基于单片机控制的矿井提升机运行系统设计_赵红顺
基于PLC的矿井提升机控制系统设计
摘要近几年来我国每年的GDP总值在不断的增长，人类追求优质生活的要求也在不断的增加，人类对煤的需要也在不断高于每年的需求量，同时煤矿的生产速率已满足不了各个工业生产的需求，而矿井煤矿中的继电式的提升机设备以逐步不在适用，逐步采用自动化式的提升设备，因此对矿井开采自动化煤矿提升设备的安全、稳定和高速控制装置有了更高的要求。
提升机是煤矿矿道中与外面联系的重要交通工具，是煤炭矿井与外面联系最重要的应用，是在从采面到地面过程当中最重要设备，是运送煤炭以及工作人员安全的重要设备；而煤矿中的提升机中是矿井井道中输送煤炭、矿石、人员等重要的运送装备。
对于矿井提升机来说，只运用到了立井和斜井当中。
与此同时矿井提升机工作的稳定、安全性等是最重要的，而对于传统的矿井井道中的提升机多由继电器连线构成，构成的电控装置系统相对来说比较复杂、工作时间长、体积庞大，并且其触点繁多，机械性动作不灵活，有时会产生电火花摩擦，甚至会发生漏电、火灾事故；另一方面就是它的硬件接线比较麻烦、故障率的出现比较频繁，而且不便于检修，并且调速性能相对比较差、不灵活、稳定性能较差；在运作时硬件启停过程中，不仅存在着较大的起动电流，还会产生电弧，并且产生过大的电流损耗（包括线路损耗），还大大缩短了接触器、电动机等机械器件本身的寿命，严重时会发生矿车脱轨等安全事故，并且需要大量的人工操作维修、检测，不仅维护困难，而且严重影响矿山的生产和运行效益。
如今自动化水平的不断进步，可编程控制（PLC）技术也逐步进入人类的生产视线中，因此为了使电控装置拥有更好地运作前提，所以采取星—三角降压启动与PLC电控技术去相配合从而去改造传统矿山行业中井道提升机系统装备。
在本课题研究中采取可编程控制（PLC）技术去取代原有提升设备中继电器—接触器式电控装配，使用的是星—三角形降压启动的措施，电动机再启动的时候可以减少起动电流，从而保护了电动机内部器件的侵害；并设有两地控制、设有电磁抱闸安全系统、报警装置、电动机故障检测，以更好、更安全的方式提高生产效率的矿井提升机。
基于PLC的矿井提升机控制系统设计
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得了根本性的突破，成为大容量提升机的首选方案。
目前国内铁矿企业，井下提升机大多采用交流绕线式异步电动机转子串电阻的调速方案.提升机电控系统经历了由继电器控制、分离元件控制、模拟电路控制到微电子(计算机）控制的发展历程,目前数字控制系统已广泛应用于提升机控制系统中。
采用数字控制技术后，提升机电控系统具有结构简单、控制精度高、系统功能开发简单等优点；特别是其具有智能化的信息采集、故障诊断和在线检测等功能，极大地提高了系统的可靠性,缩短了查找和排除故障的时间,降低了维护成本。
1。
2 主要存在的问题虽然交流提升机在调速性能上获得了根本性的突破,成为大容量提升机的首选方案，但是由交流电动机的基本原理可知，由定子传入转子的电磁功率Pm可分为两部分:一部分是驱动负载的有效功率P＝(1-s）Pm；另一部分是转差功率P＝sPm，与转差率s成正比.根据转差功率的大小及消耗情况，交流调速系统可分为如下三类：(1)转差功率消耗型调速系统：全部转差功率都被转换成热能而消耗掉。
基于PLC的矿井提升机控制系统设计
1 引言目前，我国绝大部分矿井提升机〔超过70% 〕采用传统的交流提升机电控系统〔tkd-a为代表〕。
tkd控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。
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。
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。
2 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如图1所示，要由以下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。
图1 矿井交流提升机电控系统框图工作过程：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，最后运行在自然机械特性上。
交流提升机运行时，旋转编码器跟随主电动机转动，输出2列a/b相脉冲，分别接到主控plc的高速计数器hsc0的a/b相脉冲输入端，由主控plc根据a/b脉冲的相位关系，自动确定hsc0的加、减计数方式。
根据hsc0的计数值，就可以计算出提升行程并显示。
同时只根据旋转编码器输出的a相脉冲，主控plc进行加计数。
根据hsc1在恒定间隔时间内的计数值，就可以计算出提升速度。
3 硬件设计3.1 提升机主回路部分设计主回路用于供应提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和调节转速。
矿井提升机矿电控系统PLC改造设计
目录引言................................................. 错误!未定义书签。
第一章传统矿井提升机电控系统. (2)1.1 传统矿井提升机电控系统概述 (2)1.2 矿井提升机电控系统的组成 (2)1.2.1 TKD-A电控系统的主回路 (2)1.2.2 TKD-A电控系统的控制系统 (3)1.3 提升机电气控制方式 (6)1.3.1 提升机运行速度图 (6)1.3.2 提升机的运行过程 (7)1.4 传统矿井提升机电气控制系统存在的问题 (12)第二章电控系统PLC改造设计 (13)2.1电控系统PLC改造的意义 (13)2.2电控系统PLC改造总体方案 (13)2.3 PLC控制系统的组成及各部分的功能 (15)2.3.1 PLC控制系统的组成 (15)2.3.2 PLC控制系统各部分的功能 (15)2.4 PLC的选择及I/O点的分配 (16)2.4.1 PLC的选择 (16)2.4.2 确定系统的输入设备和输出设备 (16)2.4.3 S7-300 PLC接线图 (18)2.4.4 PLC与其他原元件的对应关系 (18)2.5 PLC电控系统原理设计 (23)2.5.1 主控逻辑电路 (24)2.5.2 可调闸动力制动电路 (24)2.5.3 信号检测控制仪电路 (26)2.5.4 加速电阻切换接触器柜 (27)2.5.5 高压换向动力制动切换柜 (27)2.5.6 动力制动电源 (28)2.6 工作过程介绍 (28)2.6.1 开车前准备 (28)2.6.2 速度图的实现 (28)2.6.3 各阶段的实现 (29)2.7 结构化程序编制 (31)2.7.1 软件结构 (31)2.7.2结构化梯形图程序编制 (31)2.7.3 语句表程序编制 (3232)第三章工艺设计 (33)3.1 设备平面布置示意图........................... 错误!未定义书签。
PLC控制煤矿矿井提升机
摘要煤矿矿井提升机是煤矿的重要设备，随着计算机PLC和液压技术的不断进步，采用先进的控制技术和液压比例加载技术来改造传统矿山行业的传统控制系统，从而使矿井提升机的控制性、安全性、防冲击能力得到很大发的改善，其控制系统和液压比例加载系统的技术性能和可靠性能直接影响煤矿的安全生产。
本设计重点对矿井提升机液压站系统和比例溢流阀应用上进行了重点研究。
电液比例控制系统与可编程控制器PLC相结合，压力传感器将采集的信号经处理后送入PLC中对信号进行处理从而发出控制信号，控制信号经放大控制器处理后作用在比例溢流阀上，控制比例电磁铁作用，控制液压源到液压缸的流量在液压缸中产生不同的压力从而达到控制盘闸制动器的目的。
关键词：提升机，电液比例，PIDAbstractMine hoist is the important equipment in coal mine, with the development of computer PLC and hydraulic technology, the traditional control system to transform the traditional mining industry to adopt the control technology and hydraulic proportional loading technology advanced, so that the mine safety machine anti impact ability obtained the very big development improvement, its technical performance control system and hydraulic proportional loading system and reliable performance directly affects the safety in production of coal mine. This paper adopts PLC technology to control the electro-hydraulic loading system. The PLC programmable controller so that it can be compared to the traditional mine safety system greatly improve the electro-hydraulic proportional loading system, running more stable and accurate. The reconstructed system can meet the stringent requirements of the mine production, but relatively little investment, high cost performance, has a strong practical value.Keywords: hoister ，electro-hydraulic，proportional PID目录第一章绪论 (5)1.1 课题研究意义 (5)第二章电液比例控制系统与PLC概述 (9)2.1电液比例控制系统 (9)2.2 PLC的简介 (10)第三章矿井提升机制动系统及其液压站设计 (14)3.1 盘闸制动器的工作原理 (14)3.2 制动过程分析研究 (15)3.3 性能参数的确定 (19)3.4 盘式制动系统的液压站 (20)第四章基于PLC的电液比例控制系统 (24)4.1 比例控制放大器 (25)4.2比例液压系统设计 (29)4.3 基于PLC的电控系统设计 (31)4.4建模与分析 (33)第五章电气控制要求 (41)5.1 I/O地址分配 (41)5.2 S7--200程序设计梯形图 (46)参考文献 (54)致谢词 (54)附录-外文文献及翻译 (56)前言矿井提升机是矿山生产的至关重要的大型设备，对矿井的生产和安全起着非常重要的作用，有着重要的国民经济意义。
基于PLC矿井提升机控制系统设计
基于PLC矿井提升机控制系统设计矿井提升机控制系统是矿井生产过程中非常重要的一环，它的设计与实现对于安全、高效的矿井生产具有重要意义。
基于PLC的控制系统设计能够更好地实现对提升机的精确控制。
本文将探讨基于PLC的矿井提升机控制系统的设计。
一、系统总体设计矿井提升机控制系统的总体设计包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计方面，需要选择适合的PLC控制器和外围设备。
PLC控制器一般采用可编程逻辑控制器，因为PLC具有稳定性好、可靠性高、可编程性强等优点。
外围设备包括传感器、执行器等，用于对矿井提升机的状态进行检测和控制。
软件设计方面，需要编写PLC程序来实现对矿井提升机的控制。
软件设计应该包括以下几个基本要素：1.输入接口：用于接收外部输入信号，如压力、温度等传感器信号。
2.输出接口：用于输出控制信号，如电机启停、行走控制等。
3.逻辑控制：实现对提升机的自动控制，包括启停、速度调节等功能。
4.保护控制：实现对提升机的各种保护功能，如超载保护、温度保护等。
5.监控功能：实现对提升机运行状态的实时监控，包括显示当前状态、报警功能等。
二、具体控制功能设计1.提升机启停控制：根据生产需要，通过PLC程序控制提升机的启停。
2.提升机速度控制：通过调节电机频率，实现提升机运行速度的调节。
3.提升机方向控制：通过控制电机正反转，实现提升机的正向运行和反向运行。
4.紧急停止控制：提供紧急停止按钮，一旦发生紧急情况，通过PLC程序实现提升机的紧急停止。
5.温度保护控制：对提升机电机进行温度检测，一旦温度过高，通过PLC程序发出警报信号并停止提升机的运行。
6.超载保护控制：对提升机进行负载检测，一旦检测到负载超过额定负载，通过PLC程序发出警报信号并停止提升机的运行。
7.撞击保护控制：安装撞击传感器，一旦检测到撞击信号，通过PLC程序发出警报信号并停止提升机的运行。
8.状态监测与显示：通过PLC程序实时监测提升机的运行状态，如电机转速、负载情况等，并通过显示器显示相关信息。
基于PLC技术在矿井提升机电控制系统的应用分析
井提 升机是非 常重要 的设备 ， 其 对生产工艺的要求较 高， 所以为了有效的提升矿机提 升机 的运行 能力） Ｌ＿ ｖ － 作效率， 则 需要科学 、 合理 的 对其 电控 系统进行控制 ， 这就需要利 用到 可编程序控制 器， 即Ｐ Ｌ Ｃ技术 ， 这项技术应用的时间 已有几十年 ， 现在 随着其在应用中不断发 展和 完善 ， 其技术有 了较大的提 高， 而且应用的也非常广泛。 现从提 升机 对电控装置的要求入手 ， 分析 了老式矿井提升机 电控 系统存在 的主要 问题 ， 同时对 Ｐ Ｌ Ｃ系统的功能和特点进行 了介绍 ， 并进 一步对 Ｐ Ｌ Ｃ技 术在提升机 电控 系统 中的应用进行 了具体的阐述。 关键 词 ： 矿 井提 升 机 ； 电控 系统 ； Ｐ Ｌ Ｃ技 术 在矿 山生产过程 中， 矿井提升机是非常重要的设备 ， 其运行的 严格的筛选 ， 排除因器件 问题而造成的故障 ； ６ ） 采用冗余技术进一 安全 性直 接关 系着 矿 井生 产 的 安全 。 随 着对 提 升 机生 产 工 艺要 求 的 步 增强 了可靠 性 。
科 技论坛
民营 科技２ ０ １ ４ 年第１ 期
基于 Ｐ Ｌ Ｃ技术在矿井提升机电控制系统的应用分析
李ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ晓 晖 摘
（ 中安联合煤业化 工有 限公 司朱集西煤矿 ， 安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ０ １ ） 要： 当前 矿 山 企 业取 得 了较 快 的发 展 ， 在 矿 山企 业 生产 中其 安 全 生 产 是 关 乎 企 业 生存 的 重 大 问题 。 在 矿 山企 业 生 产 当 中 ， 其矿
升机 电控系统 功能较少 ， 没有通信功能 ， 所 以在提升过程中无法将 取加速度控 制 ， 工艺允许时 ， 最好实现无爬行控制 ， 以减少提升时 实时信息传统给调度及其他生产管理部 门，由于信息的不联通 ， 所 间， 提高生产教率。 以导致管理工作相互脱节 ， 生产效率无法提高。 ４ ． ３ 监视系统 。提升过程 的监视 ，最重要的是提升行程终端 的监 ２ ． ２ 智能性差 。老式电控系统 由于其在设计之初受技术及其他条 视 ， 即减速段超速和过卷监视， 以及等速段超速监视 ， 实现方式多为 件所限 ， 所 以其没有快 速指示故 障位置 的功能 ， 这样一旦发生故障 Ｐ Ｉ Ｃ构成的电子式装置加井筒开关。 的， 则需要大量的人力来进行排查工作 ， 不仅需要的时间较长 ， 而且 ４ ． ４ 安全 回路。一是故障信号预报 ； 二是事故停车 ， 即完成本次提 还存在着故障的查找的困难 ， 使工作效率很难提高。同时老式提升 升后闭锁； 三是 紧急停车 ， 即立即进行电气和机械制动 ， 停车后 系统 机的电控 系统其采用 的都模拟控制系统 ， 其不仅存着较为复杂的逻 闭锁。安全 回路应具有完善 的故障监视功能 ， 使无论是提升机还是 辑性 ， 同时其 响应较慢 ， 实时性差 ， 对于需要快速 响应的控制系统无 安全 回路本身出现故障时， 都能确保实施安全制动。 法适应 ， 同时 由于提升机的频繁启 、 停动作导致其继 电器触点存在 ４ ． ５ 制动系统。制动系统除要保证可靠地实现工作制动和安全制 着老化的情况 ，所 以需要针对继 电器的运行情况来进行定期 的更 动外 ， 还要完成对制动用液压站的控制及对制动系统 中其它环节的 换。这些 问题的存在 ， 使老式提升机存在着较大的安全隐患 。 监视。由于其技术要求与安全回路相似 ， 故一般由两台高可靠性的 ３ Ｐ Ｌ Ｃ 系 统 的功 能及 特 点 Ｐ Ｌ Ｃ构成 ，当其中任一台发生故障时仍可保证制动阀可靠动作 ， 且 Ｐ Ｌ Ｃ技术作 为一种 自动控制装置 ， 其是集多种高科技技术于一 每台 Ｐ Ｌ Ｃ的输 出模块部 由另一 台 Ｐ Ｌ Ｃ的输入模块进行监视 。 身， 将微处理器作为其技术的核心 ， 主要以微处理器为核心 ， 并以其 ４ ． ６ 信号系统 。 矿井提升机的信号系统大体上可分为信号输入 、 信 结构简单 、 灵活通用 。较高的可靠性等诸多优点在工业上得到越来 号输 出及保护系统三部分。将去向信号 、 开车命令及提升类别信号 越广 泛 的 应 用 。 送人 Ｐ Ｌ Ｃ的输入端 ， 经处理输 出各种指令或保护信号。 机电设备电控系统由于其运行环境的具有特殊性 ， 同时还需进 矿井提升机作为煤矿企业 当中最重要的井下机电设备 ， 其运行 行连续的工作 ， 所控制的对象也较为复杂， 所以Ｐ Ｌ Ｃ技术就需要有 的可靠性和稳定是十分重要 的，将 Ｐ Ｌ Ｃ技术应用到矿井提升机 当 其他控制器所无法 比拟的特点 ，从而保证其运行的稳定性 和可靠 中， 有效地保证 了 系统 的控制 能力 ， 同时通过 Ｐ Ｌ Ｃ的应用 ， 使 系统 性 。其主要功能包括如下几个方面。 对于故 障的判断能力和处理能力也得到了一定 的加强 ， 使提升机运 ３ 、 １ 可靠性高 和抗干扰能力强 。Ｐ Ｌ Ｃ为 了满足专业在工业环境 下 应用 的要求 ， 采取了如下硬件 和软件措施 ： １ ） 内部采用 电磁屏蔽 ， 防 止辐射干扰 ； ２ ） 采用优 良的开关电源， 防止 电源线引入 的干扰 ； ３ ） 具 有 良好的 自诊断功能 ，可以对 Ｃ Ｐ Ｕ等 内部 电路进行检测 ，一旦出 错， 立即报警 ； ４ ） 对程序及有关数据用 电池供电进行后备 ， 一旦断电 行的安全 ｌ 生 得 以大幅度 的提升，有效地提升了企业的生产效率 ， 为
基于plc的矿井提升机调速控制系统设计
基于plc的矿井提升机调速控制系统设计摘要：本文主要介绍了基于 PLC 的矿井提升机调速控制系统的设计及其实现。
该系统采用了三菱 FX3U 系列 PLC 作为控制主机，利用变频器对提升机的电机进行控制，实现了电机的有序启停和调速功能。
通过对系统进行仿真和实际测试，证明了该系统的稳定性和可行性，具有较高的应用价值。
关键词：PLC，提升机，调速控制，变频器1.引言矿井提升机作为矿井井下运输系统中的一种主要设备，其稳定性和可靠性对矿山产能和生产效率具有重要影响。
目前，国内外矿井提升机控制系统的设计和研发已经得到了广泛的关注和开发，通过对传统矿井提升机控制系统进行升级和改进，不仅可以大幅提高矿井提升机的运行效率，还可以降低管理成本、提高安全性。
本文基于 PLC 技术，设计了一种可控的矿井提升机调速控制系统。
该系统利用 PLC 控制器和变频器对提升机的电机进行控制，实现了提升机电机的有序启停和调速功能。
通过对该系统进行仿真和实际测试，证明了该系统具有高度的稳定性和可靠性，具有较高的应用价值。
2.系统设计2.1系统结构图 1 所示为基于 PLC 的矿井提升机调速控制系统的结构框图。
系统分为三个部分：上位机、PLC 控制器和提升机电机。
其中，上位机负责控制系统的运行状态和参数设置；PLC 控制器利用变频器对提升机电机进行控制；提升机电机通过传感器检测提升机的运行状态，并将状态反馈给 PLC 控制器。
2.2系统功能该系统主要实现以下功能：（1）控制提升机电机的有序启停和调速功能。
（2）通过传感器检测提升机的运行状态，并将状态反馈给 PLC 控制器。
（3）实现上位机对系统参数的设置和监测。
3.系统实现3.1PLC 编程在本系统中，采用三菱 FX3U 系列 PLC 作为控制主机，使用 GX Works2 编程软件进行编程。
PLC 主要负责控制变频器的输出频率，实现提升机的有序启停和调速控制。
程序流程如下：（1）初始化：读取提升机电机的初始状态；（2）监测信号：通过传感器检测提升机的状态，并将状态反馈给 PLC 控制器；（3）参数设置：上位机通过 Modbus 协议向 PLC 控制器输入控制参数；（4）控制变频器：根据输入的控制参数计算出变频器的输出频率，控制提升机电机的速度；（5）循环：根据变频器的输出频率不断调整提升机的运行状态。
基于单片机控制的矿井提升机运行系统设计
０ 引 言
矿井 提升设备是提升煤炭 、 矿石等机械设 备 ， 在矿 井 系统 中 占有举足轻重 的地位 。 目前我 国使用 的矿井
提 升机 中 比较先进 的是 利用 国外引进 的交 一 变频 同 交
位 准确 的能力 ， 以满 足矿 井 提升 工艺 过程 的需 要 。矿 井 提升机拖动 系统的结构如 图 １ 所示 。
机床 电器 ２ １． ０２ ３
Ｐ Ｃ・ Ｌ 变频器 ・ 算机——基于单片机控制 的矿井提升机提 升机 运 行 系统 设 计
赵红顺 （ 常州机 电职业 学 院 ，１１４ ２３ ６ ）
摘要 ： 本文介绍 了基于单片机的变频控 制系统对矿井提升机工作过程进行控 制的系统设计 ， 包括硬件 电路 、 部分
Ｔｈｅ ｓ ｓｅ ｅ ｉ ｎ ｏ ｉ ｉｔ ｒ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓｎ ｌ ｈ ｐ ｍ ｉｒ ｃ ｍ ｐ ｅ ｙ ｔｍ ｄ ｓｇ ｆｍ ｎｅ ｈｏｓｅ ａ ｅ ｎ ｉ ｇ ｅ ｃ ｉ ｃ ｏ ｏ ｕｔｒ
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基于PLC的矿井提升机控制系统
摘要矿井被称作地下矿井系统的咽喉,是井下与地面最重要的通道.矿井提升机承担着矿井与井下人员、矿料、设备等物资运输的重任,是整个矿井系统中的核心部分，矿井提升机的安全可靠运行至关重要。
所以设计一套安全可靠的矿井提升机控制系统具有极大的意义.PLC出现后以其显著优点迅速成为工业生产控制系统的主流发展方向，其可靠性高,抗干扰能力强；编程简单，使用方便；控制程序可变,具有很好的柔性功能完善;扩充方便，组合灵活,极大减少控制系统设计及施工工作量；体积小，重量轻；非常适用“机电一体化"设备。
基于PLC设计矿井提升机控制系统，极大满足对大型机械控制安全与可靠性的要求,且节能环保，便于操作与维护。
关键词：矿井提升机;PLC；控制系统.AbstractThe mine is called the throat of the underground mine, which is the most important channel of the underground mine。
The mine hoist bears the heavy responsibility of the mine and the underground personnel，the ore material，equipment and so on。
It is the core part of the entire mine system，and the safe and reliable operation of the mine hoist is very important。
Therefore, it is of great significance to design a safe and reliable control system of mine hoist。
PLC appears with its remarkable advantages quickly become industrial production control system of the mainstream of the development direction of, the high reliability, strong anti—interference ability; programming is simple, easy to use；variable control procedures，with perfect good flexible function；to facilitate the expansion，flexiblecombination，greatly reducing the control system design and construction work；has the advantages of small volume, light weight；very applicable electromechanical integration equipment。
基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统的设计
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。
传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器一接触器进行控制，这类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。
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。
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。
论文根据矿用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。
运行表明，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：PLC，矿用提升机，变频调速AbstractThe shaft hoist is the foremost equipment of mines，it is widely used to transport the materials，staff and equipment．The traditional shaft hoist control system is always controlled by the relay-contactor，and adopts the methods of connect series additional resistant in rotor’s winding loop to start and adjust speed．The system has many disadvantages such as bad reliability，complicated operation，high fault rate，large energy-wasting and low efficiency．So，carrying on the research on the shaft hoist control system has realistic meanings，and it is a subject for research by relevant experts and scholars’ both at home and abroad too.To these questions existing in the shaft hoist control system，the paper applied PLC(Programmable Logic Controller)and frequency converter to the system，and have carried on deeper research in feasibility.Paper based on the operation of mining properties hoist requirements，the selection of frequency converter and PLC，and the system software and hardware design. Including the detection module，control module，protect module，display module and anti-jamming module design，the final system integration and debug.The tuning indicates，adopting this control system. the shaft hoist works reliably，easy to use，energy-saving well，and have dynamical shown function．Key Words：PLC(Programmable Logical Controller)，shaft hoist，frequency conversion目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 设计来源 (1)1.2 国内外提升机发展状况 (1)1.3 设计内容及意义 (2)1.3.1 设计内容 (2)1.3.2 设计意义 (3)2 基于PLC的矿井提升机变频调速系统 (4)2.1 PLC简介 (4)2.2 变频调速 (5)2.2.1 变频调速的基本原理 (5)2.2.2 变频器 (6)2.2.3 矿井提升机 (8)2.2 总体设计 (9)3矿井提升机变频调速系统硬件设计 (13)3.1 矿井提升机及电机的选型 (13)3.1.1 箕斗的选定 (13)3.1.2 预选提升电机 (13)3.1.3 参数计算 (14)3.1.4 电机容量校核 (17)3.2 变频器的选型 (18)3.3 PLC的选型 (23)3.3.1 I/O点统计 (23)3.3.2 PLC的选型 (25)3.3.3 PLC外围电气控制 (27)4 矿井提升机变频调速系统软件设计 (30)4.1 程序设计 (30)4.2 系统抗干扰措施 (33)4.2.1 变频器的干扰及其防止 (33)4.2.2 PLC的抗干扰 (33)总结 (35)参考文献 (37)致谢 (38)附录A 系统总原理图 (39)附录B 程序（部分） (40)1 绪论1.1 设计来源矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械，广泛用于煤炭、金属、化工等矿山的竖井、斜井中，是生产运输的主要工具。
基于PLC矿井提升机控制系统设计
PLC智能控制系统的优势
5、便于维护：PLC智能控制系统具有较小的体积和较轻的重量，安装和维护 较为方便，同时具有自我诊断和故障修复功能，能够减少维护工作量和维修成本。
四、系统测试与评估
最后，在系统正式投入使用后，应持续对控制系统的运行情况进行监控和维 护，及时处理潜在的问题和故障，确保控制系统的稳定性和可靠性。
五、总结与展望
五、总结与展望
基于PLC的矿井提升机控制系统在设计、实现和测试过程中，都取得了较好的 结果。通过合理选择硬件设备和优化软件算法，控制系统在提升机的安全性和可 靠性方面得到了显著提高。严格的测试与评估为控制系统的稳定运行提供了有力 保障。
在硬件实现方面，选择具有较高可靠性和稳定性的PLC控制器，如Siemens S7系列或Rockwell AB系列。输入输出模块根据实际需要选择相应的型号，以满 足信号类型和电压等级的要求。通信模块可采用以太网或RS485串口通信方式， 具体取决于上位机和其他设备的通信协议。执行器则根据控制信号的特性选择合 适的电液比例阀或变频器等设备。
三、系统实现
在软件实现方面，采用模块化编程方法，将控制算法、故障诊断和安全保护 等功能划分为不同的模块，便于维护和升级。同时，使用实时数据库技术，实现 数据共享和交互，提高整个控制系统的响应速度和稳定性。
四、系统测试与评估
四、系统测试与评估
为了确保基于PLC的矿井提升机控制系统的稳定性和可靠性，需要进行严格的 测试与评估。
五、总结与展望
然而，随着矿山生产技术的不断发展和自动化水平的提高，基于PLC的矿井提 升机控制系统仍有许多可以改进和完善的地方。例如，可以引入更多智能控制算 法，如神经网络、模糊控制等，以提高控制系统的复杂度和适应性。加强与上位 机等其他设备的通信协议和数据交互，实现提升机控制系统的远程监控和故障诊 断，提高
基于PLC的煤矿主井提升监控系统硬件设计
面 ， 以取代原 来 的控制 台和 显示 器 ， 于数 据显 示 可 用 及 参数设 置 ， 而且 可 以用 动 态 曲线 描述 系统 的操 作
过 程 ， 且 可 以扩 展 Ｐ Ｃ的 功 能 ， 减 少 开 关 、 并 Ｌ 能 仪 表、 按钮 的使 用 。操作 简单 ， 直接 用手 指就 可 以选择 监控 画面并 进行设 置 。 触摸 屏 系统通 常 由触 摸屏 控制 器与 触摸 检测 装
动态 响应 的 闭环控 制任务 。Ｆ ４ ８集成 了一个 Ｐｏ Ｍ５ ｒ— ｉ ｓＤ ｆ ｕ Ｐ通讯 口 ， 高 波特 率 可 达 １Ｍ ｂ ｓ并 且具 ｂ 最 ２ ｐ ， 有 等 时同步 的功 能 ， 用于传 动通 讯 ， 可 通过底 板 总线
与 ￥ Ｃ Ｕ取 得 通 讯 。Ｅ Ｍ ３ ７Ｐ Ｘ ４ ８是 其 扩 展模 块 ， 要 主 用 于 连接编 码器 和外设 ＩＯ。提 升 机 的 同步 开关 以 ／ 及 编码 器 均 通 过 Ｅ Ｍ４ ８连 接 。Ａ 系统 Ｆ ４ ８可 Ｘ ３ Ｍ５ 实 现 提 升 机 的 闭环 控 制 与 闭 环 控 制 监 视 ， 系 统 Ｂ
Ｓ ｒａ ｅ ｉ ｌＮｏ． ９ ５１
现
代
矿
业
总 第 ５９ １ 期
２ １ 年 ７月 第 ７期 ０２
Ｊ ｌ ．２ ２ ｕ ｙ ０１
Ｍ ０ＲＤＥＮ Ｉ ＮＧ Ｍ ＮＩ
基 于 Ｐ Ｃ的煤 矿 主 井提 升监控 系 统硬 件 设计 Ｌ
吴 伟 宋根 祥
（． １ 禹州神 火昌平矿 业有限公 司；． ２ 禹州神 火九华 山矿业有 限公 司）
１ 煤 矿主井提升监控 系统
主井 提 升 系 统通 常有 以下 主要 部 分 组 成 ： 升 提
机、 提升 主 钢丝 绳 、 提升 容 器 （ 斗 、 笼 、 车 ） 天 箕 罐 矿 、 轮 （ 导 向轮 ）井 架 （ 或 、 或井 塔 ） 罐 道 （ 井 提升 时 为 、 斜 轨道 ）井 筒 和井 筒 装 备 、 载设 备 、 载 设 备 、 底 、 装 卸 井 装 置 等 。提 升监 控 系 统 主 要 用来 监 测 罐 笼 位 置 、 速 度 、 台状 态 、 全 门状 态 、 摇 安 阻车器 状态 等 ， 并实 现推 车 、 升 闭锁 控 制 等 。监 控 系 统 一 般 由传 感 器 、 提 分
基于PLC技术的矿井提升机电控系统的若干思考与研究
功能完善等方而 的优点， 将其应． Ｌ ｝ Ｊ 于Ｔ岂流 的控 制时， 并不 是仪仪将 原有 的继 电器控制 系统之 中所包含的开关量简单地
运用于 Ｐ Ｌ Ｃ的逻辑关系替代过程之中， 而是采用多重联锁 与 可靠性检验 ， 构成功能完备 的监视与控制系统 ， 这样就可 以很 好地保证工 艺流程控制与联锁 的可靠性， 除此之外 ， 还非常便
３ ． １工 艺控 制
由上所述 叮以得知 ， Ｐ Ｌ Ｃ技术的编程 具有方便、 灵活 以及
Ｐ Ｌ Ｃ技术主要以微 处理器 为核心 ， 主要综合 了计算机技 术 、白动控制技术 以及通信 技术 而发展起来 的一种新型的通 用 的 自动控制装置 ， 具有 如下儿个方面 的优点： 性 能优越 、 靠性 高、 灵活通 Ｊ ｝ ｊ 、 使Ｊ ｛ ｊ 方便 以及结构简单等 。由于控制对象 存在 定 的复杂性 ，使用环 境的特殊性 以及运行工作的连续 长期性等方而 的特点， 使得 Ｐ Ｌ Ｃ技术在设计与结构等方而具 有许 多其它控制器． 尢 法相 比的特 点。其主要功能包括如 几 个方面 ： １ ． １可靠性 高和抗干扰 能力强 Ｐ Ｌ Ｃ为了满足 专业在 Ｔ业环境下应用 的要求，采取了如 下硬件和软件措施 ： （ １ ） 内部采用电磁屏蔽， 防止辐射十扰 ； （ ２ ） 采川优 良的丌关 电源， 防止 电源线 引入 的Ｔ扰； （ ３ ） 具有 良好 的 白诊断功能 ， 可 以对 Ｃ Ｐ Ｕ等内部电路进行检测， ～旦 ｊ Ｉ ｊ 错， 即报警 ； （ ４ ） 对程序及有关数据用 电池供电进行后备 ， 一旦 断 电或运行停止 ， 有关状态及信息不会丢失； （ ５ ） 对采用的器 什都进行 了严格的筛选， 排除因器件问题而造成 的故障 ； （ ６ ） 采用冗余技术进 ＿ 步增强了可靠 性。
基于PLC的矿井提升机调速控制系统设计
(8) 最大速度匀速运
H为：
_9 方2
2调速控制系统总体设计方案
图2控制系统总图
2.2总体设计方案
在整
系统中，既包括控制调速，启停的
主控制系统，还包括监控、检测、 2.2.1 0主 系
等部分&
(1) 主 系统可以实现手动、半自动、全自
动
，可以检测提升机各种运行方式的控制切
速调控，还可同时兼顾其他设备的系统控制。在
此，采用此种控制方式来调节电机的无级变速&
收稿日期：2019 -05 - 14 DOI： 10. 14187/j. cnki. cn13 - 1185/tn. 2019. 03. 012 作者简介：张海兵(1980 ―)，男，安徽宣城人，助理工程师，从事煤矿机电运输管理工作& E-mail： 12934137@m，Tel： 0561 -
摘要：针对矿井中使用的提升机，信湖煤矿对其调速控制系统进行了分析与设计，阐述了调速控
制的基本原理及方式，对其整个系统的运行速度进行了分析。通过对该矿井提升机的调速控制系
统进行了总体设计，并对其控制系统的硬件进行了选型及电路设计。新控制系统可提高煤矿的作
业效率，大大降低安全故障的发生。
关键词：PLC;提升机；调速；控制系统
4879322& 引用格式：张海兵•基于PLC的矿井提升机调速控制系统设计(J]-水力采煤与管道运输，2019 (3 )： 34 -36，40-
34
第3 D
张海兵:
PLC的矿井
速
系设计
2019年8月
1.3系统运行速度分析速度参数计算
井式的提升机常见的形式有 和罐笼两种
矿井提升机plc控制系统设计-正文
矿井提升机plc控制系统设计摘要矿井提升机制动系统，是矿井提升系统的安全保障环节，对矿井提升生产效率和工作性能都有着重要意义。
矿井提升机制动系统由液压站和制动器两部分组成，其制动性能直接影响到提升系统的稳定性与安全性。
矿井提升机制动系统的可靠性和准确性是矿井提升和安全运行的重要保证。
目前，提升机制动系统多采用盘式制动器，盘式制动器的制动力由液压泵站提供。
本文对提升机制动系统中液压站和制动器的结构组成及工作原理进行了简单的介绍，同时对相关参数进行计算，总结了提升机制动系统制动性能的评判要求，以及影响制动性能的主要因素。
为了保证液压泵站的安全运行，便于操作人员掌握工作状况，本文设计了提升机制动控制系统。
关键词：盘式制动器；液压站；安全目录1.引言 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2国内外研究现状 (2)2.矿井提升机制动系统 (3)2.1提升机液压系统的组成与工作原理 (3)2.1.1液压系统的组成 (3)2.1.2液压系统工作原理 (4)2.1.3液压系统重要参数 (4)2.2提升机盘式制动器的结构与工作原理 (6)2.2.1盘式制动器的结构 (6)2.2.2盘式制动器工作原理 (7)2.3制动性能及其影响因素 (7)2.3.1制动性能 (7)2.3.2影响制动性能的因素 (8)2.4系统硬件部分 (10)2.5系统软件部分 (11)3.结语 (12)参考文献 (13)致谢 (15)1.引言1.1研究背景及意义在煤矿企业生产过程中矿井提升机是十分关键及重要的设备之一，其主要功能是提升矿物以及升降人员，担负着采矿生产活动正常运行的重要任务，占有极其重要的地位。
提升机在运行时的安全性及可靠性是由其制动性能的优劣决定的。
在工作运行过程中矿井提升设备遇到故障，而没有采取有效地紧急制动措施，这种情况将导致的后果不仅是提升机设备自身损坏，而且极大的可能会造成人员伤亡的严重事故。
根据以往提升机出现故障事故的不完全统计结果分析，60%以上的提升故障都是由于制动系统出现问题而造成的。
基于单片机控制的矿井提升机运行系统设计_赵红顺
3． 3
逆变电路
逆变电路采用三菱公司 PM50RSA120 智能功率模 块， 额定电压为 1 200 V， 额定电流为 50 A， 最高工作频 率为 20 kHz。IPM 采用四组独立的 15 V 驱动电源供 N 为变频器的整流变换平滑滤波后的主电源 u d 电 。P 、
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机床电器 2012. 3
5
结论
本系统采用了基于单片机的变频控制系统对矿井 提升机工作过程进行控制， 当矿井提升机处于减速下 采用带测速负反馈的闭环系统， 对提升机制 落过程中， 动 力 矩 进 行 自 动 调 节 的 同 时，采 用 DSP 的 TMS320F240 芯片和智能功率模块（ IPM ） 的有源逆变 系统和幅相控制原理， 并采用单片机 TMS320F240 芯
0
引言
矿井提升设备是提升煤炭、 矿石等机械设备， 在矿
位准确的能力， 以满足矿井提升工艺过程的需要。 矿 井提升机拖动系统的结构如图 1 所示。
井系统中占有举足轻重的地位。目前我国使用的矿井 提升机中比较先进的是利用国外引进的交 － 交变频同 步电动机拖动控制技术， 但是大部分依然采用转子串 电阻调速的交流绕线式异步电动机拖动， 该类提升机 加速和爬行阶段均采用转子切换电阻的 拖动在启动、 方法进行调速， 大量电能消耗在电阻上； 在减速阶段采 也需要消耗大量电能， 提升设备效率只有 用能耗制动， 50% 左右。因此， 若能在提升机加速阶段采用变频调 速， 在减速阶段采用回馈系统将提升机的势能转变为 在爬行阶段采用变频控制， 这样可以 电能回馈到电网， 大大提高设备效率。
片和对 IPM 进行控制。系统具有控制系统安全可靠、 动态性能好、 响应速度快、 加载精度高、 节能效果好等 对现有矿井提升机的改进及设计高性能的矿井 特点， 提升设备提供有效的途径。
基于单片机的矿井摩擦提升机安全监控系统设计
图书分类号：密级：毕业设计(论文)基于单片机的矿井摩擦提升机安全监控系统设计DESIGN OF SAFETY MONITORING SYSTEM OF MINE HOIST FRICTION BASED ON MCU学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名：日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。
有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。
可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要我国的盘式提升机监控系统大都很古老，存在很大的安全隐患。
笔者对矿井摩擦提升机系统的工作原理进行了一定的解剖，设计了一套新的基于AT89S52单片机的提升机系统控制方案，并且在本文中给出了监控系统的硬件选型和监控系统内部各个部分的硬件控制电路，在电路图的基础之上编写了系统的软件程序。
本系统实现了对矿井提升机的提升速度、液压站油压和闸瓦间隙的实时监控，并且能在提升机出现异常时发出报警，在闸瓦间隙超出安全范围时能够通过驱动电机，自动调整间隙的大小。
这套监控系统稳定可靠，能够适应井下复杂的工作环境。
关键词矿井提升机；监控系统；单片机；自动控制AbstractThe monitoring system of disc hoist is very old, and there are a lot of safety hazards.. The author of the mine friction lifting machine system working principle of the certain anatomical design a new lifting machine based on AT89S52 SCM system control scheme and monitor and control system in this paper gives the hardware selection and monitoring system of the internal parts of the hardware control circuit, program of the system was developed on the basis of circuit diagram. This system realizes the mine lifting machine to enhance the speed, hydraulic and hydraulic brake clearance of real-time monitoring station, and hoists appears abnormal alarm and the brake clearance beyond the safe range can is driven by the motor, automatically adjust the gap size. The monitoring system is stable and reliable, and can adapt to the complicated working environment of underground mine..Keywords Mine hoist Monitoring system SCM Auto-Control全套图纸外文文献扣扣1411494633目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (I)1 绪论 (1)1.1 论文选题的背景和意义 (1)1.2 本课题国内外发展现状及趋势 (1)1.3 论文的研究内容 (2)1.4 本章小结 (2)2 提升机监控系统 (3)2.1 矿井提升机 (3)2.2监控系统的监控参数 (3)2.3闸间隙控制方案设计 (4)2.4 本章小结 (5)3系统硬件的电路设计 (6)3.1硬件系统组成总体设计 (6)3.2硬件选型 (6)3.2.1单片机的选用 (6)3.2.2 LED数码管显示控制芯片 (8)3.2.3 电机驱动芯片 (9)3.2.4位移传感器 (10)3.2.5 速度传感器 (10)3.2.6 压力传感器 (11)3.3 系统电路设计 (12)3.3.1 控制系统电路 (12)3.3.2电机驱动电路 (13)3.3.3显示电路 (14)3.3.4位移传感器电路 (15)3.3.5报警电路 (16)3.3.6 通信电路 (17)3.3.7 速度传感器电路图 (17)3.3.8 系统总电路图 (18)3.4 本章小结 (18)4 软件系统设计 (19)4.1系统软件设计原则 (19)4.2 软件系统设计总体框架及流程图 (19)4.3 单片机的资源分配 (20)4.4 AD转换子程序的设计 (21)4.5 显示子程序的设计 (21)4.6 电机控制子程序的设计 (24)4.7 报警程序的设计 (25)4.8 系统抗干扰的设计 (26)4.8.1 硬件可靠性的设计 (26)4.8.2 软件的可靠性设计 (27)4.9 本章小结 (28)5 系统壳体设计 (29)5.1 绘图软件简介 (29)5.2 三维实体建模 (29)5.3 本章小结 (31)总结 (32)致谢 (33)参考文献 (34)附录 (35)附录1 (35)附录2 (36)1 绪论1.1 论文选题的背景和意义矿井提升机的任务是提升或下放矿物和材料、升降工作人员和设备，它是煤矿生产的关键设备之一，是运输井上和井下货物及人员的枢纽，常被人称为矿井的咽喉部位，提升机的安全对矿井的生成运输和井下人员的安全都是至关重要的。
基于PLC的煤矿提升机电控系统设计
基于PLC的煤矿提升机电控系统设计摘要：电控系统是煤矿提升机的核心构成要素，本文基于PLC的煤矿提升机电控系统设计为主要的研究对象，通过介绍电控系统的构成、控制模式以及总体设计分析等内容，以期达到对设计总体方案的实际应用效果，实现提升机运行的稳定性与安全性，进而升级我国煤矿提升机电控系统设计的整体应用水平。
关键词：PLC；电控系统；煤矿提升机；设计方案一、电控系统的构成通常情况下，成套的电控系统包括高压配电系统、低压配电系统、安全保护系统、操作系统、监控系统以及全数字变流驱动系统几种。
而主电控系统主要包含了电源电路、PLC保护回路、驱动电路以及控制回路等。
其中，电源回路通过将交流电源转变为直流电源，借助于变频器创建新的电源电路，有效增强整个电源工作的高效性与可靠性；PLC保护回路则是利用跳闸、合闸级基本回路特征与要求，采取一定的措施对PLC进行过流过压的保护；驱动电路主要用来放大控制电路的信号，使其能够驱动功率晶管体，也就是通过PLC的输出回路驱动提升机的构件来完成预期的控制动作。
通过可控的电控系统组件，实现对煤矿提升机的供电功能。
二、电控系统的控制模式基于PLC的煤矿提升机电控系统，其控制模式主要分为信号采集系统与上位机监控系统。
信号采集系统主要负责对煤矿提升机各项工作参数与状态参数的实时采集。
在此过程中，采集参量中模拟量通过PLC的入口进入到内部，数字参量的数字量通过PLC的开关量入口进入到内部，再由PLC内部的相关程序设定完成对煤矿提升机各项工作参数与状态参数的分析与处理，之后再传输到上位机，实现对参数的显示。
上位机监控是以计算机为主要载体，通过特定的上位机显示控制程序，对远程采集到的工作参数与状态参数进行实时显示[1]。
另外，还能够通过对远程控制指令的下达，完成对煤矿提升机的远程电控。
三、煤矿提升机电控系统的总体设计分析煤矿提升机作为矿井底部生产运输的重要设备，对井下煤矿的物资运输以及人员运输起着至关重要的作用。
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片和对 IPM 进行控制。系统具有控制系统安全可靠、 动态性能好、 响应速度快、 加载精度高、 节能效果好等 对现有矿井提升机的改进及设计高性能的矿井 特点， 提升设备提供有效的途径。
参考文献： ［ 1］ 李华德． 交流调速系统［M］ ． 北京： 电子工业出版社， 2003． ［ 2］ 张燕宾． 变频调速 460 问［M］ ． 北京： 机械工业出版社， 2005． ［ 3］ 王清灵， M］ ． 北京： 龚幼民． 现代矿井提升机电控系统［ 1996． 机械工业出版社， 收稿日期： 2011 － 12 － 07 作者简介： 赵红顺（ 1966 － ） ， 女， 副教授， 西安交通大学电气 自动化专业， 现主要从事电气控制与 PLC 技术的教学与研究 工作。
（ 上接第 45 页）
图4 参考文献：
电梯轿厢开关门的梯形图
［ 1］ 廖常初． FX 系列 PLC 编程及应用［ M］ ． 北京： 机械工业 2005． 出版社， 图4 主程序流程图 图5 直接转矩控制流程图 ［ 2］ 宋伯生． PLC 编程理论·算法及技巧［ M］ ． 北京： 机械工 2006． 业出版社， ［ 3］ 漆汉宏． PLC 电气控制技术［M］ ． 北京： 机械工业出版 2006． 社， ［ 4］ 李先山． 圆形停车库程序存取设计［ J］ ． 机床电器， 2009 （ 2 ） ： 36 － 37． 收稿日期： 2011 － 11 － 09 作者简介： 李先山（ 1975 － ） ， 男， 讲师， 从事 PLC 及单片机的 教学工作。
PLC·变频器·计算机— — —基于单片机控制的矿井提升机运行系统设计
P： + 端， N： － 端。B 为制动输出端子（ 减 的输入端子， 速时再生制动电阻电流的输出端子） 。 逆变输出的三 V、 W 接至电机。 智能功率 相交流电通过输出端子 U、 模块 IPM 内部不仅包括了六个用于三相桥臂的功率 器件 IGBT， 还集成有各路 IGBT 的驱动电路及异常情 况检测电路， 如过流（ OC ） ， 短路（ SC ） 、 欠压（ UV ） 以及 过热（ OH） 等。
机床电器 2012. 3
PLC·变频器·计算机— — —基于单片机控制的矿井提升机运行系统设计
基于单片机控制的矿井提升机运行系统设计
赵红顺 （ 常州机电职业学院， 213164 ）
摘要： 本文介绍了基于单片机的变频控制系统对矿井提升机工作过程进行控制的系统设计， 包括硬件电路、 部分 软件程序和程序流程图 。通过矿井提升机交流调速系统的分析， 采用直接转矩控制技术对提升机制动力矩进行自动 调节。 关键词： 矿井提升机； 变频控制； 直接转矩控制 TD534 中图分类号： TP368． 1 ， 文献标识码： B 文章编号： 1004 － 0420 （ 2012 ） 03 － 0046 －分软件设计
在本设计中采用 TMS320F240DSP 汇编语言编写程 序， 并采用模块化程序结构， 以便提高软件在反复调试、 修改和补充过程中的效率， 同时方便控制功能的进一步 扩展。软件设计包括主程序及中断服务程序、 初始化子 A / D 转换子程序、 M / T 法测速 程序、 相电压计算子程序、 在此仅简单介绍其 子程序和 PWM 脉冲产生子程序等， 中的几个子程序的设计， 程序清单不在此叙述。 软件的主程序主要包括对所用到的变量初始化， 系 统各模块的初始化， 置位运行标志位， 等待定时器 T1 下 进入中断服务子程序实现算法及控制功能。主 溢中断， 程序流程图如图 4 所示。直接转矩控制流程图如图 5 所示。
5
结论
本系统采用了基于单片机的变频控制系统对矿井 提升机工作过程进行控制， 当矿井提升机处于减速下 采用带测速负反馈的闭环系统， 对提升机制 落过程中， 动 力 矩 进 行 自 动 调 节 的 同 时，采 用 DSP 的 TMS320F240 芯片和智能功率模块（ IPM ） 的有源逆变 系统和幅相控制原理， 并采用单片机 TMS320F240 芯
图2 矿井提升机给定速度运行图
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PLC·变频器·计算机— — —基于单片机控制的矿井提升机运行系统设计
机床电器 2012. 3
要使提升机按照给定的速度图运行， 电动力矩 T e 可能为正， 也可能为负。这意味着电动机不仅要工作 还应能工作在制动状态。由于不同的负 在电动状态， 载， 不同的提升机运行阶段， 电动机的运行状态也各不 相同。电气传动系统应能根据负载的变化而自动地工 作在电动或制动状态。
实现控制系统的硬件电路结构包括定子电流测量 进行 PI 调节所需的速度测量电路、 的 A / D 转换电路、 F240 的主控制电路以及输出的 PWM 脉冲控制的整流 逆变主回路。控制系统构成如图 3 所示。
图3
控制系统硬件框图
2． 1
U / F 控制
U / F 控制是交流电动机最简单的一种控制方法， 通过控制过程中始终保持为常数， 来保证转子磁通的 恒定。
— 48 —
电机定子相电流的检测采用 LEM 公司的电流传 感器 LA25 － NP。电流传感器的输出经运算放大器， 使 加上 电流值变换到 － 5 V ～ + 2． 5 V 的电压区间中， + 2． 5 V 的电压偏移量， 0 V ～ 5 V 满足 的要求， 送到 TMS320F240 的高速模数转换端口， 在软件中求实际的 采样值时要减去这一偏移量。
3． 3
逆变电路
逆变电路采用三菱公司 PM50RSA120 智能功率模 块， 额定电压为 1 200 V， 额定电流为 50 A， 最高工作频 率为 20 kHz。IPM 采用四组独立的 15 V 驱动电源供 N 为变频器的整流变换平滑滤波后的主电源 u d 电 。P 、
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引言
矿井提升设备是提升煤炭、 矿石等机械设备， 在矿
位准确的能力， 以满足矿井提升工艺过程的需要。 矿 井提升机拖动系统的结构如图 1 所示。
井系统中占有举足轻重的地位。目前我国使用的矿井 提升机中比较先进的是利用国外引进的交 － 交变频同 步电动机拖动控制技术， 但是大部分依然采用转子串 电阻调速的交流绕线式异步电动机拖动， 该类提升机 加速和爬行阶段均采用转子切换电阻的 拖动在启动、 方法进行调速， 大量电能消耗在电阻上； 在减速阶段采 也需要消耗大量电能， 提升设备效率只有 用能耗制动， 50% 左右。因此， 若能在提升机加速阶段采用变频调 速， 在减速阶段采用回馈系统将提升机的势能转变为 在爬行阶段采用变频控制， 这样可以 电能回馈到电网， 大大提高设备效率。
矢量控制是一种建立在转子磁链定向的基础上， 通过一系列的坐标变换， 实现电机定子电流转矩分量 和磁通分量解耦的控制方法， 可以将作为控制对象的 感应电机当作直流电机来进行控制。
3． 2
采样反馈电路
2． 4
直接转矩控制
直接转矩控制 （ DTC ） 也是一种转矩闭环控制方 法， 其克服了坐标变换和解耦运算的复杂性， 直接对转 通过转矩误差、 磁通控制误差， 按一定的 矩进行控制， 原则选择逆变器开关状态， 控制施加在定子端的三相 电压， 调节电动机的转速和输出功率， 达到控制电动机 对转子参数 转速的目的。DTC 直接着眼于转矩控制， 变化表现为状态干扰而非参数干扰， 比矢量控制方法
1
矿井提升机交流调速系统分析
矿井提升的工作特点是在一定的距离内， 以较高
的速度往复运行， 完成上升与下降的任务。为确保提 安全、 可靠地连续工作， 其必须具 升机能够达到高效、 备良好的机械性能、 良好的电气控制设备和完善的保 护装置。鉴于矿井提升机的工作特点， 因此要求矿井 提升机的电力拖动系统具有安全可靠、 运行高效且定
2． 2
转差频率控制
转差频率控制是检测异步电动机的转速， 对转差 频率采取闭环控制。尽管这种系统的静态精度较高， 但由于快速性较差， 故适用于对响应的快速性要求不 高的系统。
2． 3
矢量控制
TMS320F240 是 基 于 TMS320C2XX 型 16 位 定 点 数字信号处理器的新型 DSP 控制器。DSP 芯片与上位 F240 提供 SCI 串行通信接 机的通讯采用 RS232 总线， SCITXD 引脚发送 口模块， 由 SCIRXD 引脚接收数据， 数据。与上位机进行通讯必须经过电平转换， 系统选 5 V ） 到 RS232 信号 用 MAX232C 完成 TTL 电平（ 0 V， + 12 V ， － 12 V ） 。 电平（ 的转换 为防止主回路高电压、 大电流对控制电路的干扰， 在 F240 和主回路之间采用 光电隔离， 输出的控制信号经光耦隔离电路传送至主 回路。同时 TMS320F240 提供了 PDPINT 输入信号， 当 PDPINT DSP 故障出现时， 出现低电平， 停止工作并发 保证系统中功率转换电路及电动机 生中断通知 CPU， 驱动电路工作的可靠性。
The system design of mine hoister based on single chip microcomputer
ZHAO Hong － shun （ Changzhou Institute of Mechano － Electronic Technology， 213164 ）
具有较高的鲁棒性。本设计所选的变频器是采用直接 转矩控制的方式。
3
3． 1
基于单片机的直接转矩控制系统硬 件设计
硬件系统框图
2 矿井提升机调速系统调速方式的选择
60 f1 （ 1 － s） 可知， 提升 P 即改变磁极对数、 改变转差率 机有 3 种基本调速方法， 和改变供电电源频率。 由交流电动机转速公式 n = 变频调速是采用改变电动机的供电频率进行调速 的方法。当频率 f 在（ 0 ～ 50 ） Hz 的范围内变化时， 电 动机转速调节范围非常宽。变频器就是通过改变电动 机电源频率实现速度调节的， 是一种理想的高效率、 高 性能的调速方式。 在变频调速领域中， 异步电动机的控制方式多种 多样， 但从转矩的响应性和过渡特性来看， 变频调速的 控制方式分为以下几种：