基于PLC的矿井提升机控制系统
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。
【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。
PLC技术在煤矿提升机控制系统的应用
PLC技术在煤矿提升机控制系统的应用摘要：随着科学技术的发展，PLC技术已被广泛应用于各个领域。
煤矿矿井提升机控制系统应用PLC技术对于提升煤矿提升机控制系统的工作效率和生产安全有重要作用。
简述了PLC技术在煤矿提升机控制系统中的控制原理，结合自身的工作经验对PLC技术在煤矿提升机控制系统进行了应用设计，基于PLC技术的煤矿提升机控制系统大大提高了煤矿的生产效率。
关键词：PLC；煤矿提升机；控制系统；应用分析1 PLC技术在煤矿提升机上的应用原理PLC技术为微型计算机，能够自动控制生产工作，完成工业生产控制的微处理工作，收集并判断外部信息，给出正确的设备传输信号并执行规定动作。
随着科技的飞速发展，在工业中使用PLC技术的环境也逐渐完善。
在煤矿提升机中使用PLC技术有一定的优点，控制系统可以描绘出自主设定且执行命令时的工作曲线，还可以显示提升总次数、速度等有关信息。
当提升机系统发生故障时可以通过声音进行警报。
PLC技术使用到煤矿提升机系统的电气控制如图1。
煤矿提升机凭PLC技术可以实现微处理，收集外界信息进行逻辑判断，从而对不同设备发出正确的指令，以此来提升煤矿提升机的工作效率。
图1基于PLC的煤矿提升机电气控制原理图2煤矿提升机系统构成2.1煤矿提升机控制系统结构煤矿提升机由多个部分组成，其主要包括：电气控制系统、润滑系统、装卸系统、主传动机构、液压与制定系统、井筒运转设备、导向轮、稳罐装置。
电气控制系统是煤矿提升机的核心组成部分，是整个提升机的“大脑中枢”，即提升机控制系统。
提升机控制系统的构成非常复杂，其由许多子系统组成。
提升机控制系统的子系统主要包括：PLC控制系统、信号系统、上位机监控系统、高压设备、低压电源回路、直流回路、调节整流回路等。
该系统的详细组成如图2所示。
图2煤矿提升机控制系统组成近年来，随着PLC技术的不断发展，并且逐步应用到提升机控制系统中，提升机控制系统在机械和电气等方面都取得了巨大进步。
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
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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的矿井提升机控制系统设计解读
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。
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在现代矿井提升机电控系统的应用
关 键 词 ： 井提 升机 ； 矿 电控 系统 ；Ｌ 交 流 变频 调 速 ； 备 保 护 ＰＣ 后
息灯， 告知司机可以完成本次提升工作 ， 当故障解 Ｐ Ｃ—般不需要专门的机房．可以在各种工 Ｌ 我国早期投产的煤矿中，其提升机控制核心 除后才允许司机进行下一次提升工作。 业环境下直接运行。 使用时只需将现场的各种设备 Ｐ ／０端子相连， 系统便可以投入运 采用继电器为主要控制元件， 存在触 甍多、 接线复 ２ Ａ当提刑 Ｌ 发生故障在中途停车，而且 与 Ｃ Ｕ相应的 Ｉ ３ 因 杂而导致可靠性不高、 维护困难等弊病。可编程控 提升容器位于减速段行程内时． 排除故障后允许 行 ， 安装接线工作量比继电器控制系统少得多。由 次开车方向选择开车 ， 并且只能低速开车 于 Ｐ Ｃ本身故障率很低 ，又有完善的自诊断功能 Ｌ 制 器 Ｐ Ｃ由于 具有抗 干扰 ｔＪ 强 、 应 性强 、 价 司机按 匕 Ｌ ￣Ｊ 适 ＿ 性 比高 、 稳定等 特点 ， 了最好 的选 择 ， 性能 就成 它不仅 若提升容器不在减速行程内，由井 Ｅ 发出开车信 和显示功能，一 旦发生故障时可以根据 Ｐ Ｃ上的 ｌ Ｌ 允许司机高速开车。 发光二极管或编程器提供的信息，迅速查明原因。 可解决继电器控制系统无法克服的弊病 ， 同时能与 号， Ｌ 上位机进行通信 ， 实现计算机对煤矿的监控 ， 在国 ２ ５全矿停电时， Ｐ Ｃ保证提升机能实现 如果 Ｐ Ｃ本身故障 ，则可用更换模块的方法排除 ３ 由 Ｌ 内外工 业控 制领域 得到 了广 泛的 应用 。 二级制动， 并做好提升机的后备保护。 故障， 这样提高了维护的工作效率 ， 保证 了生产的 １ 总体 酗 十 案 方 ２ ．盘式制动器的工作制动力矩可调，紧急 正 常运行 。 ３６ 基于 ｐｃ ｌ技术的矿井交流提升机电控系统控 制动位 全制动） 能产生二级制动 ， 避免机械冲击。 ３ － ６对生 产工艺改 变 的适 用性强 ３Ｐ Ｃ电控系统的主要功能 Ｌ Ｐ Ｃ实质是一种工业控制计算机 ．其控制操 Ｌ 制电路， 要山以 ５ 下 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 、 Ｐ Ｃ是以微处理器为核Ｊ Ｌ ．综 台了计算 杉 作的功能是通过软件编程来确定的。 嗷 当生产工艺发 ｐｃ ｌ 电路、 提升行程检测与显示电路、 提升速度检 术 、 自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新 生变化时 ， 不必改变 Ｐ Ｃ的硬件设备 ， Ｌ 只需改变 测、 提升信号电路 ， 中高压主电路部分仍采用传 型、 其 通用的 自动控制装置 ， 具有结构简单 、 性能优 Ｐ Ｃ的程序 。 Ｌ 统的继电器控制电 路。工作过程： 当井口或井底通 越 、 可靠性高、 灵活通用、 易于编程、 使用方便等优 ４控制后备保护 近年来在工业 自 动控制 、 机电—体化、 改造传统 提升容器在井简中位置的测量方法可分为直 过信号通信电路发出开车信号后， 开车条件具备。 点 ， 司机将制动手柄向前推离紧闸位置，主电动机松 产业等方面得到了 广泛应用。 由于控制对象的复杂 直接测量方法中的高 激光或红外测距装置以及钢丝绳上充磁标 闸。司机将主令控制器的操作于柄推向正向（ 或反 性 ， 使用环境的特殊性和运行工作的连续长期性． 频雷达、 向） 极端位置， 主控 ｐｃ ｌ通过程序控制高压换 向器 使得 Ｐ Ｃ在没计、结构上具有许多其他控制器无 记等方法 ， Ｌ 其优点是测量值不受钢丝绳打滑或弹性 首先得电，使高压信号送 人主电动机定子绕组 ， 主 法 相 比的耗 。 伸 长、 衬垫磨损等因素影响。然而由于井筒环境条 电动机接 ＾ 全部转子电阻启动， 然后依次 切除 ８ 段 ３ ． １可靠性 高和抗 干扰 能力强 件恶劣、 提升容器位置的动态变化、 安装传感器困 Ｐ Ｃ为了满足“ Ｌ 专业在工业环境下应用” 的要 难 、 技术难度大 、 成本高等原因 ， 目前国内应用这类 电阻，实现 自动加速 ，最后运行在 自然机械特性 上。 交流提升饥运行时， 旋转编码器跟随主电动机 求， 采取了如下硬件和软件措施 ： ， 第一 采用光电耦 测量方法的条件尚不成熟。 转动， 输出 ２ ａｂ 列 ，相脉冲， 分别接到主控 ｐｃ的高 合离台 Ｒ ｃ ｌ — 滤波器， 有效防止了干扰信号的进入。 … …Ｉ … … ｚ 电机轴转 速计数器 ｈｃ ｓ０的 ａ ／ ｂ相脉冲输入端， 由主控 ｐｃ ｌ根 第二 ， 部采用电磁屏蔽， 内 防止辐射干扰。 第三 ， 采 角换算成提升容器在井简中的位置， 这类测量方法 据 ａｂ ／ 脉冲的相位关系， 自动确定 ｈｃ ｓ０的加、 减计 用优 良 的开关电源， 防止电源线引入的干扰。 第四， 觯 可靠易于实现， 是目前国内主要采用的方法。 数方式 。 根据 ｈｃ ｓ０的计数值 ， 就可以计算出提升行 具有 良好的 自诊断功能 ，可以对 Ｃ Ｕ等内部电路 但这种检测方法的检测精度和分辨率与所选用的 Ｐ —旦出错 ．立即报警。 第五， 对程序及有 传感器有关 ， 目 而 受钢丝绳障陛 伸长、 打滑、 蠕动以 程并显示。同时只根据旋转编码器输出的 ａ 相脉 进行检测， 冲， 主控 ｐｃ ｌ进行加计数。根据 ｈｃ 在恒定间隔时 关数据用电池供电进行后备． 一旦断电或运行停 及滚筒木衬垫瞎损等因素影响。 ｓｌ 所以在采用这种检 问 内的计数 值 ， 可以计 算出提 升速度 。 就 止， 有关状态及信息不会丢失。 第六 ， 对采用的器件 测方法时， 要根据选用的 传感器和产生误差的原 ２由Ｐ Ｃ组成的电控系统功能 Ｌ 都进行了严格的筛选， 排除因器件问题而造成的故 因， 采取必要的措施减少误差。目前对提升容器在 障。第七， 采用冗余技术进一步增强了可靠陛。 井简 中的 行程 间接检 测时 ， 采用 的方法 是测 量 普遍 ２ ｌ测速 及容 器位置 指示 安装在提刑 Ｌ 的两个轴编码器输出的数字 ３ ２通用性强且使用方便 电动机 轴的抟动角度或圈数 ， 然后再转换为提升容 脉冲与主电动机的转速成正比， —个用于提升速度 Ｐ Ｃ产品现已系列化和模块化，其配备的各 器的位移量。 Ｌ 通过软件编程，Ｐ 将计数值同预置 ＣＵ 与行程的显示 ， 另一个用于速度保护， 并作速度闭 种各样齐全的Ｉ ／０模块和配套部件．可供用户选 值进行比较而设置各种位置 ， 如减速 、 停车点 环控制的反馈量。 择使用。 可以很方便地组合成能满足不同控制要求 等。当提升容器到达这些 时，Ｌ Ｐ Ｃ发出不同的位 ２ 制功能 ２控 的控制系统。用户不需要 自己设计和制作硬件装 置信号， 并根据提升机工艺进行相应的控制。 根据提升机起动 、 等速运行 、 减速、 停车 、 验 置 。 位置计算程序将按照脉冲汁数值的变化实时 绳、 换向以及安全保护的设计要求．改变相应电控 ３ ３程序设计简单且易学易懂 计算提升容器在井筒中的位置。同时， 在井筒中设 系统的工作状态 ，实现必要的电气联锁和保护功 ＰＣ Ｌ 主要的使用对象是广大的电气技术人 置同步开关， 对行程进行同步校正。即用预置数取 能。 员。Ｌ Ｐ Ｃ生产厂家考虑到这种实际情况．—般不采 代计数模块中原有的计数脉冲累加值， 从而实现精 ２ ３保护 及连锁 功能 用微机所用的编程语言． 而采用了与继电器控制 确的位置控制。 运行速度的控制多数是基于检测元 ２ ．安全制动时 ， ．１ ３ 配合液压站安全阀使提升 原理图非常相似的梯形图语言 ， 工程技术人员学习 件 ＿ 脉冲编码器， ＿ 而脉冲编码器是以监测提升机 机实 现—级 或 二级 制动 ： 同时变 频器进 人 回馈制 动 和使用这种编程语言十分方便。 滚筒主轴的速度来计算提升机的高度和位置 ， 从而 状态 ， 工作闸继电器及制动油泵等控制 回 路断电 ， ３ Ａ先进 的模 块 化结构使 系统组 合 灵活方便 达到速度的控制和保护。 后备保护装置没有等速段 使制动油压降为零。 Ｐ Ｃ的各个部件 ， Ｌ 包括 Ｃ Ｕ 电源 、 ０ Ｐ、 Ｉ 等均 超 速 １％ ， 速段 限 速 ， 近 井 口大 于 ２ ／ ／ ５ 减 接 ｍｓ的限 通常采 ２２ ． 任何隋况下， ３ 只有司机接到开车信号后 ， 采用模块化设计 ，由机架和电缆将各模块连接进 速保护功能， 才能使提升机运行。 来。 系统的功能和规模可根据用户的实际要求 自 行 升过 程 １． ３ ３当提升过程中发生润滑油压力过高、 过 组合 ，这样便可实现用户要求的合理的性能价格 低，润滑油滤油器或液压站滤油器堵塞或油温高 比。 时， 触摸屏上有相应的故障信息显示 ， 点亮相应信 ３ 安装简便 目维护工作量小 ． ５
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变频调速技术的矿用提升机调速控制研究
基于PLC变频调速技术的矿用提升机调速控制研究1. 引言1.1 研究背景现在请你输出中关于的内容。
1.2 研究意义本研究旨在探讨基于PLC变频调速技术的矿用提升机调速控制，在提升机运行中实现精准控制和高效能耗。
对于矿用提升机这种在矿山生产中起到至关重要作用的设备，有效的调速控制对提升机的稳定性、运行效率和安全性具有重要意义。
提升机在矿山中负责垂直运输矿石等物料，对于提升机的调速控制直接影响到矿山生产的效率和产量。
通过引入PLC和变频器技术，可以实现对提升机的精准控制，从而提高提升机的运行效率，减少能耗。
提升机作为矿山生产中的关键设备，其安全性也是至关重要的。
通过采用基于PLC的调速控制系统，可以实现对提升机的实时监测和故障检测，保障提升机的安全运行。
本研究的意义在于提高矿用提升机的运行效率和安全性，从而为矿山生产提供更好的保障和支持。
通过这一研究，也可以为相关领域的工程实践和技术应用提供有益的借鉴和探索。
2. 正文2.1 基于PLC的提升机调速控制系统设计基于PLC的提升机调速控制系统设计是本研究的核心部分之一。
在传统的提升机系统中，调速控制主要依靠机械传动来实现，控制精度和稳定性有限。
而通过引入PLC作为控制核心，可以实现对提升机的精准调速和智能控制，提升机的运行效率和安全性。
在设计控制系统时，首先需要确定提升机的控制目标和性能指标，包括提升速度、运行平稳性、响应速度等。
接着，根据这些指标设计PLC程序，实现对提升机的调速控制。
PLC可以通过读取传感器信号，控制变频器的输出频率，从而控制提升机的速度。
还需要考虑提升机的启动、停止、急停等特殊情况的处理逻辑，以确保提升机运行过程中的安全性。
还需要设计人机界面，使操作员可以直观地监控提升机的工作状态，并进行必要的调整。
人机界面可以显示提升机的运行速度、电流、温度等参数，同时提供操作按钮和报警信息显示，方便操作员及时处理异常情况。
基于PLC的提升机调速控制系统设计是一项复杂而关键的工作，通过合理的设计和调试可以实现提升机的精准控制和安全运行。
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出现后以其显着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, flexible combination, greatly reducing the control system design and construction work; has the advantages of small volume, light weight; very applicable electromechanical integration equipment. Design of mine hoist control system based on PLC, which greatly meets the requirements of safety and reliability of large mechanical control, and energy saving and environmental protection, easy to operate and maintain.Key words: mine hoist; PLC; control system.目录中文摘要......................................... .. (Ⅲ)英文摘要......................................... .. (Ⅲ)目录 (Ⅴ)1 绪论 (1)课题研究的背景 (2)提升机国内外发展现状 (2)课题主要研究内容 (3)2 矿井提升机概述矿井提升机的简介 (3)矿井提升机的分类 (4)矿井提升机的主要组成部分及工作原理 (6)矿井提升机的运行 (7)提升机故障及保护 (8)3 矿井提升机控制系统的设计矿井提升机控制要求 (9)硬件的选择及其电气连接 (10)控制系统的参数推导及设置 (14)提升过程参数推导 (14)变频器参数设置 (17)控制系统的软件设计 (18)4 矿井提升机的保护设计安全报警与监控板的设计 (19)抗干扰措施 (20)5 总结 (21)6 参考文献 (22)7 致谢 (24)8 附录 (25)控制流程图 (25)MM440说明书（部分） (26)软件设计指令表 (26)程序梯形图 (30)仿真结果图 (33)1 绪论采矿业是国民经济的重要组成部分，采矿业的健康发展对社会主义建设具有重大的意义。
我国幅员辽阔，矿产资源丰富，但是开采难度大，露天矿山屈指可数，众多的矿产资源都埋在深土里。
我国的采矿大都是地下做业，对矿井提升机这种矿山的核心设备需求极大。
美国通用汽车制造公司（GM）最先于1968年提出研制一种新的控制器，并且在用户角度给出了设计要求。
第二年美国数字设备公司（DEC）研制出了第一台可编程控制器（ProgrammableLogicController）PDP-14，用于通用汽车生产线。
随后日本西欧等国也引进PLC制造技术，反展自己的PLC技术。
随着计算机技术与PLC 技术的融合，PLC的功能得到了巨大的飞跃，其超高的运算速度，可靠的抗干扰设计能力，数字模拟量处理功能，强大的PID功能，极小的体积，极高的性价比，让它在众多工业化国家中得到大量使用。
通过对PLC的大量实践应用国外的PLC厂家积累了大量的开发设计经验，凭借技术优势，发达国家生产PLC的公司在PLC的全球份额占到了80%，几家大型PLC 制造公司主导了全球的PLC行业，这几家公司是德国的西门子（SIEMENS）公司、AEG公司、法国的TE公司。
日本的三菱、欧姆龙、松下、富士，韩国的三星（SAMSUNG）、LG。
PLC技术是现代控制技术的主流技术，代表了高度发达的自动化，智能化水平，PLC技术在工业生产中的蓬勃发展，得益于其优良的可靠性，抗干扰能力；简单的编程要求，方便的使用方法；可变的控制程序，良好的柔性且功能完善；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。
发展PLC理论，应用PLC控制，能极大的解放生产力，极大的缓解中国“老龄化”所带来的生产力不足和国家产业转型的政策要求。
采矿业中的地下做业是及其危险的，矿井下环境复杂，塌方沁水等问题层出不穷，矿石采掘及其繁重。
作为矿山生产中的核心设备—矿井提升机，它的安全可靠运行就几乎决定了整个矿井的安全。
我国对于矿井提升机的研发较晚，一直以来，国有大型厂矿都使用国外设备，这即推高了企业的运行成本，也不方便维护，若发生意外事故，还拖延救援的黄金时间。
所以，将PLC技术应用于矿井提升机的研发中来，具有极大的经济价值，科研价值和社会价值。
课题研究的背景矿井是矿山的咽喉，是井下与地面沟通最重要的通道；矿井提升机是矿井工作系统中的核心部分，承担着矿料、设备、人员的进出，矿井提升机的安全可靠至关重要。
传统矿井提升机控制系统，需要数量众多的继电器设备，布线复杂，体积庞大，耗能多，启动，停车，制动，逻辑控制等方面难尽人意。
工作过程中整车下行，体积大，重量高，维护困难，产生大量的热，有电火花，给安全生产带来巨大隐患。
采矿业作为现代工业的重要组成部分，伴随着控制技术的进步，由人工控制，半自动控制，逐步向自动化，智能化发展。
PLC代表了现代工业控制的先进水平，相对于传统控制，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，是“机电一体化”的理想设备。
基于PLC设计的矿井提升机控制系统，能极大改善提升机的控制，提升整个矿井生产的安全性，可靠性与自动化水平，符合社会生产力反展与国家的产业技术升级政策。
提升机国内外发展现状工业革命刺激了对矿料的需求，第一次工业革命时国外就开始研制矿井提升机控制系统，20世纪60年代国外开始研制矿井提升机监控系统，长时间的技术积累使国外在提升机状态监控方面水平较高。
特别是对闸控和速度监控等一些重要保护环节，设计更加合理，有些环节设置双重保护，如过速保护，过卷保护等。
这些监控保护措施，对提升机的运行安全都是可靠的保证，如瑞典ABB公司的矿井提升机速度保护功能齐全，系统可靠，能实现全自动开车；德国西门子公司全数字式提升机实现了数字驱动，具有紧急制动时恒减速，提升钢丝绳张力动态监视，提升系统及设备动态显示和故障自诊断功能。
国内有关提升机控制系统的研究起步较晚，相对于国外设备性价比不高。
国内大型矿井一般引进国外提升机设备，但是国外企业实行严格的技术保密措施，其核心技术(如程序等)无法掌握，在使用、维修和零部件的供应上都受到限制，且价格昂贵，推高了矿井的生产成本，中小矿井更是难以承担，只好使用质量较差的设备，给安全生产带来隐患。
改革开放后国内积极开展了提升机的研制工作，取得了长足进步，但是与国外同类产品比较，还是存在着巨大差距。
以交流电控系统主要以TKD交流拖动为代表，主令操作及故障监控仍采用传统的继电器控制线路，每台提升机需要数百个甚至上千个触点的继电器，系统可靠性差，故障率高，且不易维修，数目众多的控制线要和各种动力电缆通过狭小的井筒空间并行下井，安全性差，电磁干扰大。
随着技术进步，当代的矿井提升机控制走向自动化，小型化，节能化。
以PLC为代表的控制理论技术是矿井提升机控制未来的发展方向。
课题主要研究内容本文阐述部分阐述现代主流矿井提升机的主要机型，运行、保护方式，控制系统主要性能指标。
设计部分基于PLC设计出一套满足实际生产的矿井提升机控制系统。
包括硬件选择，参数推导，PLC外部接线示意图，控制流程图，主电路图，I/O分配表，控制版面，安全保护。
2 矿井提升机概述矿井提升机的简介矿井提升机又称“提升绞车”，是一种大型提升机械电气设备。
主要用于地下采矿作业，通过电机带动钢丝绳连接的容器在井筒中升降，完成输送任务。
现代矿井提升机的控制由继电器控制，分离元件控制，模拟电路控制到微电子（PC,PLC）的全自动化控制,不过，出于安全考虑，提升机的自动化控制还是相对的，需要人工监测，设计中都会给人工控制留出较高的控制等级。