矿井提升机的PLC设计

目 录 摘要 ...................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................... II 第1章 绪论 ....................................................................................................... 1 1.1 国内外矿井提升机研究现状与发展趋势 ..................................................... 1 1.2 课题研究目的和意义 ................................................................................. 2 1.3 课题研究内容 ........................................................................................... 3 第2章 系统控制方案设计 .............................................................................. 4 2.1 控制单元基本原理 .................................................................................... 4 2.2 控制系统总体设计 .................................................................................... 6 2.3 可编程控制器（PLC）介绍 ....................................................................... 7 2.3.1 PLC的基本特点 ............................................................................ 7 2.3.2 PLC的基本结构 ............................................................................ 8 2.3.3 PLC的工作原理 ............................................................................ 9 2.3.4 可编程控制器的编程语言 ............................................................... 10 2.4 变频器介绍.............................................................................................. 11 2.4.1 变频调速基本原理 .......................................................................... 11 2.4.2 变频器按中间直流环节方式分类 ..................................................... 13 2.5 本章小结 ................................................................................................. 14 第3章 控制系统硬件设计 ............................................................................. 15 3.1 PLC的选型及特点 .................................................................................... 15 3.2 变频器的选型及参数设置 ......................................................................... 16 3.3 旋转编码器的选型及接线方式 .................................................................. 17 3.4 电动机的选择及参数 ................................................................................ 18 3.5 变频调速主电路设计 ................................................................................ 19 3.6 PLC控制系统设计 .................................................................................... 21 3.7 本章小结 ................................................................................................. 23 第4章 控制系统软件设计 ............................................................................. 24 4.1 控制程序流程图 ....................................................................................... 24 4.2 系统控制程序梯形图 ................................................................................ 25 4.3 本章小结 ................................................................................................. 26 第5章 人机交互界面 ..................................................................................... 27 5.1 触摸屏概述.............................................................................................. 27 5.2 触摸屏在工业控制中的应用 ..................................................................... 27 5.3 PWS－3261触屏简介................................................................................ 28 5.4 触摸屏在矿井提升机控制系统中的应用 .................................................... 29 5.5 本章小结 ................................................................................................. 30 结论 .................................................................................................................... 31

参考文献 ............................................................................................................ 32

致谢 .................................................................................................................... 34 附录 A ............................................................................................................... 35 1

第1章 绪 论 1.1 国内外矿井提升机研究现状与发展趋势 矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械，广泛用于煤矿的竖井、斜井，是生产运输的主要工具。在煤炭生产中提升机担负着提升煤炭、矸石、下放材料、升降人员和设备的任务，是联系井上与井下的主要途径，素有矿井 “咽喉”之称。提升机运行的安全可靠性不仅直接影响整个矿井的生产能力，影响整个矿山的经济效益，而且还涉及到井下工作人员的生命安全。因此，改造并研制新型的安全可靠又节省能源的矿井提升机电控系统是煤矿安全生产的一项重要课题。 前些年我国提升机90％以上采用交流绕线式异步电动机的拖动方式，提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速，转子串电阻调速方法很不经济，低速特性很软，稳定性差，使用寿命短，无法实现精确控制。随着计算机控制技术及电力电子的发展，采用先进的计算机及辅助控制技术实现矿井提升机电气控制系统，已成为势在必行的方向。而用PLC、高压变频器改造传统的提升机电控系统是一条适合我国国情的道路。 矿山多中段提升竖井，一般都是副井或混合井，其提升任务繁重,作业种类复杂，中途停靠频繁。因此，需要一个高度安全可靠、功能完善,由可编程序控制器（programmable Logica controller，简称PLC）为控制核心的提升信号系统。国内多数矿山的竖井提升信号系统，一般由各种控制继电器和主令开关构成，且多为20世纪50年代的仿苏产品。它的突出特点是用“点信号”(即电铃振响或指示灯明灭的次数)来代表各种提升信号。例如有的公司以一长点表示要罐,一长两短表示上行，一长三短表示下行，两短表示提物，三短表示提人等等。各提升中段发出的点信号直接传递到井口总信号房，再由井口总信号工转发到提升机房。这种系统信号简洁,操作方便,快慢自如，多年来已沿用成习，尽管各单位点信号的组合方式有所不同，但原理是相同的。虽然这种信号系统结构简单、操作方便,但存在如下缺点：(1由于无法保留和复现点数,所以信号识别全凭操作者的听觉和视觉，容易造成信号的误认和误传,因信号的误认和误传而导致的提升事故屡见不鲜。(2信号之间、信号系统与提升机电控系统之间没有联锁，井口总信号工和司机的操作不受制约，很容易因误操作而引发事故。(3)声光信号一瞬即逝，无据可查，一旦发生事故，给事故分析带来困难,很难找出真正的事故原因，致使同类事故重复发生。(4) 由于信号稍纵即逝，操作人员的精力必须高度集中，