基于PLC的矿井提升机控制系统设计
【毕业设计】基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计
Including the detection modulecontrol moduleprotect moduledisplay module and
Shaft Hoist on The Basis of PLC Control
ABSTRACT
The traditional shaft hoist control system is always controlled by the
relay-contactor. The system has many disadvanges such as bad reliabilitycomplicated
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Байду номын сангаасPLC变频调速 洛阳理工学院毕业设计论文
II The Freouency Conversion Use on The Speed Adjustment of
IV 4.2 变频器的抗干扰及其防止 ................................................. 36 结 论 .............................................................................................. 37 谢 辞 ................................................................................................ 39 参考文献 .......................................................................................... 40 附 录 .............................................................................................. 41 外文资料翻译 .................................................................................. 42 洛阳理工学院毕业设计论文
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 的矿井提升机变频调速控制系统
目录摘要 (III)关键词 (III)Abstract (IV)Keywords (IV)第1章绪论............................................................. - 1 -1.1国内外矿井提升机发展现状......................................... - 1 -1.1.1国内矿井提升机电气控制系统的现状........................... - 1 -1.1.2国外提升机电气控制系统的现状............................... - 2 -1.2课题研究的目的和意义............................................. - 3 -1.3本论文承担的任务................................................. - 4 -1.4小结............................................................. - 5 - 第2章矿井提升机调速控制系统分析....................................... - 6 -2.1引言............................................................. - 6 -2.2提升机工作原理及机械结构......................................... - 6 -2.3提升机调速控制方式及调速性能分析................................. - 7 -2.3.1提升机直流调速性能分析..................................... - 7 -2.3.2提升机交流调速性能分析..................................... - 8 -2.4提升机调速控制方案分析........................................... - 9 -2.4.1传统转子回路串电阻调速系统................................ - 10 -2.4.2模糊控制调速系统.......................................... - 10 -2.4.3直接转矩控制系统.......................................... - 11 -2.4.4矢量控制变频调速系统...................................... - 12 -2.5小结............................................................ - 14 - 第3章提升机调速控制系统硬件实现...................................... - 15 -3.1引言............................................................ - 15 -3.2提升机电控系统总体结构.......................................... - 15 -3.3提升机电控系统变频器选择........................................ - 17 -3.4变频控制部分设计................................................ - 17 -3.4.1变频调速主系统设计........................................ - 17 -3.4.2变频器外部电路设计........................................ - 20 -3.5 PLC控制部分设计................................................ - 24 -3.5.1基本控制功能.............................................. - 24 -3.5.2位置检测电路.............................................. - 28 -3.6硬件调速控制系统保护措施........................................ - 29 -3.6.1热继电器过载保护.......................................... - 30 -3.6.2调速控制系统抗干扰处理.................................... - 31 -3.7小结............................................................ - 33 - 第4章提升机调速控制系统软件实现...................................... - 34 -4.1引言............................................................ - 34 -4.2矿井提升机中S型速度曲线建模及实现.............................. - 34 -4.2.1速度曲线的选择及给定方法.................................. - 34 -4.2.2提升机理想S形速度曲线数学模型............................ - 35 -4.2.3理想速度曲线的实现........................................ - 39 -4.3调速控制系统软件流程............................................ - 42 -4.4小结............................................................ - 44 - 第5章全文总结........................................................ - 45 -5.1提升机电控系统主电路部分........................................ - 45 -5.2控制系统软件设计部分............................................ - 45 -5.3提升机速度控制理论分析及抗干扰保护.............................. - 46 - 参考文献............................................................... - 47 - 致谢................................................................... - 48 -基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计摘要传矿井提升机是煤矿安全生产的关键设备之一，其作用是提升煤炭、矸石，升降人员和下放物料等，在整个煤矿生产中占有十分重要的地位。
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矿井提升机变频控制系统设计
பைடு நூலகம்IV
第 1 章 引言
1.1 国内外矿井提升机发展现状
矿井提升机对安全性、可靠性和调速性能的特殊要求，使得提升机电控系统 的技术水平在一定程度上代表一个厂或国家的传动控制技术水平，因此世界各大 公司纷纷将新的、成熟的技术应用于提升机电控系统。 1.1.1 我国矿井提升机电气控制系统的现状 在煤矿生产中，矿井提升机起着非常重要的作用，它是矿山生产的关键设备。 提升机电控装置的技术性能，既直接影响矿山生产的效率及安全，又代表着矿井 提升机发展的整体水平。目前，我国的矿井提升机 90% 以上是采用单机容量在 1000kW 以下传统的交流异步电机拖动，采用转子串、切电阻调速，由继电器—接 触器构成逻辑控制装置。其中多半为电动机—发电机组（F-D 机组）供电，采用晶 闸管整流传动（SCR-D）的只占一部分。 传统交流拖动系统的显著缺点是：调速性能差，调速时能量要大量消耗在电 阻上，给定方式落后，控制精度低，安全保护和监测环节不完善，安全可靠性差， 维护工作量大，而且运行不经济[1]。 由于异步电动机在低速运行时特性曲线软，在次同步状态下无法产生有效的 制动力矩 ，因而难于准确地控制提升机的停车位置。目前多采取动力制动或低频 拖动加制动的方式完成减速、爬行和停车。目前在用的动力制动及低频电源大多 数为采用模拟技术控制的晶闸管装置，仍存在调速困难、维护量大的问题。传统 交流电控系统可靠性差的另一个原因是安全保护、闭锁及监测系统不完善，均为
III
3.1.1 提升机变频器的容量选择 ..................................... 17 3.1.2 提升机电控系统变频器选择 ................................... 17 3.2 提升机系统变频器外部电路设计 .................................. 18 3.2.1 提升机调速系统的声光报警回路 ............................... 20 3.2.2 提升机调速系统的制动控制回路 ............................... 20 3.3 提升机调速系统的 PLC 控制部分设计 .............................. 24 3.3.1 提升机调速系统的 PLC 的 I/O 端口 ............................. 25 3.3.2 提升机调速系统的 PLC 外部电路设计 ........................... 26 3.3.3 提升机调速系统各部分的 PLC 控制 ............................. 28 第 4 章 提升机调速控制系统软件设计和调试 ............................. 32 4.1 提升机调速系统的控制程序流程 .................................. 32 4.1.1 提升机调速系统的中断子程序功能 ............................. 33 4.1.2 提升机调速系统的故障处理子程序功能 ......................... 33 4.2 提升机调速系统的程序梯形图 .................................... 33 4.3 提升机调速系统的程序调试 ...................................... 33 第 5 章 结论 ......................................................... 37 参考文献 ............................................................ 39 谢 附录 辞 .............................................................. 41 矿井提升机调速系统的控制程序 .................................. 42
基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统设计
基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统设计摘要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。
根据提升机的运行特点,控制系统采用工控机监控提升机变频调速系统, PLC控制系统、变频调速系统等组成。
为了提高系统的可靠性，对提升机各种物理量及控制单元进行控制监控。
提升机的动态监测由工控机或触摸屏和组态软件组成.用户在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程和工程所需要的信息报表以及结果打印等。
主控系统采用PLC系统,硬件简洁、软件灵活性强、调试方便、维护量小,配合一些专用电子模块组成的提升机控制设备,可供控制高压带动动力制动或低频制动等。
同时能检测各电机故障现象并送往上位机显示。
减少了传统继电器接触式控制系统的中间环节，减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。
关键词：矿用提升机；变频调速；矢量控制；可编程控制器The Freouency Conversion Use on The Speed Adjustment of Shaft Hoist on The Basis of PLC ControlABSTRACTElevator Control System In this paper, the above problems exist in the PLC and frequency converter used in elevator control system，and for a more in—depth feasibility study. According to the operation of hoist features，the control system IPC VVVF elevator control system，PLC control systems, frequency control system components. In order to improve system reliability，and various physical quantities on the elevator control unit to control monitoring。
一种基于PLC的提升机控制系统的设计
一种基于PLC的提升机控制系统的设计【摘要】用可编程控制器（PLC）代替传统的继电器逻辑控制回路可以提高矿井提升机的系统控制精度和可靠性，保证矿井提升机的安全运行。
文章介绍了一种基于西门子变频PLC的矿井提升机控制系统。
【关键词】西门子；PLC；提升机前言矿井提升机是煤矿最重要的设备之一，煤的运输，物料、材料的输运，人员的运输等都离不开提升机。
我国传统的矿井提升机主要采用继电器-接触器进行控制，并通过在电动机转子回路中串接附加电阻来实现启动和调速。
这种控制系统存在可靠性差、故障率高、操作复杂、电能浪费大、效率低等缺点。
用可编程控制器（PLC）代替传统的继电器逻辑控制回路可以用丰富的程序指令来实现原电子线路中不易完成的功能，在大大减小体积的同时，提高了系统的控制精度和可靠性，保证了矿井提升机的安全运行。
1矿井提升机变频调速系统设计基于西门子变频PLC的矿井提升机变频调速系统的构成主要包括：变频器、操作控制、形成控制、抱闸制动和能耗制动等，如图1所示。
变频器的作用在于实现提升机升降的变频调速；操作控制的作用在于完成提升机的故障复位、提升/下降启动、紧急制动等操作；行程控制的作用在于对提升机的制动、停车、变速等精确行程的控制；而抱闸控制和能耗控制的作用则是对提升机停车进行有效控制。
在所设计的矿井提升机综合保护控制系统中，主控制器由PLC充当，各个模块构成可编程控制器，以实现保护系统硬件模块化，可以按照设计需要增减模块数量。
在矿井提升机的电控系统中，变频其进行的变频调速主要包括行程变频调速运行、恒减速变频调速停车、恒加速变频调速启动等。
变频器调速的实现是通过电动机输入电源频率的改变，进而对电动机转速作出调解来实现的，因此，其表现出很宽的调速范围。
通常情况下，变频器均可达到0～60Hz，频率调解的精度为0.01Hz，从而在提升机的恒加减速方面，能够很好地满足要求。
可以说，变频器的应用，从真正意义上实现了点击的平滑调速和软启动。
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系统
基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统设计摘要本文主要设计了矿井提升机的变频调速系统以及PLC控制系统。
通过对矿井提升机调速系统要求的分析，说明了采用变频调速的重要性。
在对各种变频调速方法的分析比较后,选择采用交流变频调速,然后选择变频器的类型，并按调速系统要求设计了变频器的外部电路。
通过对其电控系统各类故障处理的要求，选择采用可编程控制器(PLC），并对可编程控制器进行选型.考虑到实际生产中可能出现的问题，合理的设计可编程控制器(PLC）的外部电路，并在此基础上对可编程控制器(PLC）程序做出初步的设计方案，为了保证可编程控制器（PLC）的可靠工作，将其系统抗干扰措施也设计在内.本文只是初步理论设计，并未应用于实践,在应用于实践前必须对其进行实践验证。
关键词:矿井提升机，变频调速,变频器，PLCMine hoister based on PLC variable frequency speed controlsystem designABSTRACTThis article mainly design of mine hoist the variable frequency speed control system and PLC control system。
Based on the mine hoist control system requirements analysis，illustrates the importance of using variable frequency speed regulation。
In a variety of frequency conversion speed regulation method of analysis and comparison, selection using AC frequency converter，and then select the types of frequency converters, and according to the speed control system is designed the external circuit of frequency converter。
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。
基于PLC的煤矿提升机控制系统设计
总第214期2021年第2期机械管理开发MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENTTotal214No.2,2021自动化技术与设计D01:10.16525<l4-1134/th.2021.02.090基于PLC的煤矿提升机控制系统设计张旭（晋能控股煤业集团有限公司马脊梁矿，山西大同037027）摘要：为提高煤炭生产安全性和高效性，进一步提高煤矿生产自动化水平，设计了基于PLC的煤矿提升机控制系统。
通过研究变频器控制原理，完成硬件电路设计和软件程序优化实现对提升过程的控制、ModBus通信及监控功能，通过增加过载、超速等监测装叠，提高煤矿井下生产设备控制系统稳定性和安全性。
关键词：煤矿提升机PLC控制中图分类号:TD421.5文献标识码:A文章编号:1003-773X（2021）02-0206-03引言煤炭作为我国主要能源来源，其安全高效生产对于能源安全至关重要，煤矿提升机作为煤炭开采运输的重要组成部分，担负着矿井上下人员快速安全运输的重要任务切。
机械化采煤装置的大规模使用进一步提高了煤矿生产效率和自动化水平，并极大地节省了人力物力，同时随着生产水平的提高，对控制系统的安全性和可靠性要求进一步提高，传统继电控制系统主导的控制系统难以满足生产需求閃。
为了进一步提高煤矿提升机系统控制的自动化水平,增强煤炭生产运输过程的精确性和可靠性,需要使用PLC数字控制技术，其具有编程语言直观、抗干扰能力强、系统稳定性好、便于功能添加等优点,更适应于煤矿井下的复杂生产环境。
1控制系统整体方案为确保提升工作安全进行，煤矿提升机系统（见图1）主要由以下6部分组成:执行单元、减速单元、制动单元、润滑单元、电子控制单元和保护单元等，其中执行单元由轴承、卷筒及其附属基座等结构构成,主要完成负载力矩输出并达到提升物品的目的；减速单元通过调节齿轮转速转比，完成输出力矩的调节,从而调整提升速度;制动单元作为平稳控制执行单元停止的装置,主要由盘式制动器组成；润滑单元控制润滑油的输送量完成系统整体运行摩擦力和设备温度的调节工作，保证设备的机械性能满足运行要求并提高其使用寿命叫电子控制单元在传感器采集数据的基础上，对提升机的位置、速度等当前状态信息进行判断，利用既定策略完成对提升机的启动、运行、停止的控制;保护单元通过旋转编码器等装置检测当前系统状态,防止发生失速、超载等故障，保证系统运行安全凶。
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的矿井提升机控制系统的设计
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，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给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和调节转速。
主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头（1jc～8jc）和装在司机操作台上的指示电流表和电压表等组成。
矿井提升机的PLC控制系统设计
而在本设计中，也特别需要在安全方面做出应有的装置，安全回路，故障报警等等设计内容都为矿井提升机的安全运行提供了更好的保障。
调速方式
矿井提升机调速基于异步电机，转速公式为：
（2-1）
因此想要改变电机转速，可通过的方式有：改变转差率s，改变电机的极对数p，改变供电频率f。
从调速的本质来看，可分为改变同步转速或者不改变同步转速两种。
在本次设计中选择了三菱公司的一款PLC产品，它的功能强大，能够很好地满足本次的设计任务。通过该款PLC产品，配合变频器的使用，能够很好地控制矿井提升机正常运行，也为将来的功能调整提供便利。
变频技术简介
异步电机的转速主要有电压和频率决定。而现代变频器技术则是通过改变电源频率的方法来进行调速的控制设备，是一种整合了微电子技术和变频技术的新型调速方式。变频器主要由整流、滤波、逆变三大部分组成。其中对于频率的调整是选择了电力电子开关器件来实现的。通过对于多个电力电子开关器件的正确连线，在使用中通过开关的通断可以进行无极的频率电压参数调节，这种新型的调速方法不但可以达到调速的预期目的，相比传统的电阻调速，它还在节能方面有更突出的优势。市面上绝大多数变频器均拥有自己的丰富的辅助功能，在电力控制的流程中，一旦产生了过载，过压等等危险的故障现象，变频器能够通过安全回路和过载保护功能来很好的保护电机，同时提升了矿井提升机运行中的安全系数。正是由于变频技术随着自动化技术的提升而越来越先进，目前，已经在各类工业级电机的运行控制调速系统中，已经成为了不可忽视的一种先进调速思路。
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
基于PLC的矿井提升机电控系统研究
基于PLC的矿井提升机电控系统研究1. 引言1.1 研究背景矿井提升机作为矿山生产中的重要设备，其电控系统的稳定性和安全性对矿山生产起着至关重要的作用。
传统的矿井提升机电控系统存在着操作复杂、维护困难、故障率高等问题，严重影响了生产效率和安全性。
随着工业自动化技术的发展，基于PLC的矿井提升机电控系统逐渐成为研究的热点。
PLC具有可编程、灵活性强、可靠性高等优势，能够实现对提升机的精确控制和实时监测，提高了提升机的运行效率和安全性。
目前国内外对基于PLC的矿井提升机电控系统的研究还比较有限，尤其是在系统设计方案和效果分析方面存在较大的空白。
对于基于PLC的矿井提升机电控系统的研究具有重要的实践意义和指导意义。
通过本文对矿井提升机电控系统的研究，可以提高矿山生产的效率和安全性，推动矿山智能化技术的发展，为矿山生产带来更加可靠和高效的解决方案。
1.2 研究意义矿井提升机在矿山生产中起着至关重要的作用，其电控系统的性能稳定性和可靠性直接影响到生产效率和安全性。
本研究旨在通过引入PLC技术，提高矿井提升机电控系统的自动化水平和智能化程度，解决传统电气控制系统存在的问题，提升提升机运行的安全性和稳定性。
通过基于PLC构建的矿井提升机电控系统，可以实现各种复杂的控制功能，提高系统的响应速度和准确度，降低系统的故障率和维护成本。
PLC技术具有模块化、可编程性强和易于扩展的特点，便于系统的升级和优化，适应矿井提升机在实际生产中的不断变化需求。
研究基于PLC的矿井提升机电控系统不仅可以提高矿井提升机的运行效率和安全性，还可以为相关领域的研究和工程应用提供参考和借鉴。
通过本研究的深入探索和实践，可以进一步推动我国在矿山机电控制领域的发展和创新，提升我国矿山生产的技术水平和竞争力。
1.3 国内外研究现状在国内外，矿井提升机电控系统的研究已经取得了一些重要进展。
国内研究方面，目前主要集中在提升机的控制策略和系统设计上。
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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。
关键词：矿井提升机 PLC技应用术星—三角降压启动电动机的故障检测abstractWith the continuous growth of China's national economy, human demand for the pursuit of quality of life continues to improve, the human needs of coal is also constantly higher than the annual demand, while the coal production rate has been unable to meet the needs of various industrial production, and mine Of the relay-type hoist equipment to gradually not in the application, the progressive use of automated lifting equipment, so the mine mining automation coal mine lifting equipment safety, stability and high-speed control device has a higher demand.The hoisting machine is an important means of communication between the coal mine and the outside mine. It is the most important application of the coal mine and the outside. It is the most important equipment in the process from the mining surface to the ground. It is an important equipment for the transportation of coal and the safety of the staff. Coal mine in the hoist is the mine shaft in the transport of coal, ore, personnel and other important transport equipment.For the mine hoist, only used in the shaft and inclined wells. At the same time, the stability and safety of the mine hoist work is the most important, and the elevator system in the traditional mine shaft is composed of the relay connection. The system of the electronic control system is relatively complicated and the working time is long , The volume is huge, and its contacts are numerous, mechanical action is not flexible, and sometimes produce spark friction, and even leakage, fire accident; the other is not only its hardware wiring complex, relatively high failure rate, and It is not easy to repair, and the speed performance is relatively poor, inflexible, stable performance is poor; in the operation of the hardware start and stop process, not only the existence of a large starting current, but also produce arc, and produce excessive current loss (Including line loss), thus greatly reducing the contactor, motor and other mechanical devices life, serious occurrence of substation and other safety accidents, and the need for a large number of manual maintenance, testing, not only difficult to maintain, but also seriously affect the mine The production and operation of the benefits.With the continuous improvement of the level of automation, programmable control (PLC) technology has gradually entered the line of sight of human production, so in order to make the electronic control device has a better operating premise, so take the star - triangular buck to start with PLC electronic control technology So as to transform the traditional mine industry in the hoist system equipment.In this research, we adopt the programmable control (PLC) technology to replace the original relay equipment - contactor type electronic control assembly, adopt the star - triangular buck starting method, the motor restart time can reduce the starting current, Thus protecting the internal damage of the motor; and equipped with two control, with electromagnetic brake safety system, alarm devices, motor fault detection, in a better, more secure way to improve production efficiency of the mine hoist.Key words: mine hoist PLC technology application technology star - triangular buck start Fault detection of the motor目录abstract (2)第一章绪论 (6)1.1 课题的现状以及发展方向 (6)1.2国内提升机的发展状况 (6)1.3未来国内提升机发展趋向[7] (7)1.4本课题研究内容及意义 (7)1.4.1研究内容 (7)1.4.2研究意义 (7)1.5 本章小结 (8)第二章继电控制装置与PLC控制装置的比对 (8)2.1 提升机的启动方式 (8)2.1.1星—三角减压起动[10] (9)2.2 电动机的检修 (9)2.2.1 电动机故障因素以及解决方案 (10)2.3 提升电控设备工作原理 (10)第三章矿井提升设备PLC电控装配设计 (12)3.1 PLC简介以及选择的型号 (12)3.2 PLC与其他电控系统的区别[14] (12)3.2.1 PLC与硬件控制系统的区别 (12)3.2.2 PLC内部装置与计算机核心装置区别 (13)3.3 PLC的主要性能指标 (14)3.4矿井提升设备电气原理图设计 (15)3.4.1 主线路控制 (15)3.5 应用PLC构成提升设备的电控装置 (16)3.5.1设计系统接线装置 (17)3.5.2 设计PLC电控系统接线装置 (17)3.6 PLC电控装置梯形图 (18)3.7 分析结果 (24)第四章总结 (25)4.1 设计目的 (25)4.2 设计体会 (25)参考文献 (25)致谢 ............................................................................................................. 错误！未定义书签。