矿井提升机直流电控系统设计

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矿井直流提升机课程设计

矿井直流提升机课程设计一、课程目标知识目标：1. 掌握矿井直流提升机的基本结构、工作原理及性能特点；2. 了解矿井直流提升机在矿井生产中的应用及其在我国煤炭行业中的发展现状；3. 掌握矿井直流提升机的主要参数及其对矿井生产的影响。

技能目标：1. 能够分析矿井直流提升机的工作过程，并进行简单的故障排查；2. 能够运用所学知识，对矿井直流提升机进行操作与维护；3. 能够运用相关软件对矿井直流提升机进行仿真分析，提高实际操作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对矿井生产设备的兴趣，激发学生学习热情；2. 增强学生的安全意识，使其认识到矿井生产中设备安全的重要性；3. 培养学生团队协作精神，提高沟通与交流能力。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在使学生在掌握矿井直流提升机相关知识的基础上，能够将其应用于实际生产中，提高学生的实践操作能力和创新能力。

课程目标具体、可衡量，以便学生和教师能够清晰地了解课程的预期成果，并为后续的教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 矿井直流提升机的基本结构- 直流电动机结构及原理- 提升机机械结构及功能- 控制系统组成及工作原理2. 矿井直流提升机的工作原理与性能特点- 直流电动机调速原理- 提升机运行过程及性能参数- 矿井直流提升机的优点与局限性3. 矿井直流提升机在矿井生产中的应用- 矿井提升工艺流程- 矿井直流提升机的选型与配置- 矿井生产中提升机的操作与维护4. 矿井直流提升机的故障分析与排查- 常见故障及其原因- 故障诊断方法与步骤- 故障排查案例分析与讨论5. 矿井直流提升机的仿真分析- 仿真软件介绍与操作- 提升机仿真模型建立- 仿真分析案例及实践操作教学内容依据课程目标，结合教材章节，保证科学性和系统性。

教学大纲明确教学内容安排和进度，使学生在掌握理论知识的基础上，提高实践操作能力。

教学内容紧密结合矿井生产实际，注重培养学生的实际应用能力。

三、教学方法1. 讲授法- 对于矿井直流提升机的基本结构、工作原理等理论知识，采用讲授法进行教学，使学生在短时间内掌握重点知识。

副井提升机直流调速系统的设计

引言刮板输送机、提升机以及带式输送机等均为煤矿生产的关键运输设备，对于上述设备而言其电控系统的稳定性和安全性直接决定综采工作面的运输能力，继而影响整个煤矿的生产能力。

经实践应用及调研可知，提升机传统电控系统存在故障率高、线路老化严重、系统能耗较大、维护困难以及维护成本高等缺陷[1]，因此，为满足当前煤矿综采工作面高效开采现状，需从根本上提高提升机的运输能力和运输效率。

本文将从提升机电气控制系统着手将传统电控系统改进为直流调速系统。

1提升机电控系统的设计要求根据《煤炭安全规程》的相关要求，要求提升机电气控制系统对设备的速度控制曲线满足生产要求。

因此，对提升机电气控制系统提出如下要求：1）提升机能够根据其实时负载进行电动或者制动状态的控制，即其满足四象限运行的能力；2）要求提升机电气控制系统能够实现平滑调速，并根据运输对象的不同进行分等级运输，且要求其具有较高的提升能力；简单地说，对提升机传统电气控制系统的改造，主要目的是对提升机速度控制功能进行优化，对其自适应速度控制提出更高的要求，在保证其在实时载荷下正常工作的同时，达到降低能耗、平稳调速的目的，并且改造后提升机电气控制系统的维护成本可以降低。

在当前多种调速方式优劣势的综合比对下，本文拟采用直流调速系统对传统电控系统进行升级改造。

2提升机直流调速系统的设计基于直流调速系统实现提升机速度与电流的双闭环控制，以达到对提升速度控制的精确性和稳定性。

本文所采用直流调速系统的核心装置为全数字化直流调速装置，该装置可根据现场情况对提升参数进行设定；根据提升参数的采集完成对给定值和反馈的设定，其中可采用模拟量和数字量同时对输入量进行设置；具有较高的检测精度；基于全数字化直流调速装置在实现其与其他调速装置进行通信的要求外，还可与上位机和PLC 控制器等实现通信；基于全数字化直流调速装置可实现对提升机系统运行参数的状态显示、监控以及报警等功能[2]。

针对提升机直流调速系统的控制需求，本文所选择的全数字直流调速装置的具体系列为DCS 系列，且为实现其四象限调速控制功能，最终所选全数字直流调速装置的系列为DCS600。

煤矿提升机电控系统设计与分析

导致电控系统的调速经济性很差。
络传输相应的控制指令，实现对矿井提升机的远程
监测与控制，这是目前电控系统的最新发展趋势。这种电控系统不仅能够实现对提升机的状态监测，而且还能够实现远程控制，具备一定智能程度的故障诊断模式，因此这种智能化的电控系统得到了广泛的应用
程师需要重点解决的问题之一。
直流电控系统采用变频器实现对提升机的变频拖动，
一
方面不仅仅大大提高了调速的经济性，更重要的是
利用变频器能够很轻易的实现无极调速，从而大大提高了提升机的过载能力，提高了生产效率；另一方面，随着电力电子技术的发展，采用可控晶闸管整
数，比如电压、电流、功率、频率参数都会实时被采
流驱动系统组成。电气操作系统采用西门子公司原装
￥－０系列的可编程序控制器作为操作控制主控单７３０
元，安全保护采用软、硬件两路安全回路实现双重保护；监控计算机由工业控制计算机配备通讯软件构
高，适用范围广。
、
矿井提升机电控系统技术的应用现状
由于矿井提升机在安全性方面的极端重要性，因
（微机控制电控系统三）随着工业控制技术的发展和计算机技术的发展，逐渐出现了微机控制的电控系统，具体来说分为上位
机和下位机。１．下位机控制。目前应用的最为广泛的下位机
流装置得到的直流电源作为直流拖动电控系统的驱动
本论文主要结合提升机的运行特点，对其机电控制系统进行深入分析探讨，以期从中能够找到合理有

矿井提升机电控系统设计方案研究

矿井提升机电控系统设计方案研究目前，矿井提升机操作人员对该机械的电控系统的要求逐渐提高。

良好的矿井提升机电控系统能够保证提升机的工作性能和保障相关工作人员的生命安全，在发生故障前及时预警并自行制动，避免或减少造成采矿设备损坏以及操作人员的伤亡，因此提高矿井提升机电控系统的安全稳定性能是一件迫在眉睫的事情。

本文通过对某矿区矿井提升机电控系统进行全新的设计，采用直流可逆调速系统控制提升机运行，取得了较好的实践效果。

1矿井情况本文研究对象选取某生产能力为380万t/年岩矿的矿山，该矿山的采矿工作采用竖井开拓方式，其中有一条主井作为矿区的主要运输通道，主井深250m，平均爬升速度为6m/s。

现采用主井提升设备，型号为JKMD3.5X4，为多绳落地提升设备，功率为2240kW。

工作时，电机转数设置为每分钟45r。

提升机在主井距地表123m处进行安装，其容量为两个矿用多绳箕斗。

现就该提升机的硬件条件来选择相应的电控系统设计方案。

2矿井提升机电控系统的方案分析我国矿井提升机的系统设计，可选用我国目前在技术较为成熟的直流可逆调速方法、交流变频调速方法。

需结合提升设备具体状况选择适合的方法处理，上述两种方法均能加强工作人员对矿井提升机系统的控制，提高矿井提升机的安全性和稳定性。

2.1直流可逆调速方法的分析。

直流可逆调速方法，能结合提升设备自身的功率，将直流调速磁场设置为恒定的状态，电枢换向方法分成6脉动和12脉动两种主回路。

为满足不同功率提升机的不同效率，并降低谐波危害的使用要求，功率小于500kW的提升机，建议选择6脉动方法处理，针对功率＞500kW提升设备来讲，可考虑使用12脉动方法，以便保证设备工作的效率和安全性。

结合本研究所选提升机的实际功率，在此处需要选择12脉动方案来对提升机电控系统进行设计。

2.2交流变频调速方案介绍。

在功率为600～2000kW 的交流电动机运行电控系统进行方案设计时，一般会通过高压变频器，以绕线式异步电动设备，做好设备的控制、调速工作。

论文12矿井提升机电控系统原理设计

矿井提升机电控系统原理设计摘要我国矿井提升机大多是采用交流异步电机拖动，其电气控制系统采用转子串、切电阻调速，由继电器-接触器构成逻辑控制装置。

本文以安全、可靠、高效、经济为出发点，以可靠性原则为依据，对矿井交流提升机电控系统进行研究设计，由可编程控制器(PLC)代替继电器-接触器构成的逻辑控制装置。

其中简单介绍了国内外矿井提升机发展概况，提升机机械结构、工作原理，分析了其技术经济性。

对于PLC的控制原理及应用做了一般性的介绍。

详述了提升机电控系统和调速原理，如：测速部分和保护部分。

本文以TKD-NT 单绳缠绕式矿井提升机为例，提出了研究设计方案，并且在实践中成功实施。

PLC电控系统实现了对提升过程的程序控制，精度高；实现了速度、电流以及矢量的数字交换等，对提升机进行闭环调节；实现行程、速度等重要参数及提升状态的监视；实现无触点控制，寿命长，可靠性大大提高，具有良好的控制监视系统；实现了显示、记录等有关数据的全部自动化。

关键词：矿井交流提升机，PLC，调速，电控技术研究THE DESIGN OF ELECTRIC CONTROL SYSTEMBASED ON MINE ELEVATORABSTRACTIn China, mine elevator whose electric control system uses speed regulation by means of stringing and slicing the rotor resistance, and it constitutes the logic control device by the relay and contactor adopting the means of the drive of AC asynchronous motor in most cases. This paper which studies and designs the electric control system of AC mine elevator, adopting PLC which takes the place of the logic control device constituted by the relay and contactor takes the security, reliability, high efficiency, economy as a starting point, and takes the reliability principle as the basis. There into, this paper gives a brief introduction on the development of mine elevator in home and abroad, its framework and theory, while doing some economic study. Then, it introduces the theory and application of PLC simply. On the side, it goes into particulars about electric control system, for example, speed measurement and safeguard. This paper sets TKD-NT elevator for an example, proposes the research and design plan which puts in practice successfully. The electric control system based on PLC has carried out the procedure control of hoist process and high accuracy, closed-cycle control of mine elevator through speed, electric current as well as digital switching of vector and so on, the monitor of important parameters such as the distance of travel, speed, the state of hoist. In addition, the system also has carried out contact less control, long life-span, reliability greatly improved, good control supervisory system and completely automation of relevant data’s demonstration, recording and so on.KEY WORDS: AC mine elevator, PLC, speed regulation, electric controltechnology research目录前言 (1)第1章国内外矿井提升机发展概述 (2)§1.1国外矿井提升机现状 (2)§1.2我国矿井提升机电气控制系统的现状 (2)第2章提升机机械结构及工作原理 (4)§2.1机械结构 (4)§2.2工作原理 (5)第3章串电阻调速系统 (7)§3.1串电阻调速系统原理 (7)§3.2串电阻调速程序 (8)第4章提升机电控系统构成 (14)§4.1引言 (14)§4.2主回路 (15)§4.3测速回路 (16)§4.4安全回路 (16)§4.5控制回路 (18)§4.5.1 信号回路 (18)§4.5.2 电机正反转回路 (18)§4.5.3 制动回路 (19)§4.5.4 转子电阻控制回路 (19)§4.6监控系统 (20)§4.6.1 上位机 (20)§4.6.2 操作台 (21)第5章PLC 操作主控系统原理及应用 (22)§5.1PLC系统组成 (22)§5.2各单元基本特点 (22)第6章技术经济性分析 (24)结论 (26)致谢 (27)参考文献 (28)前言矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉，是矿山最重要的关键设备，是地下矿井与外界的唯一通道，肩负着矿石、物料、人员等的重要运输责任。

矿井提升机控制系统设计

矿井提升机控制系统设计矿井提升机是矿山生产过程中的重要设备，其控制系统设计的优劣直接关系到生产安全和生产效率。

本文将介绍矿井提升机控制系统设计的相关关键技术，并探讨优化方法。

矿井提升机控制系统主要包括电气控制系统和液压控制系统。

电气控制系统主要负责运行监测和故障诊断，而液压控制系统则承担着载荷控制和速度控制等功能。

为了确保提升机的安全与稳定，控制系统需满足高精度、快速响应、可靠性高等要求。

在控制系统的设计过程中，通常采用多种控制算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。

PID控制简单易行，但对参数调整要求较高；模糊控制能够处理不确定性和非线性问题，但计算复杂度较高；神经网络控制能够自适应地处理复杂的非线性过程，但训练时间较长，且对数据要求较高。

针对不同控制算法的优缺点，我们可以采用混合控制策略，将多种控制方法结合起来，实现优势互补。

例如，可以将PID控制和模糊控制相结合，或者将模糊控制和神经网络控制相结合，以提高控制系统的性能。

在控制系统设计中，还应充分考虑实时监控和故障诊断功能。

通过在系统中加入传感器和监测模块，实现对提升机运行状态的实时监测，及时发现并处理潜在问题，以避免事故发生。

为了提高系统的可靠性，应选择高可靠性、高稳定性的硬件设备，并加强系统的抗干扰设计。

矿井提升机控制系统设计是矿山生产中的重要环节，其优劣直接关系到矿山的安全生产和生产效率。

在设计中，应充分考虑系统的实际情况和需求，选择合适的控制算法和硬件设备，并加强实时监控和故障诊断功能，以实现提升机的安全、稳定、高效运行。

同时，随着科技的不断发展，应积极引入新的技术手段，对控制系统进行持续优化和改进，以适应不断提升的生产需求。

未来的研究可以从以下几个方面展开：进一步研究矿井提升机控制系统的动态特性和鲁棒性，以提高系统的适应性和稳定性。

针对矿井提升机运行过程中的复杂环境和恶劣条件，研究更加可靠、高效的故障诊断方法。

结合人工智能和大数据技术，实现提升机控制系统的智能化和自适应化，提高生产效率。

矿井提升机直流调速系统仿真设计

矿井提升机直流调速系统设计摘要矿井提升机也称矿井卷扬机，是生产过程中的大型关键设备，也是井上和井下的唯一输送通道。

提升机主要用于升降人员和矿石、煤炭等，其性能和安全可靠性直接影响着煤炭、矿石的生产及作业人员的生命安全，一旦发生事故必然导致人员伤亡和设备的严重损坏，造成重大的经济损失。

因此，素有“矿山咽喉”之称。

矿井提升机种类繁多，按照井道结构分，有立井与斜井；按照传动电机分为交流传动和直流传动；按容器功能分，则有箕斗和罐笼；按钢丝绳结构方式分，则有单绳和多绳摩擦轮提升机；按矿井功能分为主井(输送矿产品)与副井(输送人员与材料等)；按提车点的多少分为单水平和多水平提升机。

纵观电气传动系统的发展历程，它经历了从恒速到调速，从低性能到高性能，从单机独立运行到多机系统控制等发展过程。

随着技术的发展，矿井提升机对电气传动在起制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面都提出了更高的要求，这就要求大量使用调速系统。

在工程实践中多有许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求有良好的静、动态性能。

本文中讲到的主要是矿井提升机的双闭环直流调速系统。

关键词：矿井提升机，直流调速，双闭环系统，动态性能Mine hoist double loop DC speed control systemABSTRACTMine elevator also said the mine hoist, is a large-scale production process key equipment and the only aboveground and underground transmission channel. It was mainly used for lifting personnel hoist and ore, coal, performance and reliability of its direct impact on the coal, ore production and the lives of workers. In case of accidents will inevitably lead to casualties and serious damage to the equipment, mining normal production Interrupted, resulting in significant economic losses, known as "mine throat ". A wide range of mine hoist, shaft structure in accordance with points, a shaft and shaft; in accordance with the drive motor points for the AC drive and DC drive machine; feature points by the container, there are skip and cage; by way of sub-rope structure, the A single rope and hoist Friction wheel: function points by the main mine shaft (transmission minerals) and the auxiliary shaft (transportation of personnel and materials, etc.); point by mentioning how many cars are divided into single-level and multi-level elevator. Throughout the course of development of electric drive systems, it has undergone from the constant speed to the speed, from low performance to high performance, from single to multi-machine system independently control the development process. As technology advances, the effect of the electric transmission brake, reversing and speed control accuracy, speed range, the static characteristics, dynamic response, have put forward higher requirements, which requires extensive use of speed control system. In engineering practice there are many more requirements of production machinery within a certain speed ramp, and requires good static and dynamic performance. Mentioned in this article are mainly of mine hoist Double loop DC speed control system.KEY WORDS:mine hoist，DC converter，double-loop system，dynamic performance目录前言 (1)第1章矿井提升机简介 (3)1.1 国内外提升机研究状况 (3)1.2 矿井提升机的组成及分类 (5)1.2.1 科技名词定义 (5)1.2.2 矿井提升机的组成 (6)1.2.3 矿井提升机的分类 (7)第2章矿井提升机直流调速系统简介 (8)2.1 晶闸管-电动机直流调速系统简介 (8)2.2 单闭环调速系统简介 (9)2.2.1 系统的组成 (9)2.2.2 系统的工作原理 (10)2.2.3 单闭环调速系统的基本性质 (11)2.3 双闭环调速系统简介 (11)2.3.1 双闭环调速系统的构成 (11)2.3.2 双闭环调速系统的稳态结构及其静态特性 (13)2.3.3 双闭环调速系统的动态特性 (16)2.3.4 双闭环调速系统的动态分析 (17)第3章矿井提升机直流双闭环调速系统方案确定 (20)3.1 总体方案 (20)3.2 电流环设计方案 (21)3.2.1 电流调节器的工作原理 (21)3.2.2 电流调节器的作用 (21)3.3 转速环设计方案 (22)3.3.1 转速调节器的工作原理 (22)3.3.2 转速调节器的作用 (22)第4章提升机双闭环直流调速系统——调节器设计 (24)4.1 电流调节器 (24)4.1.1 电流调节器结构的选择 (24)4.1.2 电流调节器设计 (25)4.2 转速调节器 (26)4.2.1 转速调节器结构的选择 (26)4.2.2 转速调节器设计 (26)第5章提升机双闭环调速系统典型电路环节简析 (29)第6章提升机调速系统MATLAB仿真 (31)6.1 系统的建模与参数设置 (31)6.1.1 直流电动机的数学模型 (31)6.1.2 转速电流双闭环调速系统的数学模型 (31)6.1.3 建立仿真模型 (32)6.2 仿真结果 (33)结论 (35)谢辞 (36)参考文献 (37)附录 (38)外文资料翻译 (40)前言我国是个采矿大国，也是矿山机电设备制造和使用大国。

基于PLC的矿井提升机控制系统设计

基于PLC的矿井提升机控制系统设计设计（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设计（论文）说明书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。

矿井提升机电控系统设计与实践

石主要运输通道。主井提升机的技术条件：主井提升机ＪＫＭＤ一３．５Ｘ４多绳落地提升机
电机功率２２４０ｋＷ
电机转数
４４ｒ／ｍｉｎ
提升容器
安装位置
两个矿用多绳箕斗
主井地表１２３．４ｍ
方案Ｊ。高压异步电动机的变频调速方案只需要高压变频调速柜和主控台两台控制设备，是目前最简洁的提升机电控系统。高压变频调速柜适用于６ｋＶ、１０ｋＶ等级交流电动机，采用技术成熟、性能优良的单元串联型高压变频技术、能量回馈技术和矢量控制技术，具有四象限运行和低速度、大转矩的输出特性，具有速度外环、电流内环的双闭环控制方式，满足了矿井提升机电气传动的全部要求。１．３方案选择针对本工程的特点，虽然直流调速方案系统结构上比交流变频调速方案复杂，直流电机也比交流电机维护量大，但是直流调速方案，整个系统技术上更成熟，调速性能更稳定，而交流变频调速方案中的变频器的维护量也较大，通过对两种方案在技术经
调速系统采用西门子的６ＲＡＴ０系列全数字直
根据功率的不同，为满足高效率、降低谐波危害的使用要求，直流调速磁场恒定、电枢换向方案的主
回路有６脉动和１２脉动（串联或并联）方案可选在

矿井提升机电控系统的设计与实践

矿井提升机电控系统的设计与实践摘要：文章以某矿提升机为例，介绍其工作过程，对于如何选择矿井提升机电控系统作了简要介绍，而且对电控系统由那些部分组成以及对提升机的辅助部分进行了描述，探究最大限度提高矿井提升机电控系统效率的方法。

关键词：矿井提升机；电控系统以某矿山为例，此矿山在设计之初，规划其年产量为400万t岩盐。

此矿山有一条深为300 m的主井，主要任务就是运输矿石，即采用对垂直矿井进行开采挖掘的方式。

此主井中的提升机的工作条件见表1。

1如何选择矿井提升机电控系统方案对于提升机的电控系统方案的选择，要综合考虑两方面的因素。

首先考虑此矿井的提升机工作条件，其次应该对我国目前所掌握的提升机电控方案技术有一定了解，明白那些是我国所擅长的，应该注意发挥长处。

由此可以得出两种方案供选择，其中一种是通过直流电供电，来调整速度，实现提升机的工作要求，另外一种就是通过交流电供电，其频率可以改变，来调整其速度，实现提升机的工作要求。

由直流电供电，来完成速度调整的方案一般适用于电机功率在1 000 kW 以下的情况；因为由交流电供电，完成速度调整的方案中交流力矩很大，因此此方案一般适用于大功率的情况，当然此方案有一个明显缺点就是运行并不平稳。

1.1 由直流电供电，来调整速度的方案在实际操作中，由于功率不可能完全相同，而在使用中通常要求就是尽量提高效率。

通过直流电供电，来调整速度的方案其有恒定磁场，改变电枢方向的方案中主要是6脉动和12脉动两种方案。

串联或者并联方案是在通过直流电供电，来完成速度调整的方案中通常所采用的方案。

1.2 由交流电供电，来调整其速度的方案在实际工作中，当交流电动机的装机容量大于500 kW时，通常所采用的调节速度的方案是由高压变频器来控制电动机而完成执行的。

在当前，最简洁的提升机电控系统只包含通过高压来实现变频调速的调速柜以及主柜台两个设备。

这正是通过高压实现电动机变频方案的优势。

此调速柜性能卓越，可以全部满足提升机电气传动要求。

全数字化矿井提升机电控系统设计

部件，上面绕有钢丝绳，带动负载运行。盘型制动
矿井提升机是矿山生产中最重要设备之一，承
担着地面和井下设备、人员、物料运输的任务，是矿山生产的“ 喉” 咽。其运行的安全性和经济性直接影响着矿山企业的安全生产和经济效益，且与矿而工生命息息相关。近年来随着能源问题的日益严峻，矿采煤量日益加大，升机安全性成为矿山煤提企业关注的焦点，提升机电控系统提出了更高的对
要求。
闸分布在滚筒的两侧，一般安装有４个，运行制在动和出现故障时刹紧滚筒，起到安全停车的目的。液压站向盘型制动闸输送液动力，使盘闸工作。润滑站起润滑滚筒主轴的作用，防止主轴过热机械失
第２卷第１９期２１０２年２月
邢台职业技术学院学报
ＪｕａｆｎｔｉｏｙｅｈｉｌｇｏｒｌＸｉｇａｌｔｃｎｃＣｏｌｅｎｏＰｅ
、１９Ｎｏ１，．ｏ２．Ｆｂ２２ｅ．０１
图ｌ数字化矿井提升机结构框图
处理速度快、模块化结构、ＰＣＵ模块和Ｉ／ｏ模块可供选择、具有故障诊断功能等。提升机保护功能如图２所示，这些保护功能需要通过ＰＣ检测完成。监控设备先进与否在一定Ｌ程度上代表着设备的自动化水平。在老式的ＴＤＫ电控系统中，提升高度通过牌坊式深度指针来显

电动机电感计算

学士学位论文矿井提升机直流电控系统设计作者姓名：董佩导师姓名：张开如专业名称：自动化所在学院：信息与电气工程学院山东科技大学2009年6月摘要矿井直流提升机电控系统由直流电动机、卷筒、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操作系统等组成。

与传统提升机电控系统相比，该系统具有单机容量大、体积小、重量轻、起动平滑性好、调速范围宽、精度高和安全可靠性高等优点。

本文主要介绍该系统的硬件电路设计、保护电路的设计和系统的工作原理。

根据课题的设计要求，本系统从主电路结构的选择和计算、控制方案的选择、保护电路的设计和系统的动静态特性的分析计算等方面出发，进行矿井直流提升机电控系统的设计。

该系统能完成对矿井直流提升机的起动、加速运行、匀速运行、减速运行和回馈制动的控制，并且可以实现提升机的四象限运行。

关键词：提升机电控系统磁场可逆逻辑无环流ABSTRACTThe mine DC hoist electric control system consists of the DC motor, drum, brake system, in-depth instruction systems, gun systems and operating systems and so on. With the traditional mechanical and electrical control system upgrade; this system has a single large capacity, small size, light weight, a good smooth start-up feature, high precision and high security and reliability. This paper describes hardware circuit design, protection circuit design and the working principle of the system.In accordance with the design requirements of the subject, the design of the mine DC hoist electric control system is from the choice and calculation of the main circuit of the system, the choice of the control program, the design of the protection system and system analysis and calculation of static and dynamic characteristics. The system is able to complete the start, the running of speed up, uniform running, deceleration running and feedback control, furthermore it can run in the four quadrants.Key words：Hoist The electric control system Reversible magnetic field The logic of non-circulation目录1.绪论1.1 矿井提升机国内外发展状况1.2 本课题的目的和意义2.系统的设备参数3.系统的设计要求4.方案的选择与比较4.1提升机拖动方式的选择4.2电动机调速方法的比较4.3可控直流电源的比较4.4电枢可逆与磁场可逆的比较4.5逻辑有环流和无环流的比较4.6矿井提升机供电电路组合方式4.7单闭环和双闭环的比较5.主回路及保护装置的选择、计算5.1电枢回路选择计算5.2励磁回路的选择计算5.3电枢回路保护装置的选择、计算5.4励磁回路保护装置的选择、计算6.单元电路的设计6.1系统总体框图6.2系统的电路原理图6.3电动机电枢回路6.4电动机励磁回路6.5 检测单元7.控制系统动态参数计算7.1调节器结构的选择7.2电流环参数的计算7.3速度环参数的计算7.4励磁回路动态设计8.调速系统运行分析参考文献致谢1绪论1.1矿井提升机国内外发展状况一、国内提升机发展现状1.交流拖动方式目前我国提升机约70%采用串电阻调速的交流拖动方式。

直流传动矿井提升机控制系统的设计

直流传动矿井提升机控制系统的设计作者：杨雷来源：《科学与财富》2016年第19期摘要：矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉，是矿山最重要的关键设备，是地下矿井与外界的唯一通道，肩负着矿石、物料、人员等的重要运输责任。

对提升机来说，运行的安全性与可靠性是至关重要的。

关键词：矿井提升机、控制系统、直流传动1.矿井提升机对电气控制系统的要求提升机电气传动系统的给定V=f（t），根据动力学方程式可以得出按给定速度图所需转矩Te=f（t）的特性，从而可以得到拖动系统所需的力F=f （t）。

要使提升机按照给定的速度图运行，电动力矩FD可能为正，也可能为负。

这意味着电动机不仅要工作在电动状态，还应能工作在制动状态。

由于不同的负载，不同的提升机运行阶段，电动机的运行状态也各不相同的运行状态。

（1）重物上提，静载量较大。

其给定速度图与力图如图2-2（a）所示。

根据此力图可知，电动机在各阶段均工作在正向电动状态。

（2）重物上提，静载量较小（Fd3>FL）。

其给定速度图和力图如图2-2（b）所示。

在加速段 F1=FL+Fd1>0在等速段 F2=FL在减速段 Fd3FL，所以F3=FL+Fd3在爬行段 F4=FL>0根据力图可知，在整个提升过程中，电动机的运行状态应切换两次。

（3）重物下放，静载量较小（Fdl>FL）。

其给定速度图与力图如图2-2（c）所示。

在加速段Fdl>0，FL|FL| 所以，F1=FL+Fdl>0在等速段 F2=FL在减速段 F3=FL+Fd3在爬行段 F4=FL根据力图可知，电动机在加速阶段，工作在正向电动状态；在等速、减速和爬行阶段，电动机均工作在正向制动状态。

（4）重物下放，且静载量较大（Fdl在加速阶段 Fdl>0，FL在等速、减速和爬行段，F均为负。

根据力图可知，电动机在整个提升过程中始终工作在正向制动状态。

综上所述，要求电气传动系统能满足四象限运行。

矿井提升机直流调速系统设计开题报告

（2）主回路与保护装置的选择与计算：电枢回路的选择与计算，整流回路的选择与计算，保护装置的选择与计算等。
（3）单元电路的设计：系统总体框图设计，系统电路图的设计等。
（4）控制电路的设计:控制对象的参数设计，电流环的设计，转速环的设计等。
2．预期结果
完成对五龙矿1号矿井提升机的调速系统的设计，采用V-M系统供电的双闭环调速系统实现对矿井提升机的可逆、无级、无环流调速。
xxxxxxxx大学
本科毕业设计（论文）开题报告
题目矿井提升机直流调速系统设计
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一、选题的目的、意义和研究现状
一．目的和意义
近年来，随着我国经济的快速发展和对矿山资源需求的高速增长，对矿山生产技术提出了越来越高的要求。矿井提升机作为矿山进行生产活动的关键设备之一，其电控调速技术的发展对促进矿井生产效率的提高和安全作业，无疑具有极其重大的影响。历经几十年发展，我国的矿井提升机电控技术取得了不少的进步，但与美国、德国等世界发达国家相比，依然存在着很大的差距。国内绝大多数中小煤矿的矿井提升机电控系统还是交流串电阻调速的继电器—接触器控制系统，效率低下，安全隐患多，严重制约着我国矿山产业的健康发展，急需大规模的技术改造和更新。矿井提升机直流拖动相对于交流拖动，提升能力强，并且调速容易。矿井直流提升机电控系统可以完成对直流提升机的起动、加速运行、匀速运行、减速运行和回馈制动的控制，并且可以实现平滑运行，调速精度高和提升机的四象限运行。矿井直流提升机电控系统的优点在于:体积小，重量轻，占地面积小，安装方便，建筑费用低；无减速器，总效率高，电能消耗少；维护工作量小，备件少，处理事故快；单机容量大，适用范围广；调速平滑，精度高；易于实现最佳控制和自动化，安全可靠。矿井直流提升机电控系统还可为以后的计算机控制的系统的设计和建设打下了基础，和实现矿井提升机的全数字控制。本设计采用磁场换向的晶闸管--直流电动机(SCR-D)系统作为矿井直流提升机的控制系统，可有效的改善矿井提升机的起动、调速和制动的性能,实现矿井提升机的最佳控制。

矿井提升机电控制系统设计

矿井提升机电控制系统设计
首先，硬件设计是矿井提升机电控制系统的基础。

在硬件设计中，需
要考虑到矿井环境复杂、恶劣的特点，选择适合的电气元器件，并进行合
理的布线。

此外，还需要合理设计电气保护装置，如过流保护、过载保护
和接地保护等，以确保提升机运行的安全性和可靠性。

其次，软件设计是矿井提升机电控制系统的核心。

在软件设计中，需
要考虑到提升机的运行特点，采用合适的控制算法和控制策略。

例如，可
以采用速度闭环控制算法，通过实时测量提升机的速度信号，实现对提升
机的精确控制。

同时，还需要结合传感器数据，实现对提升机的状态监测
和故障诊断，以及对提升机的启动、停止和运行速度的调整等功能。

此外，还需要考虑到通信协议的选择，以实现与上位机的数据交互和远程监控。

最后，安全性能是矿井提升机电控制系统设计的重要方面。

矿井提升
机作为一种特殊的运输设备，其工作环境复杂、风险高，因此安全性能是
至关重要的。

在设计中应采用多重安全保护措施，确保提升机的安全运行。

例如，可以采用双电源供电设计，以确保电源的可靠性；还可以设计限位
开关、安全传感器等，及时检测到异常情况并采取安全措施。

综上所述，矿井提升机电控制系统设计涉及到硬件设计、软件设计以
及安全性能等多个方面。

在设计中，需要考虑到矿井环境的特殊性和提升
机的工作特点，采用合适的控制算法和控制策略，设计相应的电气保护装置，以确保提升机的安全运行。

只有在充分考虑到这些因素的基础上，才
能设计出一套性能优良、安全可靠的矿井提升机电控制系统。

矿井提升机直流调速电控原理

矿井提升机直流调速电控设备工作原理：全数字调速系统主要由全数字调速装置和晶闸管变流器组成。

通常有两种配置方式，一种是调速装置和晶闸管全部采用进口件；另一种是采用进口的小型全数字调速装置，配置国产的晶闸管功率单元随着国产可控硅质量提高，这种配置比较常用。

特别对于较大容量的提升机性能价格性能价格比较优良，使用效果也不错。

根据用户实际需要，晶闸管装置可以配置成6脉动、串联12脉动或并联12脉动。

对于串联12脉动，当一组晶闸管装置发生故障情况下，可以切换为6脉动全载半速运行。

矿井提升机的工艺要求提升电动机必须能正反转。

因此，全数字直流电控可以设计成磁场反向，也可以设计成电枢反向；随着晶闸管器件的普及，价格不断下降，加上电枢反向比磁场反向在快速性，对电动机的影响，复杂性占有优势，因此，矿井提升机直流传动有都将主回路设计成电枢可逆的趋势。

技术性能：1、直流传动属无级调速，全数字调速精度高，一般<1%。

2、具有多种故障自检保护功能，运行安全可靠。

3、加、减速段是具有防冲击的S化给定曲线控制。

4、参数的设备可通过菜单来设定。

5、全数字直流调节系统电流环，速度环的参当选可通过系统的自优化完成。

6、对主回路串、并联12肪动可减少高次谐波和无功冲击。

7、控制系统采用PLC控制并与全数字直流调速系统、上位机等训件组成网络，使各部分的信号传递更方便、准确。

8、完善的提升系统的后备保护，使提升机运行更加安全可靠。

9、先进的数字深度指示功能，带有精、精针显示，精度达±1cm。

10、上位机的应用使PLC软件的编制，修改更加方便；画面的应用，使管理人员对系统运行状况一目了然。

11、远程专家服务系统的应用可使用户解决后顾之忧。

适用范围单组6脉动直流调速电控设备，使用于电动机≤ 800kW以下的的矿井提升机。

并联12脉动直流调速电控设备，使用于500kW ≤电动机≤2500kW 的矿井提升机。

串联12脉动直流调速电控设备，使用于500kW ≤电动机≤2500kW 的矿井提升机。

矿井提升机电控系统

矿井提升机电控系统介绍矿井提升机在矿山和其它类似应用中起到了至关重要的作用。

它们用于将矿石、煤炭和其他物料从地下提升到地面。

矿井提升机的电控系统扮演着关键角色，它负责控制提升机的运行、监测其状态并确保操作的安全性和可靠性。

本文将介绍矿井提升机电控系统的架构、功能和关键技术。

架构矿井提升机电控系统通常包括以下几个关键组件：1.主控制器：主控制器是电控系统的核心，它负责接收操作员的指令、监测提升机的状态，并根据需要控制电机和其他执行器的运行。

2.电机驱动器：电机驱动器将主控制器发送的指令转化为电机可以理解的信号，以控制电机的转速和方向。

3.传感器：传感器用于监测提升机的状态，例如提升机的位置、负载重量、速度等。

这些传感器可以是位置传感器、重量传感器、速度传感器等。

4.安全系统：矿井提升机的安全性至关重要，安全系统用于监测潜在的危险情况，并在必要时采取相应的措施，例如紧急停机、报警等。

5.通信模块：通信模块用于与其他系统进行数据交换，例如与监控系统、调度系统等进行通信。

功能矿井提升机电控系统的功能主要包括以下几个方面：1.运行控制：电控系统可以控制提升机的启动、停止、运行速度和方向。

它可以根据操作员的指令以及传感器的反馈信息，智能地调整提升机的运行状态。

2.故障检测与诊断：电控系统可以通过传感器监测提升机的状态，并及时检测和诊断故障。

一旦发现故障，系统可以发送警报并采取相应的措施，例如停机或切换到备用系统。

3.安全保护：电控系统可以通过安全检测和控制功能确保提升机的安全运行。

例如，它可以监测提升机的负载重量，当超过额定载荷时，系统会发出警报并停止运行，以防止提升机超负荷工作。

4.数据记录与分析：电控系统可以记录提升机的运行数据，例如运行时间、负载情况、故障情况等。

这些数据可以用于后续分析和优化工作，以改进提升机的性能和可靠性。

关键技术矿井提升机电控系统的设计和实现涉及了多种关键技术，包括但不限于以下几个方面：1.PLC（可编程逻辑控制器）：PLC是常用的控制设备，可以灵活地实现逻辑控制和数据处理。

直流矿井提升机的计算机控制系统设计

自２０世纪８０年代以来，煤矿提升机控制系统大多采用 “ ＣＤ＋拟调节＋继电器控制 ” 的直流拖动方式，ＳＲ— 模其调节控制保护系统基本采用模拟系统。该模拟系统存在
以下缺点和不足：
２直流提升机计算机数字化改造方案
升机所需的速度给定信号，为了尽量减少起动、制动过程中的机械冲击，提高提升机控制精度，速度给定信号的加
速、减速段为 “ ”型曲线，减速段行程通过ＰＣ实际运ＳＬ
分一怏开
算来调节减速度以保证其为一固定值，从而保证了停车点不变和停车点的精度。此外行程监控ＰＣ还将轴编码器信号经软件计算后处Ｌ
１）控制回路一经确定，控制参数的调整极为不便，不
易形成最优控制。
２）温度的变化易使调节保护部分的模拟电路产生 “ 零漂” ，同样，环境湿度的变化也会使绝缘电阻变化，从而改变了系统的特性。３电路分立元件多，电路复杂，故障点多，可靠）
摘
要：文章以ＡＣ直流提升机控制系统在平顶山矿业集团八矿主井提升机中的实际应用ＳＳ
为例，介绍了计算机控制系统设计方案，并给出了ＰＣ的硬件配置和软件设计方案。系统在实Ｌ
际运行过程中，充分地体现了其故障率低、可靠性高等多方面的优点。
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矿井提升机电控系统设计

摘要【中文摘要】矿井提升机是矿山生产的关键设备,其运行的安全性和可靠性对矿山生产起着至关重要的作用。

传统的矿井提升机系统控制精度不高、调速性能较差、安全保护和监测环节都不够完善。

本文以甘肃华煤集团陈家沟矿副井提升机电控系统的改造项目为工业背景,对原有的调速系统和控制回路进行改良设计,利用组态软件完成上位机监控系统设计。

调速系统采用变频调速方式,提高了提升机运行的稳定性,同时降低了能源消耗。

控制系统采用PLC控制方式,设计了双PLC冗余控制系统,极大保障了提升机运行的可靠性;此外,推导出行程给定中理想S形速度曲线的数学模型,并在Matlab中进行仿真,验证了该控制系统的可行性。

上位机监控通过工业以太网与PLC通信,实时显示提升机的运行参数和状态,支持在线WEB发布功能,实现系统远程监控。

经过以上改造设计,该矿井提升机安全性和稳定性大幅提高,不仅节能效果显著,还提高了生产效率。

【英文摘要】The mine hoist is the most important equipment in mine mountain, it is crucial for mine production that stability and reliability. The property of traditional electrical control system for the mine hoist is worse, there are many problems such as bad control precision、poor speed adjusting performance、faulty safety protection and monitoring parts.In the background of the retrofit of auxiliary hoist electrical control system of Chenjiagou Mine belongs to Gansu Huamei Group, the author has improved its spee...【关键词】矿井提升机变频调速 PLC控制上位机监控【英文关键词】mine hoist frequency control PLC control PC monitoring system目录第一章矿井提升机电控系统的基本情况介绍 (1)第二章矿井提升机交流TKD电控系统的工作原理 (4)第一节主回路的组成和工作原理 (4)第二节测速回路的工作原理 (7)第三节安全回路的工作原理 (8)第四节控制回路的组成和工作原理 (11)第五节工作过程介绍 (16)第三章PLC控制系统软件、硬件介绍 (23)第四章PLC控制提升机交流电控系统的组成、功能、原理 (27)第一节PLC控制提升机交流电控系统的组成 (27)第二节PLC控制提升机交流电控系统的功能 (27)第三节PLC控制提升机交流电控系统的原理 (27)第五章PLC控制提升机交流电控系统硬件、软件设计 (29)第一节提升机总体开发方案 (29)第二节提升机PLC输入输出分配 (31)第三节PLC软件结构及设计 (39)第四节安全回路设计与实现 (43)第五节系统操作 (46)第六节特殊功能 (48)第七节提升机电控系统对速度、位置的控制 (50)第八节总结 (54)参考文献 (55)第一章矿井提升机电控系统的基本情况介绍目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井提升机普遍采用交流绕线式电机串电阻调速系统，电阻的投切用继电器—交流接触器控制。