基于PLC的煤矿单向猴车的设计毕业设计

基于PLC的煤矿单向猴车的设计

【摘要】:为了缩短矿工上下井的路途时间，减轻矿工上下井的体能消耗，并且针对福建省部分煤矿因斜井巷道比较窄，索道长度在500米左右，最大倾角为15°，地势环境比较差以及起重运输不便等原因，不能使用双向无极循环运行模式，而需采用单向循环运行模式。于是本文采用PLC来控制，其具有运行安全可靠、人员上下方便、随到随行、不需等待、一次性投入低、动力消耗小、操作简单、便于维护、工作人员少和运送效率高等特点。

【关键词】猴车 PLC 斜井单向运行

目录

1绪论 (2)

1.1课题背景及其意义 (2)

1.2本课题在国内外的研究情况 (2)

1.3本设计的研究内容.......................... . (2)

2课题的提出及方案论证 (3)

2.1架空乘人装置结构组成 (3)

2.2系统的控制要求 (3)

2.3控制系统的方案选择 (4)

3猴车控制系统 (5)

3.1架空乘人装置电控系统 (5)

3.2系统的基本结构 (5)

4硬件系统的设计 (6)

4.1 PLC的选型 (6)

4.2驱动装置的选型 (6)

4.2.1电机的选择 (6)

4.2.2制动器的选择 (10)

4.2.3减速机的选型 (12)

4.3气体传感器的选型 (13)

4.3.1一氧化碳传感器的选型 (13)

4.3.2甲烷传感器的选型 (14)

4.4 FP1 A/D转换单元 (16)

4.5 PLC电气控制线路 (18)

4.6 PLC控制I/O分配 (21)

5软件设计 (24)

5.1程序流程图 (24)

5.2程序调试 (25)

5.2.1电机运行控制程序调试 (26)

5.2.2 显示程序调试 (29)

6工程应用成果 (32)

7结束语 (33)

致谢 (34)

参考文献 (35)

英文翻译 (36)

附录：程序梯形图

1绪论

1.1课题背景及其意义

随着矿井的大型化发展和开采深度的增加，如何既能减少人员上下井的体力消耗，又能安全舒适地运送人员，是广大煤矿工作者一直致力研究的一项工作。猴车以其安全性而得到各矿务局的支持。跟过去的罐笼车相比，它投资少，使用简单。

地下矿用架空索道（俗称猴车）为矿山长距离安全快速地人员运输提供了经济适用的解决方案。其工作原理类似于地面旅游索道，它通过电动机传到减速机上的摩擦轮作为驱动装置，以架空、无极循环的钢丝绳作为牵引承载，此钢丝绳靠尾轮张紧装置进行张紧和绳长调节，沿途采用托绳轮支撑，以维持钢丝绳在托轮间的贴合力；抱索器将乘人抱索器与钢丝绳连接并循环运行，从而实现运送人员的目的。其优势能长期运输，维护工作量较少。这种井下索道运输具有安全实用、运送能力大、动力消耗小，设备结构简单等优点，深受井下工人的欢迎，大大提高了井下辅助运输的效率[10]。

地下矿用架空索道的最新发展方向呈现大运量、高速度、集中控制、稳定安全等特点。具有大运量、连续运输、连续变坡拐弯的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。地下矿用架空索道也是煤矿乘人装置最为理想的高效连续辅助运输设备，特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井，地下矿用架空索道已成为矿井辅助运输机电一体化技术与设备的关键设备。随着高产高效矿井的发展，矿用架空索道各项技术指标有了很大提高[4]。

1.2本课题在国内外的研究情况

矿用架空索道在国内一直被作为一个煤矿辅助运输机械装备，传统矿用架空索道在技术上已经基本成熟，产品应用很普遍，由于它只是生产过程中的辅助设备，产品不需要很高的科技含量就能满足要求，国内厂家所生产的产品已经能够满足生产中的要求，其中绝大部分驱动方式为机械传动，液压驱动方式使用的不多，从2009年开始，才有部分厂家生产液压驱动方式的矿用架空索道，这是因为液压驱动投资大、技术含量高、难以维修，而在全国范围内我国的液压传动技术水平较低，难以占领高端产品市场[５]。

在国外，架空乘人装置技术水平比较高，他们采用比较先进的液压驱动技术，系统采用悬挂式无极绳连续运转的工作方式，用于各类煤矿井下随时快运送人员。动力源采用全液压驱动，运输系统无论是高速还是低速均可实现等加速启动以及电动机的无负荷启动，对其他电力设备影响小。运行速度调节方便、液压驱动的功率控制准确、系统无过载运行，因无需增加电动机备用功率而节能、运行特性软无冲击。驱动部件与泵站分开布置，而液压驱动所具备的高功率密度的特点，使得设备的动力部件体积小、重量轻，占用空间小，非常适应煤矿井下的小断面巷道以及起重运输不便的场合布置、安装和维修。油箱采用全封闭增压构造以及多道过滤元件和完善的保护装置，杜绝了油的泄漏和故障率。整机性能稳定、工作可靠且寿命长。由于液压减速机体积小且没有倾斜角度的限制，驱动部安装时无倾角要求且不需要挑顶，对巷道的适应行更强，安装施工量小、钢丝绳使用寿命长。液压驱动方式可以同时满足高速和低速两种形式的运行，高速运行时无需配备变频装置[６]。

因此，以PLC为主体构成的煤矿井下的小断面巷道，矿井地势环境比较差以及起重运输不便的场合控制系统，尤其是对我们福建省部分煤矿来说，其具有广阔的应用前景和明显的经济效益。

1.3本设计的研究内容

本次研究的主要内容是基于PLC控制一台驱动电机运行的煤矿运人猴车控制系统，该控制系统主要由PLC、显示器、气体传感器等组成。本次研究的目标是对煤矿安全性和猴车的使用性给予提升，减少工人上下班的时间，使系统的稳定性和节能效果进一步提高，故障报警及故障排除及时迅速。根据系统要求，设计出满足要求的猴车控制系统，对架空乘人装置、PLC、气体传感器进行选型和计算，解决实际使用中容易出现的问题，根据系统要求设计出能满足控制要求的控制电路、流程图以及控制程序。

2课题的提出及方案论证