基于PLC的提升控制系统

1 矿井提升机控制系统概述 (2)

1.1矿井提升机概况 (2)

1.1.1 矿井提升系统 (2)

1.1.2 矿井提升机主要组成部分及其作用 (2)

1.1.3 提升机电控系统要求 (3)

1.2矿井提升机调速方式 (4)

1.2.1 提升机提升过程 (4)

1.2.2 交流调速方式 (4)

1.3提升机控制系统设计 (6)

1.4本章小结 (8)

2 变频调速方式及变频器选型 (9)

2.1变频调速发展及在提升机系统中的应用 (9)

2.2矿井提升机变频调速控制方式 (9)

2.3变频器的选型 (11)

2.3.1 变频器的基本构成 (11)

2.3.2 变频器选型 (11)

2.4本章小结 (12)

3 基于PLC的电气控制系统 (13)

3.1PLC概述 (13)

3.1.1 PLC基本结构 (13)

3.1.2 PLC控制系统基本原理 (14)

3.1.3 本系统PLC选型及特点 (14)

3.2提升机控制系统硬件实现 (15)

3.2.1 变频调速部分 (15)

3.2.2 传感器的安装 (17)

3.2.3 旋转编码器选型 (18)

3.2.4 PLC控制部分 (18)

3.3控制监视系统 (25)

3.4控制系统软件流程 (25)

3.4.1 软件结构 (25)

3.4.2 控制回路流程 (28)

3.5本章小结 (30)

4 矿井提升机速度控制 (31)

4.1提升机速度控制方案的确定 (31)

4.2S形提升系统速度图 (32)

4.2.1 S形提升系统速度图的确定 (32)

4.2.2 矿井提升机S形速度图的数学模型 (34)

4.2.3 S形速度曲线的实现 (35)

4.3本章小节 (37)

摘要：矿井提升机是矿山最重要的设备，肩负着矿石、物料、人员等的运输责任。传统矿井提升机电控系统具有控制线路复杂、调速性能较差、故障率高、电能浪费大、效率

1

低等缺点。因此对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义。

本文针对提升机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于提升机控制系统上，并在可行性方面进行了较深入的研究。采用西门子公司的S7-200系列PLC 作为系统的主控装置，还采用了与处理器配套的扩展模块以及用于上位机监控的触摸屏。系统主要实现功能为：通过编码器进行行程与速度的监测；为提升机整个运行过程提供超速保护；提供过卷、松绳、提升错向等多个保护；所有的数据送到触摸屏进行显示，并且可以通过触摸屏对内部参数进行设计和修改，设计了一整套从监视到保护的系统。

关键词：提升机；变频器；变频调速；可编程控制器

1 矿井提升机控制系统概述

矿井提升机肩负着井上、井下运输的重要任务，在整个矿井生产中占有非常重要的地位，熟悉矿井提升机的性能、结构及动作原理，合理使用设备，加强维护，对确保提升机工作效率、提高安全可靠性、防止和杜绝事故的发生具有重大意义。

1.1 矿井提升机概况

1.1.1 矿井提升系统

矿井提升设备的主要组成部分是：提升容器、提升钢丝绳、提升机（包括拖动系统）、井架（或井塔）、天轮、及装卸载设备等。由于井筒条件（竖井或斜井）及选用的提升容器和提升机类型的不同，可组成各有特点的矿井提升系统。常见的提升系统有：1）竖井单绳缠绕式箕斗提升系统。

2）竖井单绳缠绕式罐笼提升系统。

3）竖井多绳摩擦式箕斗提升系统。

4）竖井多绳摩擦式罐笼提升系统。

5）斜井箕斗提升系统。

6）斜井串车提升系统。

1.1.2 矿井提升机主要组成部分及其作用

矿井提升机是一个完整的机械－电气机组，其主要由以下几部分组成。

2

1、工作机构

主要是指主轴装置和主轴承等，主轴装置由主轴、卷筒、滚动轴承、支轮、制动轮、调绳离合器等组成。

2、制动系统

液压制动系统装置包括制动器和液压传动装置，是提升机不可缺少的重要组成部分之一，也是最后一道安全保障装置，制动装置的可靠性直接关系到提升机的安全运行。提升机制动器的功能就是刹住提升机卷筒，使提升机停止运行。

3、机械传动系统

机械传动系统，机械传动系统包括减速器和联轴器。减速器的作用是减速和传递动力，联轴器是用来联接提升机的旋转部分，并传递动力。

4、润滑系统

润滑系统是在提升运行过程中，不间断地向轴承及啮合齿面压送润滑油，以保证轴承和齿轮的正常工作。润滑系统必须与自动保护系统和电动机联锁，即润滑系统失灵时，主电动机断电，确保机器的正常工作。

5、观测和操纵系统

观测和操纵系统包括斜面操纵台、深度指示器以及测速发电机。深度指示器的作用是显示提升容器的运行位置，容器接近井口卸载位置和井底停车场时，发出减速信号。

6、拖动控制和自动保护系统

拖动控制和自动保护系统包括主拖动电动机、微拖动电动机、电气控制系统和自动保护系统。矿井提升机自动保护系统的作用是：在司机不参与的情况下，发生故障时能自动将主电动机断开并同时进行安全制动从而实现对系统的保护。

1.1.3 提升机电控系统要求

综合提升机的运行特点以及矿山生产固有的特点，提升机工艺对提升机电控系统的要求如下:

1）加(减)速度符合国家有关安全生产规程的规定。提升人员时，加速度a≤0.75m/

2 s，

升降物料时，加速度a≤1.2m/

2

s。另外不得超过提升机的减速器所允许的动力矩。

2)具有良好的调速性能。要求速度平稳，调速方便，调速范围大，能满足各种运行方式及提升阶段(如加速、减速、等速、爬行等)稳定运行的要求。

3)有较好的起动性能。提升机不同于其他机械，不可能待系统运转后再装加物料，因此，必须能重载启动，有较高的过载能力。

4)特性曲线要硬。要保证负载变化时，提升速度基本上不受影响，防止负载大小不同

3

时速降过大，影响系统正常工作(当然，当负载超过一定的限度时，还要求系统能有效的自我保护。迅速安全制动停车，即所谓要具备挖土机机械特性)。

5)工作方式转换容易。要能够方便的进行自动、半自动、手动、验绳、调绳等工作方式的转换，操作方便，控制灵活，不至于因工作方式的转换影响正常生产。

1.2 矿井提升机调速方式

1.2.1 提升机提升过程

提升机的工作过程是提升容器在井筒中周期往返运动，通常以提升容器的运动速度与时间的关系来表示其运动规律，称为速度图，我们常用的提升系统的速度图包括六个阶段，提升机电气传动系统速度给定v=f(t)如图1-1所示。

V

Vm

图1-1 提升机速度工作曲线

速度图表达了提升容器在一个提升循环内的运动规律，现简述如下：

1）加速阶段t1当罐笼开井底时，以加速度a1运行，直到到达最大提升速度Vm。对于

箕斗提升机，加速度一般不大于1.2

2

s m。

2）等速运行阶段t2罐笼在此阶段以最大提升速度Vm运行，直至罐笼快要到达井口开始减速为止。

3）减速阶段t3罐笼将要接近井口时，开始以减速度a3运行，实现减速。a3一般不大

于1.2

2

s m

4）爬行阶段t4罐笼将到达预定位置时，为了准确停车应以v4爬行。

5）停车休整阶段t5当罐笼运行至终点时，提升机施闸停车。

要使提升机按给定速度图运行，电气传动系统应能根据负载的变化而自动的工作在电动或制动状态。因此提 …… 此处隐藏：13203字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……