選擇PLC時(shí)需要根據(jù)開(kāi)發(fā)者自身對(duì)不同品牌PLC的熟悉程度因素，PLC的種類(lèi)繁多，例如有德系的西門(mén)子，日系的三菱；歐姆龍；松下，法系的施耐德，美系的羅克韋爾等，以及國(guó)產(chǎn)PLC品牌，具體有臺(tái)達(dá)；信捷；匯川等品牌，結(jié)合自身在校期間學(xué)習(xí)的專(zhuān)業(yè)內(nèi)容，本文采用了三菱的PLC自動(dòng)化控制系統(tǒng)。西門(mén)子的PLC類(lèi)型多種多樣，具體有S7-200、S7-200SMART、S7-300、S7-400、S7-1200等，其中S7-200目前處于停產(chǎn)的狀態(tài)，但是其豐富的指令集和便捷的操作，仍然是學(xué)習(xí)西門(mén)子PLC的極佳工具，以及在控制小型自動(dòng)化系統(tǒng)的極佳方案，本文采用了S7-300系列，系統(tǒng)需具備4個(gè)輸入點(diǎn)和3個(gè)輸出點(diǎn)，采用了SM331的模擬量模塊，具體的S7-300系列的CPU型號(hào)為315-2PN/DP,使用的環(huán)境溫度為-20到70攝氏度，具備了數(shù)字信號(hào)16個(gè)輸入點(diǎn)和16個(gè)輸出點(diǎn)，模擬量模塊可以輸入4路模擬量信號(hào)，位存儲(chǔ)器8192個(gè)字節(jié)，可拓展8個(gè)信號(hào)模塊，最多3個(gè)通信模塊，可實(shí)現(xiàn)三軸同時(shí)輸出高達(dá)100Hz的脈沖，完全滿足當(dāng)下的設(shè)計(jì)需求，以及未來(lái)系統(tǒng)升級(jí)的需要。2.2.3監(jiān)控系統(tǒng)方案本文采用西門(mén)子S7-300系列PLC作為控制元件對(duì)采煤機(jī)工作監(jiān)控，采煤機(jī)工作過(guò)程中，故障類(lèi)型主要有三類(lèi)，其一，液壓傳動(dòng)部件故障，其二，機(jī)械傳動(dòng)故障，其三，電氣系統(tǒng)故障。其中液壓傳動(dòng)部分的故障占故障率高達(dá)80%。采煤機(jī)液壓系統(tǒng)的主要故障在低壓壓力異常，表現(xiàn)是低壓過(guò)高或過(guò)低，監(jiān)控系統(tǒng)采集低壓壓力傳感器信號(hào)，在低壓壓力出現(xiàn)異常情況下燈光報(bào)警，且記錄壓力異常出現(xiàn)次數(shù)以及壓力歷史曲線。機(jī)械系統(tǒng)監(jiān)控主要在主機(jī)的工作溫度，溫度超標(biāo)時(shí)燈光報(bào)警顯示，通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面顯示主機(jī)工作溫度，監(jiān)控電氣系統(tǒng)內(nèi)自保繼電器是否吸合，以及通過(guò)組態(tài)畫(huà)面實(shí)時(shí)反饋主機(jī)是否工作。電氣系統(tǒng)故障方面監(jiān)控真空磁力啟動(dòng)器是否漏電，在漏電情況下故障報(bào)警，切斷主電源。通過(guò)PLC監(jiān)控采煤機(jī)的工作數(shù)據(jù)，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，保證采煤機(jī)正常工作，保障現(xiàn)場(chǎng)工作人員的安全。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1主電路圖如下圖3.1所示，為本次設(shè)計(jì)的電控系統(tǒng)主電路。采用了三相交流異步電機(jī)，工作接線圖，通過(guò)斷路器QF保護(hù)電機(jī)不因?yàn)檫^(guò)載而燒毀，通過(guò)熔斷器FUSE保護(hù)機(jī)電機(jī)不出現(xiàn)過(guò)載，通過(guò)熱繼電器FR1保護(hù)機(jī)電機(jī)不過(guò)載或者不缺相。圖3.1主電路圖3.2I/O分配表根據(jù)要求，本次設(shè)計(jì)的I/O分配表如下面的表3.1所示輸入地址注釋輸出地址注釋I0.0啟動(dòng)Q0.0主機(jī)工作輸出I0.1停止Q0.1冷卻液泵工頻工作I0.3漏電開(kāi)關(guān)Q0.2冷卻液泵低頻30HZ工作Q0.3冷卻液泵中頻40HZ工作Q0.4液壓泵40HZ工作Q0.5液壓泵工頻工作Q0.6主機(jī)高溫報(bào)警指示燈Q0.7過(guò)壓指示燈Q1.0壓力過(guò)低指示燈Q1.1采煤工作電機(jī)Q1.2采煤運(yùn)輸電機(jī)3.3PLC接線圖根據(jù)I/O分配表，確定出本次設(shè)計(jì)的接線圖如圖3.2所示圖3.2PLC接線圖3.4傳感器的選擇3.4.1壓力傳感器的選擇壓力傳感器是本次設(shè)計(jì)控制的主要參數(shù)，傳感器是一種能夠感受到被測(cè)量的信息，并且能將此信息按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或其他形式的信息，可以用于計(jì)算處理，傳輸儲(chǔ)存，記錄控制等要求，按照設(shè)計(jì)的要求量程；精度；適應(yīng)性的要求選擇合適的傳感器。壓力傳感器指可以感受具體壓力并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的傳感器，按照測(cè)量原理方式不同可以分為壓電效應(yīng)式和壓阻效應(yīng)式，壓力傳感器壓電材料主要包括有石英石，酒石酸鉀鈉和磷酸二氫鉀，在一定的溫度區(qū)間內(nèi)壓電性質(zhì)一直存在，但是在溫度過(guò)高時(shí)壓電性質(zhì)完全消失，故在高溫的環(huán)境下，壓電式壓力傳感器有失效的風(fēng)險(xiǎn)，但是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小重量輕，使用壽命常的優(yōu)點(diǎn)，廣泛被應(yīng)用在飛機(jī)，船舶，橋梁建設(shè)等溫度要求不高的場(chǎng)合。壓阻效應(yīng)的壓力傳感器使用半導(dǎo)體變形壓力，通過(guò)變形產(chǎn)生的壓電阻抗效應(yīng)，從而使阻抗的變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。壓力傳感器在液壓系統(tǒng)的主要作用是完成壓力的閉環(huán)控制，當(dāng)液壓控制閥體在短時(shí)間內(nèi)形成壓力時(shí)，此壓力的大小可能會(huì)高于幾倍系統(tǒng)的工作壓力，此壓力稱(chēng)為尖峰壓力，如果不考慮極端的壓力工況，壓力傳感器在工業(yè)過(guò)程中的使用壽命會(huì)大打折扣，液壓系統(tǒng)壓力傳感器主要使用應(yīng)變式得芯片，可以承受液壓泵不間斷得壓力脈動(dòng)。本文采用得壓力傳感器國(guó)產(chǎn)品牌美控MIK-300，具體參數(shù)為供電電壓為10-32V，輸出信號(hào)為0-10V，量程為0-100MPa，工作溫度為-20℃-100℃，精度為0.03%FS/℃，耐受2000Hz現(xiàn)場(chǎng)震動(dòng)，抗沖擊要求為G。3.4.2溫度傳感器的選擇溫度傳感器指能夠感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器，溫度傳感器對(duì)環(huán)境溫度的測(cè)量非常準(zhǔn)確，廣泛的運(yùn)用到工業(yè)，農(nóng)業(yè)，車(chē)間，庫(kù)房等領(lǐng)域。溫度傳感器的發(fā)展十分成熟，在公元1600年由伽利略首先研制出氣體溫度計(jì)，伴隨著現(xiàn)代工業(yè)革命的不斷發(fā)展，相繼研制出金屬絲電阻，溫差電動(dòng)勢(shì)元件，雙金屬式溫度計(jì)，1950年后在半導(dǎo)體的發(fā)展促進(jìn)下研制出半導(dǎo)體熱敏電阻式，進(jìn)入21世紀(jì)在新材料和新工藝下，又陸續(xù)研制出各種類(lèi)型的溫度傳感器。在眾多繁雜類(lèi)型的溫度傳感器中，根據(jù)實(shí)踐需要選擇合適的溫度傳感器對(duì)系統(tǒng)的工作至關(guān)重要。本次設(shè)計(jì)采用的傳感器是來(lái)著芬蘭維薩拉公司生產(chǎn)而出的了HMD40型號(hào)的溫度傳感器，HMD40型號(hào)的溫度傳感器的溫度測(cè)量精度高，通常廣泛的使用在軍事，氣象，煤礦，而且安裝的時(shí)候比較方便，設(shè)備比較敏感，反應(yīng)的速度比較快，對(duì)工作環(huán)境的要求比較低。詳細(xì)的主要參數(shù)見(jiàn)表3.2。表3.2溫度傳感器參數(shù)表名稱(chēng)參數(shù)工作電壓10~28V工作溫度-10~120℃精確度-0.2℃~+0.2℃靈敏度±0.39Ω/℃反應(yīng)速度＜100s輸出4~20mA圖3.3HMD40型溫度傳感器3.4.3變頻器的選擇變頻器是應(yīng)用\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過(guò)改變電機(jī)工作電源頻率方式來(lái)控制\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"交流電動(dòng)機(jī)的電力\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"制動(dòng)單元、\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"驅(qū)動(dòng)單元、檢測(cè)單元微\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"處理單元等組成。變頻器靠?jī)?nèi)部\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"IGBT的開(kāi)斷來(lái)調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來(lái)提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的，另外，變頻器還有很多的保護(hù)功能，如過(guò)流、\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"過(guò)壓、\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"過(guò)載保護(hù)等等。隨著工業(yè)\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"自動(dòng)化程度的不斷提高，變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。變頻器節(jié)能主要表現(xiàn)在風(fēng)機(jī)、水泵的應(yīng)用上。風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載采用\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"變頻調(diào)速后，節(jié)電率為20%～60%，這是因?yàn)轱L(fēng)機(jī)、泵類(lèi)負(fù)載的實(shí)際消耗功率基本與轉(zhuǎn)速的三次方成比例。當(dāng)用戶需要的\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"平均流量較小時(shí)，風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)采用變頻調(diào)速使其轉(zhuǎn)速降低，節(jié)能效果非常明顯。而傳統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)采用擋板和閥門(mén)進(jìn)行流量調(diào)節(jié)，\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速基本不變，耗電功率變化不大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)電動(dòng)機(jī)\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"用電量占全國(guó)用電量的31%，占工業(yè)用電量的50%。在此類(lèi)負(fù)載上使用\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"變頻調(diào)速裝置具有非常重要的意義。目前，應(yīng)用較成功的有\(zhòng)t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"恒壓供水、各類(lèi)風(fēng)機(jī)、\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"中央空調(diào)和\t"/item/%E5%8F%98%E9%A2%91%E5%99%A8/_blank"液壓泵的變頻調(diào)速。本次設(shè)計(jì)采用的變頻器型號(hào)為西門(mén)子MM440，額定功率為5.5KW，額定電流16A。圖3.4變頻器主從連接圖

4軟件設(shè)計(jì)4.1STEP設(shè)計(jì)軟件簡(jiǎn)介STEP，一款高效窗口編輯軟件，以其卓越的可視化和監(jiān)控特性，以及全面的調(diào)試與維護(hù)工具，為編程開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)了前所未有的便捷性。借助這款軟件，用戶能在Windows操作系統(tǒng)下輕松進(jìn)行PLC的編程與調(diào)試工作。在這一過(guò)程中，首先要設(shè)定PLC的基礎(chǔ)參數(shù)，比如選擇合適的PLC型號(hào)以及配置通信接口。接下來(lái)，對(duì)PLC的核心功能參數(shù)進(jìn)行細(xì)致的設(shè)定，例如I/O存儲(chǔ)區(qū)的地址分配。此外，軟件還可以編輯梯形圖，并進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)試工作。通過(guò)這些步驟，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵功能得以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。4.2控制流程圖根據(jù)設(shè)計(jì)方案，采煤機(jī)液壓系統(tǒng)的主要故障在低壓壓力異常，表現(xiàn)是低壓過(guò)高或過(guò)低，監(jiān)控系統(tǒng)采集低壓壓力傳感器信號(hào)，在低壓壓力出現(xiàn)異常情況下燈光報(bào)警，且記錄壓力異常出現(xiàn)次數(shù)以及壓力歷史曲線。機(jī)械系統(tǒng)監(jiān)控主要在主機(jī)的工作溫度，溫度超標(biāo)時(shí)燈光報(bào)警顯示，通過(guò)監(jiān)控畫(huà)面顯示主機(jī)工作溫度，監(jiān)控電氣系統(tǒng)內(nèi)自保繼電器是否吸合，以及通過(guò)組態(tài)畫(huà)面實(shí)時(shí)反饋主機(jī)是否工作。電氣系統(tǒng)故障方面監(jiān)控真空磁力啟動(dòng)器是否漏電，在漏電情況下故障報(bào)警，切斷主電源。圖4.1控制流程圖4.3采煤機(jī)監(jiān)控的梯形圖程序段1為系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止控制。如圖4.2所示圖4.2程序段1圖程序段2為程序段2為溫度讀取程序，溫度傳感器中設(shè)定當(dāng)溫度大于90度時(shí)，設(shè)置為高溫，當(dāng)溫度大于70度小于90度時(shí)設(shè)置為中溫，當(dāng)溫度大于60度小于70的時(shí)設(shè)置為低溫。，主機(jī)工作溫度測(cè)量由數(shù)據(jù)塊PIW288記錄，MW10用于計(jì)算，最后溫度值存放在MD100中。如圖4.3所示圖4.3程序段2圖程序段3為壓力模擬量的讀取，在壓力傳感器中設(shè)定當(dāng)壓力值大于5MPa時(shí)為高壓，壓力值在0-0.5之間為低壓，此處調(diào)用了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模塊FC105,將模擬量數(shù)據(jù)PIW302標(biāo)準(zhǔn)化，上限為HI，下限為L(zhǎng)O，采用單線測(cè)量模式，即BIPOLAR出為輸出0，壓力值存在在MD104中。如圖4.4所示圖4.4程序段3圖程序段4為高溫警示燈程序，高溫警示燈亮起，冷卻泵50工作。如圖4.5所示圖4.5程序段4圖程序段5,6為控制主機(jī)冷卻泵工作程序，當(dāng)啟動(dòng)后，不漏電主機(jī)工作，當(dāng)溫度為低溫的時(shí)候冷卻泵30HZ工作，當(dāng)溫度為中溫的時(shí)候冷卻泵40HZ工作如圖4.6所示。圖4.6程序段5，6圖程序段7為壓力測(cè)量值過(guò)壓報(bào)警控制，如圖4.7所示圖4.7程序段7圖程序段8壓力過(guò)低的報(bào)警程序，如圖4.8所示圖4.8程序段8圖程序段9為電機(jī)的輸出控制和冷卻液泵的變頻控制。如圖4.9所示圖4.9程序段9圖程序段10為采煤機(jī)監(jiān)控液壓泵的工作控制程序，如圖4.10所示。圖4.10程序段10圖程序段11為個(gè)溫度報(bào)警輸出控制。如圖4.11所示。圖4.11程序段11圖程序段12位控制采煤機(jī)和采煤輸送帶控制程序，在系統(tǒng)采集了液壓泵主電機(jī)溫度、壓力、和電路情況下，采煤電機(jī)和輸送電機(jī)工作。圖4.12程序段12圖5控制系統(tǒng)的仿真與調(diào)試5.1軟件仿真環(huán)境本次仿真軟件，使用的是博途V16，博途v16（SIMATIC博途軟件，全稱(chēng)TIAPortalV16）是西門(mén)子提供的新一代集成自動(dòng)化工程軟件，它將編程、調(diào)試、診斷和項(xiàng)目管理功能集成在一起，為PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)提供了全面的解決方案。它提供了以下主要功能和特性：（1）用戶界面：博途v16的直觀用戶界面使得編程過(guò)程變得簡(jiǎn)單易懂。它支持梯形圖（LadderLogic）、結(jié)構(gòu)文本（StructuredText）、功能塊圖（FBD）、順序功能圖（SFC）等多種編程語(yǔ)言，用戶可以根據(jù)個(gè)人喜好或項(xiàng)目需求選擇最合適的編程方式。對(duì)于污水泵站這樣的控制系統(tǒng)，用戶可以利用博途v16提供的PID控制算法庫(kù)，輕松實(shí)現(xiàn)水壓的穩(wěn)定控制，無(wú)需從頭編寫(xiě)復(fù)雜的控制邏輯。（2）硬件配置：博途v16集成了強(qiáng)大的硬件配置工具，能方便地對(duì)西門(mén)子S7-1200系列PLC進(jìn)行設(shè)備配置。用戶只需在軟件中選擇對(duì)應(yīng)的CPU模塊和I/O模塊，博途v16會(huì)自動(dòng)生成相應(yīng)的硬件配置，并自動(dòng)分配地址，顯著提高了配置效率。同時(shí)，軟件支持在線診斷功能，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控PLC硬件的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理硬件故障，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。（3）軟件調(diào)試：在軟件調(diào)試階段，博途v16提供了詳細(xì)的數(shù)據(jù)監(jiān)視和模擬功能。用戶可以在軟件環(huán)境中預(yù)覽和測(cè)試程序，無(wú)需實(shí)際連接到硬件即可驗(yàn)證控制邏輯，這在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和調(diào)試階段極大地節(jié)省了時(shí)間。此外，博途v16還支持在線調(diào)試，即在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)進(jìn)行程序修改和驗(yàn)證，使工程師能夠更快地定位并修復(fù)問(wèn)題。（4）項(xiàng)目管理：在系統(tǒng)部署和維護(hù)階段，博途v16提供了豐富的項(xiàng)目管理功能。它支持版本管理，便于保存和跟蹤不同階段的項(xiàng)目文件，確保了軟件的可追溯性和一致性。同時(shí)，博途v16支持程序的備份和恢復(fù)，保護(hù)了系統(tǒng)軟件資產(chǎn)，避免了因意外丟失導(dǎo)致的生產(chǎn)中斷。（5）通信功能：博途v16的通信功能也是其重要特點(diǎn)之一。它支持多種通信協(xié)議，如Ethernet、ModbusTCP、PROFINET等，使得PLC能夠與上位機(jī)系統(tǒng)、其他PLC設(shè)備和云端服務(wù)進(jìn)行無(wú)縫集成。在污水泵站系統(tǒng)中，博途v16幫助構(gòu)建了數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)，使得管理人員可以通過(guò)圖形化界面實(shí)時(shí)查看系統(tǒng)狀態(tài)，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。博途v16作為一款集成自動(dòng)化軟件，為基于PLC的污水泵站系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了全方位的支持。它簡(jiǎn)化了編程流程，提高了硬件配置效率，增強(qiáng)了調(diào)試能力，并且支持高效的數(shù)據(jù)管理和通信，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和高效管理。通過(guò)博途v16，用戶可以輕松地構(gòu)建出高效、穩(wěn)定、可擴(kuò)展的污水泵站系統(tǒng)，滿足現(xiàn)代城市供水服務(wù)的高要求。博途V16，包括更好的性能、更高的安全性，以及新的編程和配置工具如PLCOpen、PLCUML等。此外還有許多方便的功能：如自動(dòng)診斷、在線調(diào)試、實(shí)時(shí)監(jiān)控等，提高工程師的工作效率和設(shè)備的可靠性。人機(jī)界面是無(wú)縫地采集、處理來(lái)自應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的各類(lèi)信息與指令，并以直觀形式呈現(xiàn)。人機(jī)界面的形式多種多樣，在設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)存在不同的設(shè)計(jì)思路和方法。常用的人機(jī)界面設(shè)計(jì)技術(shù)有兩種方法。1.菜單界面設(shè)計(jì):在構(gòu)建PLC應(yīng)用系統(tǒng)的過(guò)程中，人機(jī)交互界面擔(dān)當(dāng)著至關(guān)重要的角色，它直接影響著系統(tǒng)的使用效能與用戶體驗(yàn)。近年來(lái)，界面設(shè)計(jì)作為一種人機(jī)界面設(shè)計(jì)方法，幾乎已成為所有PLC軟件的標(biāo)配。菜單界面的巧妙運(yùn)用，使得操作變得更為直觀，大大提升了系統(tǒng)的實(shí)用性。在菜單界面設(shè)計(jì)時(shí)，通常應(yīng)遵循以下幾個(gè)設(shè)計(jì)原則：(1)合理組織界面的層次和結(jié)構(gòu)。(2)每幅菜單應(yīng)有一個(gè)明確的標(biāo)題。(3)菜單項(xiàng)的排列可依據(jù)使用功能、使用頻率的多少或字母順序排列。對(duì)于下拉式菜單中的菜單項(xiàng)，要合理地歸類(lèi)、分組排列。(4)為使菜單界面使用靈活，應(yīng)提供多種點(diǎn)擊菜單的方法。通常可支持鼠標(biāo)和鍵盤(pán)，對(duì)菜單項(xiàng)可定義熱鍵和加速鍵。2．圖形界面設(shè)計(jì)方式在現(xiàn)代化的自動(dòng)化系統(tǒng)中，圖形用戶界面（GUI）是一種廣泛應(yīng)用于人機(jī)交互的設(shè)計(jì)。GUI巧妙地在顯示屏上模擬了一系列的圖形元素和控制按鈕。這樣的設(shè)計(jì)使得用戶在電腦或PLC終端上操作時(shí)，仿佛置身于真實(shí)的控制面板前，直觀且生動(dòng)地反映了控制過(guò)程的每一個(gè)細(xì)節(jié)。5.2系統(tǒng)仿真與調(diào)試將程序?qū)氲椒抡孳浖┩綱16中，點(diǎn)擊運(yùn)行監(jiān)控，在打開(kāi)監(jiān)控畫(huà)面，如圖5.1所示，畫(huà)面的左側(cè)依次往下為主電機(jī)，冷卻電機(jī)，液壓電機(jī)，采煤電機(jī)(輸送電機(jī)）。中間有一個(gè)漏電警示燈，右側(cè)為啟動(dòng)停止按鈕，往下為溫度顯示屏及高溫中溫低溫示意燈，在往下為壓力顯示屏及高壓低壓示意燈圖5.1仿真示意圖（1）點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，這是啟動(dòng)示意燈為綠色，主電機(jī)，采煤輸送電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，如圖5.2所示，此時(shí)溫度為40度，壓力為3Mpa。圖5.2程序啟動(dòng)仿真示意圖（2）當(dāng)溫度升高達(dá)到65.2度的時(shí)候，此時(shí)冷卻電機(jī)（30HZ）開(kāi)始工作，溫度示意燈顯示低溫，如圖5.3所示圖5.3低溫仿真示意圖（3）當(dāng)溫度升高達(dá)到75度的時(shí)候，此時(shí)冷卻電機(jī)（40HZ）開(kāi)始工作，溫度示意燈顯示中溫，如圖5.4所示圖5.4中溫仿真示意圖（4）當(dāng)溫度持續(xù)升高，突破設(shè)置的高溫90度，達(dá)到96度的時(shí)候，此時(shí)冷卻電機(jī)將會(huì)以最高50HZ功率開(kāi)始工作，溫度示意燈顯示高溫，如圖5.5所示圖5.5高溫仿真示意圖（5）冷卻電機(jī)一直以最高50HZ功率工作，持續(xù)到溫度下降，此時(shí)溫度為72度，冷卻電機(jī)將會(huì)以40HZ功率進(jìn)行工作，溫度示意燈顯示中溫，如圖5.6所示圖5.6高溫降下來(lái)仿真示意圖（6）當(dāng)壓力升高達(dá)到6MPa的時(shí)候，此時(shí)液壓電機(jī)（40HZ）開(kāi)始工作，壓力示意燈顯示高壓，如圖5.7所示圖5.7高壓仿真示意圖（7）當(dāng)壓力下降達(dá)到0.3MPa的時(shí)候，此時(shí)液壓電機(jī)（50HZ）開(kāi)始工作，持續(xù)增壓，壓力示意燈顯示低壓，如圖5.8所示圖5.8低壓仿真示意圖（8）當(dāng)壓力恢復(fù)到正常設(shè)定的時(shí)候，此時(shí)2.3MPa的時(shí)候，此時(shí)液壓電機(jī)停止工作，壓力示意燈熄滅，如圖5.9所示圖5.9正常壓力仿真示意圖（9）如果系統(tǒng)有漏電問(wèn)題，漏電示意燈為紅燈，此時(shí)主電機(jī)將無(wú)法運(yùn)行，如圖5.10所示圖5.10漏電仿真示意圖5總結(jié)與展望本文通過(guò)對(duì)采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，展示了如何利用先進(jìn)的技術(shù)手段提高煤礦生產(chǎn)效率和安全性。監(jiān)控系統(tǒng)的建立不僅提升了采煤機(jī)的工作效率，還為煤礦行業(yè)的智能化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。未來(lái)，我們將繼續(xù)優(yōu)化監(jiān)控系統(tǒng)，提升其穩(wěn)定性和可靠性，為煤礦行業(yè)的現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型提供更多支持。希望本文的成果能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域的研究和實(shí)踐提供一定的參考和借鑒。

致謝在本論文的研究和寫(xiě)作過(guò)程中，我得到了許多人的幫助和支持。首先，我要衷心感謝我的導(dǎo)師劉明武老師，感謝導(dǎo)師在整個(gè)研究過(guò)程中提供的指導(dǎo)、建議和支持。他的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和寶貴建議對(duì)我完成這篇論文至關(guān)重要。承恩闊步青云去，長(zhǎng)風(fēng)浩蕩會(huì)有時(shí)。感謝學(xué)院每一位老師的辛勤栽培和悉心教導(dǎo)，讓我擁有邁向未來(lái)的勇氣和能力。最后感謝所有我閱讀或引用的文獻(xiàn)中的前輩，帶給我無(wú)數(shù)啟發(fā)和靈感，未曾謀面，受益匪淺。感恩相遇，后會(huì)有期！我將繼續(xù)去追逐更燦爛的人生！感謝學(xué)院每一位老師的辛勤栽培和悉心教導(dǎo)，讓我擁有邁向未來(lái)的勇氣和能力。參考文獻(xiàn)[1]張玥.礦井開(kāi)采采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化應(yīng)用,2024,65(02):89-90+94.[2]弓華忠.智能化采煤工作面采煤機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].江西煤炭科技,2024,(01):200-202.[3]趙曉璐.采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析[J].西部探礦工程,2023,35(12):162-164.[4]張鵬.綜采工作面采煤機(jī)割煤情況自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2023,38(06):176-178.[5]韓超.采煤機(jī)遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2023,38(06):191-193.[6]全新.回坡底煤礦采煤機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].山東煤炭科技,2023,41(06):212-215.[7]劉雅君.基于模塊化總線技術(shù)的采煤機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2023,41(04):187-189.[8]曹建文.分布式電牽引采煤機(jī)健康狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2023,44(03):213-216.[9]張君.電牽引采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)研究與系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化,2022,(05):185-186.[10]徐浩.采煤機(jī)故障監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2022,37(03):263-264+267.[11]劉庚,李軍科,薛智國(guó).基于CAN總線的采煤機(jī)遠(yuǎn)距離監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)電,2022,43(01):12-14.[12]高江波.智能綜采工作面采煤機(jī)割煤情況自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā),2022,37(01):229-231.[13]張英.智能化工作面采煤機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2021,42(05):198-201.[14]周?chē)?guó)慧,儲(chǔ)婷婷.采煤機(jī)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子元器件與信息技術(shù),2021,5(04):27-28.[15]彭天好,過(guò)超.采煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2020,41(09):1-4.[16]劉翔.當(dāng)代煤礦電牽引采煤機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J].礦業(yè)裝備,2020,(03):166-167.[17]李強(qiáng).基于PLC的采煤機(jī)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù),2020,49(01):36-37.[18]賈文,李玉虎,豐界澤,趙義,邸晟鈞,劉順,閆孝姮.基于記憶割煤方法的采煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].煤炭工程,2020,52(01):148-153.[19]韓冰.基于PLC的采煤機(jī)遠(yuǎn)