矿井提升机

电气工程学院

课程设计说明书

设计题目：矿井提升机的ＰＬＣ控制系统设计

系别：应用电子

年级专业：

学号：

学生姓名：

指导教师：

电气工程学院《课程设计》任务书

课程名称：电气控制与PLC课程设计

说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

电气工程学院教务科

摘要

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。本文主要讨论了ＰＬＣ与变频器相结合控制电机的运行。将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升机电气传动系统的发展方向。变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，消除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果。变频器调速控制电路简单，克服了接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏的缺点，降低了故障和事故的发生。因此，变频器在提升机调速系统中的应用具有十分广阔的前景。由于矿井中环境比较恶劣，对电机的运行和安全保护系统的要求比较高，所以本文着重于设计矿井提升机的运行速度曲线与各安全保护环节的功能，通过ＰＬＣ控制变频器可以很好的设定速度曲线，达到人们理想的要求。

关键词：ＰＬＣ、变频器、调速、矿井提升机

目录

第1章绪论

1.1国内外矿井提升机发展现状 (5)

1.2课题研究的目的和意义 (5)

第2章矿井提升机调速控制系统分析

2.1提升机工作原理及机械结构 (7)

2.2提升机电控系统总体结构 (7)

第3章提升机调速控制系统硬件实现

3.1提升机电控系统变频器选择 (11)

3.2变频外部电路设计 (12)

3.3 PLC控制部分设计 (14)

3.4硬件调速控制系统保护措施 (17)

第4章提升机调速控制系统软件实现

4.1矿井提升机中速度曲线建模及实现 (18)

4.2调速控制系统软件流程 (19)

第5章总结与心得 (22)

参考文献 (23)

第1章绪论

1.1我国矿井提升机发展现状

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，矿井提升我国机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。

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。传统交流电控系统可靠性差的另一原因是安全保护、闭锁及监测系统不完善，均为单线系统，且与控制系统相混联，多数共用一套线路，互相影响。1986年以来，针对制约提升安全的主要环节，陆续增设了深度指示器、自动减速、限速等安全监测及后备保护功能，初步实现了对提升容器的定点位置监测及几项重要安全保护的双线制，使提升安全状况有所改善。

1.2课题研究的目的和意义

矿井提升机是煤矿，有色金属矿生产过程中的重要设备。提升机的安全、可靠、有效高速运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。

虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。一旦提升机的行程失去控制，没有按照给定速度曲线运行，就会发生提升机超速、过卷事故，造成箕斗的损坏，影响矿井正常生产，甚至造成重大人员伤亡，给煤矿生产带来极大的经济损失。

所以提升机调速控制系统的研究一直是社会各届人士共同关注的一个重大课题。电气控制方式在很大程度上决定了提升机能否实现平稳、安全、可靠地起制动运行。对矿井提升机电气传动系统的要求是：有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。

将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升机电气传动系统的发展方向。变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，消除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果。变频器调速控制电路简单，降低了故障和事故的发生，因此，变频器在提升机调速系统中的应用具有十分广阔的前景。

第2章矿井提升机调速控制系统分析

2.1提升机工作原理及机械结构

（1）提升机工作原理:

煤车厢与火车的运货车厢类似，只不过高度和体积小一些。在井口有一绞车提升机，由电机经减速器带动卷筒旋转，钢丝绳在卷筒上缠绕数周后挂上一列煤车车厢，在电机的驱动下将装满煤的列车从斜井拖上来；卸载完成后，再将空车在电机的拖动下沿斜井放下去。当提升机需要停车时，从操作台发出停车指令，从而对卷筒进行抱闸制动。

(2) 矿井提升的工作特点:

箕斗在一定的距离（井深）内，以较高的速度往复运行，完成上升与下降的任务。鉴于在矿井提升机的工作特点，为确保提升机能够达到高效、安全、可靠地连续工作，其必须具备良好的机械性能，良好的电气控制设备和完善的保护装置。

矿井提升机的基本参数是：电机功率75kW，卷筒直径1200mm，减速器减速比24：1，最高运行速度2.5m/s，钢丝绳长度为400m。

2.2提升机电控系统总体结构

基于PLC控制的大功率矿井提升机变频调速控制系统由动力装置、液压站、变频器、操作台和控制监视系统组成，系统框图如图3—1所示。各部分功能如下：

动力装置：包括主电机、卷筒、制动器和底座，完成人、物、