基于plc的矿井提升机控制系统设计开题报告

设计（论文）说明书

1 前言

1.1 提升机的发展过程及现状向

矿井提升机是铁矿安全生产的关键设备之一，其作用是提升矿粉、升降人员和下放物料等，在整个铁矿生产中占有十分重要的地位。矿井提升机安全、可靠、高效、准确地运行集中体现在其电气控制系统中，电控系统性能的优劣直接影响全矿的安全生产及矿工生命的安全。

现代矿井提升机的发展与现代电力传动及其控制技术的发展密切相关。根据受控电动机类型的不同，矿井提升机可分为直流驱动提升机和交流驱动提升机两大类。

由于交流电动机有结构简单、紧凑、坚固、容量大、价格低廉、应用场合广泛和直接使用交流三相电源等优点，因而交流驱动提升机得到了广泛的应用。在20世纪70年代前，矿井提升机大多采用交流驱动系统，但是由于其调速能力较差，很难适用于调速性能要求较高的场合。

直流电动机具有良好的启、制动性能，可在大范围内平滑调速，调速性能指标远优于交流电动机，因此在20世纪70年代后，随着大功率可控硅的使用、电子控制技术和装置的发展，直流驱动提升机逐渐在大中型铁矿中占据了主导地位。

随着电力电子器件、微电子控制技术和交流调速控制理论的发展，交流驱动逐渐获得了与直流驱动相同的控制特性，并在高性能交流驱动应用中获

基于PLC的矿井提升机控制系统的设计

摘要：采用plc技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。

关键词：基于PLC；矿井提升机；控制系统；设计

经过多年的发展，tkd-a系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见，它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事故不断发生。基于plc技术的矿井交流提升机电控系统具有更多的优势。

1.总体设计方案

基于plc技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构由以下5部分组成：高压主电路（包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源）、主控plc电路、提升行程检测与显示电路、提升速度检测、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。

2.工作过程

当井口或井底通过信号通信电路发出开车信号后，开车条件具备。司机将制动手柄向前推离紧闸位置，主电动机松闸。司机将主令控制器的操作手柄推向正向（或反向）极端位置，主控plc通过程序控制高压换向器首先得电，使高压信号送入主电动机定子绕组，主电动机接入全部转子电阻启动，然后依次切除8段电阻，实现自动加速

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基于PLC控制的矿井提升机调速系统研究

作者：杜延君

来源：《中国科技博览》2018年第35期

[摘 要]变频调速是通过改变定子供电频率来达到电机调速的目的，无论转速高低，其机械特性基本上与自然机械特性平行，能够满足提升机特殊工作环境的要求且有着明显的节电效果；采用 PLC 对提升系统进行保护和监控，使系统更加安全可靠，而且此方案能够很好解决传统交流绕线式电机串电阻调速系统的缺点。 [关键词]提升 控制 PLC

中图分类号：TD633 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）35-0086-01 1、总体设计

矿井提升机控制系统各部分关系，控制系统以PLC为核心，各部分相互配合以完成整个提升过程的控制。测速回路为PLC控制运行速度提供速度信号，深度指示器为PLC控制行程提供信号。各种故障信号的输入使PLC作出相应的动作如安全回路的动作、发报警信号等。操作监视平台是操作人员用来操作提升机的，以处理各种紧急情况。真空转子调速柜是提升机在加速时由PLC发出信号切除电阻。真空换向柜是提升机用来进行

2012 届本科学生毕业设计（论文）开题报告表

专 业 电气工程及其自动化 填报时间：2011年12月 28日 题 目 学生姓名 资料收集： [1]张利平.液压传动与控制[M].西安：西北工业大学出版社,2005.8 [2] 李忠文.注塑机电路维修[M].北京：化学工业出版社,2001.6 [3] 曹菁等.基于PLC和触摸屏的注塑机控制系统研究[J].测试与控制,2007.11,20（6）:184-190 [4] 钟汉如.注塑机控制系统[M].北京：化学工业出版社,2003.12 [5] 陈立定等.电气控制与可编程序控制器的原理及应用[M].北京：机械工业出版社,2004.6 [6] 郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术[M].南京：东南大学出版社,2003.6 [7] 陈山林.基于PLC特殊功能模块的温度控制系统[J].仪器仪表学报，2004.8：903-905 [8] 张松华等.基于PLC的注塑机控制系统的设计[J].仪器仪表用户,2004,（6）:15-16. [9] 孙传友等.测控电路及装置[M].北京：北京航空航天大学出版社,2002.5 [10] 陈雅等.注胚机自动控制系统的设计[J].广东自动化与信息工

洛阳理工学院毕业设计（论文）

基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计

摘 要

传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制。这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。采用PLC与变频器相结合的控制方案对原有电控系统进行改造，提高整个电控系统安全可靠性、控制精度及调速性能。

本文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。

论文根据矿井提升机的运行特性要求，对变频器和PLC 进行选型，并对系统的软、硬件进行设计，其中包括检测模块、控制模块、保护模块、显示模块和抗干扰模块的设计，最后进行系统集成和调试。

采用该控制系统，使提升机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果明显。

关键词：矿井提升机， PLC，变频调速

I

洛阳理工学院毕业设计（论文）

The Freouency Conversion Use on The Speed Adjustment of

Shaft Hoist on The Basis of PLC Control

ABSTRACT

The traditional shaft hoist control system is alw

洛阳理工学院毕业设计（论文）

基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计

摘 要

传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制。这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。采用PLC与变频器相结合的控制方案对原有电控系统进行改造，提高整个电控系统安全可靠性、控制精度及调速性能。

本文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。

论文根据矿井提升机的运行特性要求，对变频器和PLC 进行选型，并对系统的软、硬件进行设计，其中包括检测模块、控制模块、保护模块、显示模块和抗干扰模块的设计，最后进行系统集成和调试。

采用该控制系统，使提升机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果明显。

关键词：矿井提升机， PLC，变频调速

I

洛阳理工学院毕业设计（论文）

The Freouency Conversion Use on The Speed Adjustment of

Shaft Hoist on The Basis of PLC Control

ABSTRACT

The traditional shaft hoist control system is alw

第６期徐俊元贺永南付江平等基于ＰＬＣ的煤矿提升机变频控制系统的设计与应用

７５

基于ＰＬＣ的煤矿提升机变频控制

系统的设计与应用

徐俊元１，贺永南１，付江平１，刘瑞虎２

（１．宝鸡北马坊煤业有限责任公司，陕西宝鸡７２１５００；２．西安普泰自动化设备有限公司，陕西西安７１００５６）

摘要：根据北马坊煤矿改扩建的需要，提出了基于ＰＬＣ控制的矿井提升机变频调速系统。对ＰＬＣ、变频器及双线制安全回路作了设计说明，并给出Ｓ曲线速度产生方法和系统软件设计流程图。该系统设计具有通用性，对矿井提升机交流调速系统设计具有参考价值。系统投入后，运行正

常，达到设计目的。

关键词：Ｓ形速度曲线；提升机；变频器；ＰＬＣ

中图分类号：７ＩⅨ３．３

０引言

文献标识码：Ｂ文章编号：１６７１—７４９Ｘ（２００９）０６—００７５—０３

要求且有着明显的节电效果；采用ＰＩＥ对提升系统进行保护和监控，使系统更加安全可靠，而且此方案

能够很好解决传统交流绕线式电机串电阻调速系统

宝鸡北马坊煤业公司位于宝鸡市麟游县境内，

矿山有主井、副井各一口，主井巷道长４２５ｍ，提升机为ＪＫ一２．５／２０Ｅ，最大提升速度３．１９ｍ／ｓ，采用交

的缺点。

流电动机拖动，电动机为９０

ｋＷ、３８０Ｖ、１７４Ａ、７４４

ｒ／ｒａｉｎ，采用

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

洛阳理工学院毕业设计（论文）

基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计

摘 要

本设计在原有的继电器—接触器电控系统的基础上，对提升机的电控系统进行了改进，改用PLC控制，与传统的继电器—接触器电控系统相比，调速时的能耗大大降低，运行效率也有很大的提高，而且减少了维修的成本。如果需要改变系统的装置，可以直接在计算机上相应的梯形图进行修改，不像传统的电控系统，需要改变很多继电器，接触器的接线，这在无形之中就节省了大量的劳动力和时间，进而提高了劳动生产率。

在矿井提升机控制系统研究中，采用变频器和可编程控制器相结合的方法，在使用过程中实现了变频调速，换向等功能，使运行更加平稳可靠。适应范围广，节能效果更加明显。通过对已改造的提升机设备进行调研以及相关文献的阅读可以看出PLC控制的变频调速提升机有明显的社会效益和经济效益。

关键词： 矿井提升机，变频调速， PLC

I

洛阳理工学院毕业设计（论文）

Mine Hoist Frequency Control System Design Based On PLC

ABSTRACT

This design in the original relays-contactor control syst

基于PLC的塔式起重机控制系统的设计

摘 要: 本文针对传统的由继电器接触器控制的塔式起重控制系统可靠性差、操纵复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点提出将可编程序控制器和变频器应用于其控制系统.在塔式起重机提升机构加上一套由旋转编码器、PG数模转换构成变频器闭环系统.结果表明：该系统使用方便，具有良好的动态调整性能,极大进步了系统的稳定性、可靠性.

关键词：可编程序控制器;塔式起重机;稳定性

1. 传统的塔式起重机的控制现状

塔式起重机是我们建筑机械的关键设备，在建筑施工中起着重要作用，我们只用了五十年时间走完了国外发达国家上百年塔机发展的路程，如今已达到发达国家水平并跻身于当代国际市场.随着高层建筑发展，对施工机械提出了新的要求.于是，160TM附着式、45TM内爬式、120TM自升式等都由我国自己设计并制造;八十年代，国家建设突飞猛进，建筑用最大的250TM塔机也应运而生.进进九十年代，现代化进程不断加快，国内外市场对塔机要求越来越高，众多城市大型建筑、水利、电力、桥梁等不断增加，市场的要求加快了新产品开发的力度，先后有400TM、900TM水平臂和300TM动臂式塔机[