矿井提升机电控系统的设计

1、潍坊科技学院 本科毕业设计（论文） 题 目 矿井提升机电控系统的设计 院(系) 汽车工程学院 专业 电气工程及其自动化 学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 设计地点 潍坊科技学院 摘 要 近三十年来，国外电气部分和提升机机械部分都得到了飞速的发展，而且两者相互提高，相互促进。起初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，后来出现了直流电动机和直流慢速电动机悬臂安装直接传动的提升机。就在国外科学技术突飞猛进快速发展的时候，我国提升机控制系统很长一段时间都处于落后的状况。直到目前为止，我国正在服务的矿井提升机电控系统大多数还是转子回路串金属电阻的交流调速系统，设备和技术都比较落后。由于提升机具有

2、结构紧凑、传动平稳、结构对称、寿命长、制动灵敏、安全可靠等特点。所以，世界各国在化工、建材、矿山机械等基础部门广泛采用这种设备。为了提高提升机的效率，许多国家在结构、原理和功能上，做了改进和发展。本设计主要完成的矿井提升机电控系统的设计。设计中运用PLC控制技术，对井口、井底、机房信号台进行信号联络。各外设控制开关和传感器作为输入信号，通过PLC系统模块的处理后相应的输出继电器动作，控制外部被控对象，完成提升机加速、等速、减速、爬行、制动、停车等工作过程。使用编程软件实现信号的联络。 采用PLC控制不但提高了信号传输的可靠性和准确性,而且具有极大的灵活性和扩展性。 在不改变系统硬件的前提下,仅

3、靠改变PLC内部的程序就可满足用户要求。有效地解决了信号系统中的远距离传输和可靠性问题。关键词：矿井提升机；电控系统；调速系统；PLC IAbstract Nearly 30 years, foreign elevator mechanical part and electrical part got rapid development, and both promote each other and improve each other。At first, the hoist is motor reducer drive drum through the system, then the d

4、c cantilever installation of slow speed motor and dc motor direct drive of elevator.On foreign science and technology by leaps and bounds development, improve mechanical and electrical control system for a long time in our country are in a backward situation.Homebred elevator safety, poor reliabilit

5、y, wellhead slowdown in key positions - section did not form a complete set of effective speed monitoring device, in terms of hoist is still old, compared with foreign, we there is a big gap.Against the status , develop a set of simple, applicable monitoring system is very necessary.Due to improve m

6、achine has compact structure, smooth transmission, symmetrical structure, long service life, sensitive, safe and reliable braking, etc. So, all countries in the world based on chemical industry, building materials, mining machinery and other departments widely used this kind of equipment. In order t

7、o improve the efficiency of the elevator, on the structure, principle and function of many countries, has made the improvement and development.This design is mainly to complete the mine hoist signal system design and configuration design.Using the programming software to realize signal contact. PLC

8、control not only improves the reliability and accuracy of signal transmission, and has great flexibility and extensibility. Under the premise of without changing the system hardware, just change PLC internal procedures can meet user requirements. Effectively solve the long-distance transmission of t

9、he signal system and the reliability problems.control technology, the wellhead and bottom-hole, room signal station signal connection.Keywords:：Mine hoist；Electric control system；speed governing system；PLCI目 录摘 要1Abstract2第1章 绪论41.1 国外矿井提升机现状41.2 我国矿井提升机电气控制系统的现状4第2章 提升机电控系统构成62.1 电控系统的划分及定义62.2 主回路

10、72.3 调速回路72.4 安全回路102.5 控制回路112.5.1 信号回路112.5.2 电机正反转回路122.5.3 制动回路122.5.4 转子电阻控制回路13第3章 PLC控制部分设计143.1 PLC的选型及特点143.2 电控系统总体方案153.3 PLC控制系统的组成及各部分的设计183.3.1 PLC控制系统的组成183.3.2 PLC控制系统的设计193.4 提升机PLC输入输出分配203.4.1 分配原则203.4.2 主、从PLC输入输出分配213.5 PLC软件结构及设计213.5.1 软件结构213.5.2 结构化梯形图程序编制223.5.3 系统程序操作233.

11、6 提升机调速系统程序26总 结35致 谢36参考文献37附 录38III第1章 绪论第1章 绪论1.1 国外矿井提升机现状伴随着科技的进步以及对安全性能要求的提高，国外矿井提升机在拖动、调速、电控等方面成绩斐然。 在直流拖动方面，部分发达国家原有的交流提升机已基本上被晶闸管-电动机（SCR-D）系统所取代。例如：德国、瑞典等国家已有90%以上采用直流提升机，传动系统采用低速直联式，省去了减速机。在调速方面，直流变频调速被多数专家认为是大型提升机拖动的必然发展方向，其优点众多。如：提升机容量几乎不受限制，没有整流子电刷这一薄弱环节等。但因其安装环境受到限制。如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用

12、。然而交流变频调速的优异特性为：调速范围大，精度高；调速时平滑性好，效率高；起动电流低，对系统及电网无冲击，节电效果明显。此外，在国外，AEG公司生产的内装式提升机以结构简单、占地少、成本低等优势也逐步面向市场。1.2 我国矿井提升机电气控制系统的现状历经几十年发展，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。目前，发达国家的矿井提升机电控技术已全面实现了全数字控制，而国内绝大多矿井提升机电控系统还是交流串阻调速继电器接触器控制，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。 目前，我国提升机90以上都

13、是采用单机容量在1000Kw以下交流异步电机拖动，由继电器-接触器构成逻辑控制装置。其中，约70%采用串电阻调速的交流拖动方式。采用改变转差率S的调速方法，在调速中产生大量的转差功率，使大量电能消耗在转子附加电阻上，导致调速的经济性变差。在这几十年, 这种控制系统因为元器件水平的限制，存在的缺陷主要表现在：使用大量接触器、继电器和分离电子元件，可靠性差，故障率高；采用磁放大器作为调节控制，线性度差，稳定性差，调速精度难以保证；系统安全方面的保护不全面，工作不可靠，故障显示不直观，分析查找故障难度大；这种电控系统起动和调速换挡过程中电流冲击大；属于有级调速，调速性能差，机械冲击大。国产提升机安全

14、性、可靠性差。极少数提升机采用串级调速方法，其调速范围窄，且投资大。针对上述问题，进行深入研究来优化提升机的控制系统是非常必要的。 1第2章 提升机电控系统构成第2章 提升机电控系统构成2.1 电控系统的划分及定义 提升机电控系统可简单地划分为：控制系统（主控系统、辅控系统）、调速控制系统（调速系统、供电系统）、监控系统（上位机、操作台），提升机电控系统构成如图2-1所示。图2-1 提升机电控系统构成主控系统是指完成对提升机由加速、等速、减速、爬行到停车运行过程的开关逻辑控制以及必要的保护并与其他子系统进行相互交换信号来共同完成对提升机的有效控制。辅控系统指各路控制回路、供电电源的接口及其辅机

15、系统的控制部分。对传统的控制系统而言，还包括包络线速度保护环节、测速环节、可调闸速度闭环环节和动力（低频）制动速度环节等。调速系统是根据控制系统发出的指令，作为执行系统对提升机的主拖动电机进行起停、加速、减速、稳速运行控制的系统。因该控制线路大致分为主回路、安全回路、测速回路、控制回路、减速阶段过速保护控制回路、动力制动控制回路和辅助回路等几个部分，现分别进行叙述主回路、调速回路、安全回路和控制回路。2.2 主回路主回路可以用来提供提升机电源，实现过流保护，调节转速以及控制电机的转向。主回路主要是由提升电动机、电机转子电阻、动力制动电源装置、加速接触器的常开主触头和安装在操作台上的指示电压表、

16、电流表构成。地面变电所传送的6KV电源，一路工作，一路备用，经高压开关柜的隔离开关GLK、油开关、正向或者是反向接触器后到主电机的定子。在高压开关柜内有用于失压或者过电流保护的失压脱扣线圈SYQ，电压互感器YH，过流脱扣线圈GL和电流互感器LH。在失压脱扣线圈回路中还串联着换向器室栏栅门闭锁开关和紧急停车开关。当有人员进入高压换向器房间时栏栅门闭锁开关起到安全闭锁的作用。在电流互感器回路中串入三相电流继电器，其有三个电流线圈，用来反映启动过程中电动机定子电流发生的变化，与继电器1sJ10sJ互相配合，一同来调节启动过程中的速度，用以来实现以电流为主、时间为辅的自动启动过程。电动机转子回路接有外

17、加加速晶闸管及金属电阻，用来获得不同的人工特性。2.3 调速回路提升机的主电动机采用绕线型异步电动机，由于便于进行启动和调速，则向转子绕组回路接入电阻。根据我国目前的国情，按照可靠性系统的原理，对目前的电控系统进行全面的分析，同时对系统进行局部的完善和修改，并且尽量使用国内、国外的现金和新的技术成果，来形成一套比较完整的改造方案及使用的可以换代的产品。考虑到目前的经济状况，采用PLC系统取代原有的继电器逻辑控制电路，对绕线异步电机串电阻的调速系统的电路进行进一步的改善，防止内外部对控制系统的干扰。让提升机电控系统的速度图达到如图2-2所示的理想状态。图2-2 理想速度三相异步电动机转速公式为（

18、2.1）式： (2.1) 从上式可见，改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。 矿井提升机是转子串电阻调速。为确保有足够的拉力，串电阻调速属于恒转矩调速。恒转矩调速是指电机高速、低速时输出转矩一样大，即高速时输出功率大，低速时输出功率小。恒转矩的特点是，不管电机的转速快还是慢，其转矩不变。 从调速时的能耗来看，有高效调速与低效调速两种方法：高效调速的转差率不发生变化，因此没有转差损耗，如变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法。低效调速是有转差损耗的方法，如转子串电阻调速，能量就损耗在转子

19、回路中；一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加，如果调速范围不大，能量损耗是很小的。 绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。变频调速主电路如图2-3所示。图2-3 变频调速主电路2.4 安全回路安全回路用于防止和避免提升机发生意外事故。安全回路中串有很多保护触头，当提升机工作不正常时，其中任一个触头打开，就产生安全制动。主要包括通过软件和硬件设置的有关提升机连锁保护的各种重故障点，发生重故障时，具有对故障种类记忆功能。排除故障后，用

20、故障复位按钮复位，安全保护由以下几部分组成：1）主令控制器手柄零位联锁 当主令手柄处于中间零位时，零位继电器闭合可以使安全回路接通。当安全回路断开后，主令手柄必须归零，安全回路会重新接通。2）工作闸制动手柄联锁限位开关 当工作闸手柄在全抱闸位置时，其限位开关的常开触点闭合，安全回路才可以接通。3）测速断线保护 当主测速机损坏或断线时，PLC判断后实现安全保护功能。4）高压掉电保护 当高压开关柜合闸时FK触点闭合。当由于短路、过负荷、欠压、失压、司机人为紧急停车等原因而掉电时，断开安全回路。5）制动油压高保护 液压制动油压超过要求时，电接点压力表上触点闭合，相应继电器得电后断开安全回路。6)错向

21、保护 当提升机运行方向与预选方向不同时，PLC判断后安全回路断开。7）等速超速当提升机运行速度超过最大速度的15%时，PLC判断后断开安全回路。8）PLC输出安全制动继电器 当PLC判断系统发生重故障时（PLC内安全回路断开时），相应继电器失电，安全回路断开。9）减速过速保护 减速过程中，若提升机运行超速，安全回路断开。10）过卷开关 过卷开关分别装在深度指示器和井架上，当提升容器超出正常停车位0.5米时，相应的过卷开关动作，安全回路断开。11）过卷复位开关 当提升容器过卷后，若继续开车，应根据容器的过卷方向选择过卷复位开关的位置，安全回路方能重新接通，提升机只能向过卷的反方向开车。待过卷故障

22、解除后，过卷复位开关重新扳回工作位置。另外还有断轴保护、弹簧疲劳，闸瓦磨损开关、松绳保护、制动电源保护、调绳联锁等保护。安全回路部分程序如图安全回路程序（一）5-6、安全回路程序（二）5-7所示。 图5-6 安全回路程序（一）图5-7 安全回路程序（二）2.5 控制回路采用单相220V交流电源，用一接触器的常开触头来控制电源的通断。安全接触器的线圈和加速接触器都设置相交流电源，这可以用来保证某导线或者节点绝缘损坏对地短路时，安全接触器会立刻断电，从而能进行安全制动。时间继电器均采用直流220V电压。控制回路包括动力制动接触器回路、信号回路、电机正反转回路、低频制动接触器回路、转子电阻控制回路。

23、 2.5.1 信号回路提升机的信号主要来自光电编码器、井筒磁开关、深度指示。光电编码器是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用最多的传感器。深度指示器起到指示提升机容器在井筒中的位置、发出减速信号及在过卷时，切断电源并安全制动的作用。井筒磁开关用于对位置信号进行校正。两个提升容器上分别安装上磁铁，磁开关安装在井筒接近减速区的位置。当两个容器向上运动通过各自井筒的磁开关时，会产生深度指示信号，此时可以对脉冲计数值各进行一次校正，使减速阶段的计数值更加可靠及准确。通过软件编程，PLC将计数值同预置值进行比较，从而设置各种位置点，如：减速点、二级制动解除点、

24、精针投入点、2m/s限速点、各水平停车点等。在提升机的运行过程中，PLC发出不同的位置信号，并根据提升工艺完成相应的操作控制。2.5.2 电机正反转回路电机正反转回路是由线路接触器线圈各保护元件的接点、接触器线圈和方向继电器接点以及主令控制器触头组成，用来接通或者断开提升机的电源，并且可以改变其旋转的方向，实现自动运转。电机正反转回路包括手动换向回路和自动换向回路。在本电控线路中，自动换向回路不能进行自动启动和自动换向，只能使正反转接触器在停车位置时断掉电源，并且防止人员因操作错误造成的事故。自动换向回路中，有两个方向继电器，其安装在井架上的终点开关控制。当提升机反向运转结束时，容器发生碰撞，

25、则其常闭触头就会打开，常开触头就会闭合。手动回路中，常开触头则闭合，提升机只能进行正转，同时实现闭锁。反方向运行时，情况相同。无论正反转时，即使司机误操作也保证不会发生事故。2.5.3 制动回路制动回路主要包括可调闸控制以及二级制动控制。在通常状态下，可调闸控制用于调整制动器的制动力并保证司机根据需要进行调整工作制动油压，以达到对提升机的速度进行控制的目的。当提升机容器处在减速阶段时，可调闸限速控制为了保证提升机安全减速的目的会自动投入。可调闸控制主要有两部分组成：一是可调闸逻辑控制，确定是否敞闸；二是可调闸油压控制，确定敞闸大小。二级制动指当矿井提升机发生故障时进行紧急制动，那么制动油压便会

26、很快降到先前设定的某一数值，经过时间延迟后，制动器油压会很快回到零，使提升机系统全面处于制动的状态，即所谓的停车。当提升机容器靠近井口或者井底的某一位置的时候，如果发生了安全故障或者事故，提升机只能进行一级制动，制动器的油压快速的回到零，提升机系统马上处于停车状态。消除二级制动是根据提升机容器的位置而设定的。二级制动解除距离可通过调整井筒开关位置而定。2.5.4 转子电阻控制回路转子控制回路由三相电流继电器，时间继电器，中间继电器，主令控制器触头等组成。电流继电器有三个电流线圈，用来反映定子电流在启动过程中的变化，其常开接点和时间继电器相互配合，共同来调节启动过程的速度，用来实现以附加时间校正

27、为原则的自动（或手动）控制。在预备级电阻上的定子电流很小，继电器不发生动作，因此，切除预备级电阻是按时间为原则进行的。在加速阶段受受到主令控制器触头和时间继电器的触头的控制，并且可以完成以电流为主附带着延时和人工控制的加速过程。回路中还有常开触头，这些触头起到闭锁的作用，来完成顺序切除电阻。当电动机进行减速时，电动机转子中会依次加入电阻，就会使电动机的转矩下降，此时就会得到减速度。1SJ10SJ为时间继电器，用来控制加速接触器1ZJ10ZJ的延时，电流继电器常开触头控制着时间继电器，在启动的过程当中，只有当这些启动电流下降到释放值和电流继电器整定时的数值时其触头才会打开，延时继电器才会断开，如

28、果电流没有下降到规定的释放值时，那么电流继电器的触头仍然会处于闭合状态，则相应的加速接触器就没有办法切除掉电阻，因此避免了由于提前切换电阻而造成的启动电流太大的情况，由于延时继电器是直流继电器，故将交流电源经铁磁稳压器后再经桥式整流器整流，并经电容滤波后再接至各延时电器回路。9第3章 PLC控制部分设计第3章 PLC控制部分设计3.1 PLC的选型及特点合理选择PLC产品，对于提高PLC控制系统的技术经济指标起着重要作用。机型的选择主要是指在功能上如何满足自己的需要，而不浪费机器容量。PLC的选择主要包括机型选择、容量选择、输入输出模块选择、电源模块选择等几个方面。三菱FX2N系列是PLC中F

29、X家族中最先进的系列。FX2N系列有如下优点：程式执行更快、满足单个需要的大量特殊功能模块、适合世界各国不同的电源、全面补充了通信功能和最大范围的包容标准特点，因此它可以为提升机电控系统提供最大的控制能力以及灵活性。除了具有大量可以满足特殊要求的特殊功能模块外，六个基本FX2N单元中的每一个单元可扩充到256I/O。控制点数从16至256点(主单元：16/32/48/65/80/128)。高速运算：基本指令：0.08us/指令；应用指令：1.52至几百us/指令。突出的寄存器容量：FX2N系列包括8KB内置RAM寄存器，用一个寄存器盒可扩充到16KB RAM或EEPROM。所以本系统PLC选用

30、三菱FX2N。PLC的基本机构如图3-1所示。 图3-1 PLC的基本结构3.2 电控系统总体方案采用可编程控制器（PLC）、专有的电子模块和先进的网络控制技术，对提升系统的操作进行控制，对异步电动机或者交流绕线式提升机的启动、加速、等速、爬行、减速、停车和换向进行控制，同时具有对提升机的电气联锁和保护，有所要求的各种功能。PLC电控系统图如图3-2所示，系统框图如3-3所示及控制系统的接线图如图3-4所示。图3-2PLC控制电控系统图图3-3 控制系统框图图3-4 PLC控制系统接线图3.3 PLC控制系统的组成及各部分的设计3.3.1 PLC控制系统的组成PLC控制系统主要有主控柜、加速接

31、触器柜、高压换向柜、制动电源柜等部分组成，其结构框图如图3-5所示。操作台可编程序控制器（PLC）检测信号可调闸制动高压换向器制动电源柜加速接触器提升机电动机图3-5 控制系统结构框图3.3.2 PLC控制系统的设计 1）主控柜通过PLC控制各接触器、继电器的触点实现控制。各外设控制开关或传感器作为输入信号，接PLC的输入端子，其信号的工作状态被PLC调用，经逻辑、时序、微分、积分、比较、计数等程序处理后，PLC相应的输出继电器动作，控制安全继电器，信号回路、加速接触器高压换向器等外部被控对象动作，完成提升机的加速等速、减速、爬行、制动、停车、保护、信号、显示等工作过程。2）加速接触器本电控系

32、统中采用真空接触器作为切换元件，具有体积小，维护量小，控制可靠的优势，提高了整个系统运行的可靠性。真空接触器控制原理：真空接触器采用高电压大电流吸合，低电压小电流维持的工作方式，该接触器的控制是采用切换控制电压的方式达到上述的目的，吸合时因2、3被常闭触头短路，故220V直流整流后加到线圈两端，产生大的吸力使接触器KM吸合，其常闭触头打开，切断220V电压，电源滤波回路在220V作用期间是不投入的，接触器吸合后，电容接通接入电路。MY-31/300V为压敏电阻，吸收线圈产生的过电压，电容为消弧电容，且保证电流不中断，其控制原理图如下图3-6所示1000F/50VKMMY-31/300V220V

33、A1A2 0.1F/630V图3-6 真空接触器控制原理图 3）高压换向柜本换向柜主要由真空接触器构成，动力制动切换采用多断点小电流切换技术。很好的解决了用真空接触器切断直流的问题。高压换向回路：由主控柜送来的控制电压，如果是接触器控制电压，此时若未吸合，则和ZFD得电，吸合，吸合，高压电源经和加到主电动机上，使电动机正转。反之，则高压电源经由和加到主电机上，使得电动机反转。在正反向接触器之间既有电器闭锁的，又有机械闭锁，确保任何时候只能有一个接触器吸合，避免造成相间短路。 4）制动电源 电控系统动力制动电源采用结构简单，性能优良的单相桥式半控整流电路，主回路直接接到380V电源上经单相桥式整

34、流后输出，交流侧采用整流式阻容吸收过电压保护电路，每个元件上设有过电压保护装置。另外还有两只快速熔断器，串在电流输入回路中，做短路保护。 3.4 提升机PLC输入输出分配3.4.1 分配原则重要输入信号（如松绳开关、过卷开关等）直接送入主令柜PLC的输入模块或通过继电器转换后（如井筒磁开关信号）送入主令柜PLC的输入模块，主PLC的中央处理器（CPU）在接受这些信号后，会根据系统的情况及操作指令对其进行运算、控制，给出开关信号的继电器输出或模拟量信号的输出，这些不同的输出信号再分别控制不同的设备，如液压站、润滑站等。采用就近原则，如操作台的按钮、开关等直接进入从PLC进行控制；两个光电编码器分

35、别进入主PLC、从PLCFM350高速计算模块，对每一套编码器分别计数，并通过软件比较两套FM350之间的计数值，形成互为监视。若程序检测到编码器故障信号，发出报警并进入电气制动停车。3.4.2 主、从PLC输入输出分配（见附录1）3.5 PLC软件结构及设计3.5.1 软件结构可编程控制器运用的主要编程方法有：语句表(STL)和梯形图(LAD)。为了对复杂的软件进行有效的控制，我们采取了程序结构化的编程方式。程序结构化编程是把整体分成单独的部分，单独进行编程以及处理的编程方式。PLC执行程序时，反复的进行输入、运算、输出的循环处理。提升机电控系统程序框图如图3-7所示： 图3-7提升机电控系

36、统程序框图3.5.2 结构化梯形图程序编制根据附录2所叙述的PLC与各继电器的对应关系，将继电器电路图“翻译”成对应的“准梯形图”，再根据梯形图的编程规则将“准梯形图”转换成结构合理的梯形图。梯形图功能： OB1主调程序FC0Control counter module FM350CNT_CTRLFC1Read diagnostic data DIAG_INFFC2安全保护 AC_CIRCUITFC3辅助回路、换相回路RELAY_CIRCUITFC4加速回路、低频回路 ROTOR_CIRCUITFC5读编码器、深度计算 READ_FM350FC6测速回路 V_ RELAY_CIRCUITFC7

37、可调闸输入 AI_READFC8编码器行程保护SOFT_RELAYFC9可调闸闭环SOFT_VGFC10可调闸输出AO_OUT 3.5.3 系统程序操作 在半自动工作方式下，当信号工发过开车信号后，PLC 根据上次开车的状态自动确定本次开车的方向，完成方向选择（正向还是反向）。司机根据选定的方向控制主令手柄的位置或开车方向按钮，确定开车方向，提升机敞闸、自动加速和等速运行。当提升容器运行到减速点时，井筒开关、从光电轴编码器来的位置信号（两路）同时发出减速信号。这三重减速点确保提升机可靠的减速，增加了系统的安全可靠性程度。根据给定的速度图，提升机减速、爬行后准确停车。1）辅机起动辅机起动程序主要

38、用于控制润滑油泵的起动、液压油泵的起动、动力制动装置以及冷却风机等装置的启动等。各辅机起动完毕后，作为开车准备的一个条件。2）开车准备该程序判断正常开车的条件是否已经具备，其中包括：操作电源是否闭合、辅机是否起动、主令手柄和制动手柄是否在零位、上次提升过程中有无影响本次开车的一次提升故障（如制动油温过高、润滑油温过高、润滑油压力过高或过低等）、动力制动电源是否合上等等。当上述条件均正常后发出开车准备就绪信号，该开车准备就绪信号作为安全回路接通的一个条件。3）安全回路主要包括通过硬件和软件设置的有关提升机联锁保护的各种重故障点。发生重故障时，具有对故障种类记忆功能。排除故障后，用故障复位按钮复位

39、。4）系统的保护及联锁安全制动时首先切除电动机主回路电源，进行必要的电气制动，工作闸继电器及制动油泵等控制回路断电，安全制动阀断电，实现提升机制动。提升机正反向高压真空换向接触器具有机械和电气联锁。电气联锁是通过反向真空接触器线圈回路中串接正向真空接触器常闭触点或者在正向真空接触器线圈回路中串接了反向真空接触器常闭触点来实现的，保证了在一个方向的接触器接通时，而另外方向的接触器不能得电。同样，机械联锁装置也保证了两个真空换向接触器不能同时得电。当提升过程中发生润滑油压力过高、过低；润滑站滤油器油温过高或者堵塞；液压站滤油器油温高或堵塞等轻故障时，系统同意本次提升完毕。当故障解除后才能进行下次动

40、作。当提升机由于故障而造成的中途停车使提升容器处于减速时，排除故障点后可以按上次所选择的方向运动，并且只能以低的速度开车；如果容器不在减速段并且系统处于正常时，井口发开车信号后，允许司机高速运行。停电时，提升机的二级制动及后备保护由PLC来完成。 5）方向选择方向选择程序框图如图3-8所示：图3-8方向选择程序框图方向选择程序的主要作用是确定本次开车的预选方向。提升方向的选择以主提升容器（西勾罐笼）运行方向为准，主提升容器（西勾罐笼）向上运行为正向，向下运行为反向。就该提升机控制工艺来讲，方向选择有以下两种形式： 手动选向：提升容器停在中间位置时需开车时司机人为手动选择方向。自动选向：升容器停

41、在停车点位置时控制系统自动确定下次开车方向。6）开车方向提升机的起动和运行操作由开车方向决定。在开车方向回路中包含有如下联锁（以正向开车为例）：安全回路吸合；上次开车没有上过卷；方向选择为正向；信号工已发出信号，且系统同意接收开车信号；各辅机已启动；司机将主令手柄推向正向开车位置；其它各种联锁正常。开车方向程序块框图如图3-9所示：图3-9开车方向程序块框图3.6 提升机调速系统程序因为继电器工作于高压状态，触点闭合时会有高压电弧产生，因此需要做消弧处理，串电阻调速消弧处理程序如图3-10所示： 图3-10 串电阻调速消弧程序图3-11为串电阻调速程序：图3-11 串电阻调速程序45总 结总

42、结毕业设计是大学教育的最后一环，也是培养学生综合应用所学知识进行实践的重要环节，是检验学生将理论应用到实际中的重要手段，也是培养学生思维能力，创造能力，新技术、新工艺、新材料、新界件的应用能力，以及实际动手能力。 通过这次的毕业设计，我了解了井下提升机的系统工作原理，熟悉了井下提升机PLC系统的设计步骤，锻炼了我的实际动手能力，培养了自己独立设计能力。此次设计是对我所学专业知识和专业基础知识的一次实际检验和加深，同时也是即将走向工作岗位前的一次热身。由于作者理论水平和工作经验有限，文章一定存在着缺点和不足，恳请各位老师、同学批评指正。这次的毕业设计收获很多，例如学会了独立的进行资料查询，掌握了

43、如何高效的使用各种参考书籍和专业网站，懂得了许多经验公式的获得都是前人不懈努力的结果 此次毕业设计也暴露了我自己专业基础知识的不足之处。例如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解等等。这次实践是对我三年所学专业知识的一次大检阅，使我明白自己的知识还很浅薄，在即将毕业的同时也明白了人生的学习才刚刚开始，以后更应该在工作中努力学习加强自己的能力。 致 谢 致 谢 衷心感谢我的导师*老师，本文的设计工作是在老师的悉心指导和精心教诲下完成的。从论文选题、方案制定、理论分心到最后完稿，老师付出了大量的心血和汗水。老师科学严谨的治学态度和对我的谆谆教导，就是一盏明灯，照亮我前进的方向，让我在学习生活中

44、都受益匪浅。值此论文完成之际，向您致以最深的感谢。同时也要感谢在设计中帮助过我的老师和同学，是他们帮我清除了设计中的遇到的障碍。在此我要表示十分的感谢。以后在社会上我一定努力工作，不辜负他们给予我的知识和对我的寄予的厚望。最后，感谢百忙中抽出时间对我的论文进行评审的专家教授，对他们的付出表示深深的谢意！参考文献参考文献 1 陈维健. 矿山运输与提升设备. 中国矿业大学出版社.20012 张毅刚. 单片机原理及应用. 高等教育出版社.20033 梁森. 自动检测技术及应用. 机械工业出版社.2006.4 来清民. 传感器与单片机接口及实例. 北京航空航天大学出版社.20045 王志宏. 单片机与

45、PC机的串口通讯. 现代电子技术. 2000年第119期. 6 Correa,J.M.,Hutto, E.D., A fuzzy-controlled pulse density modulation strategy for a series resonant inverter,with wide load rangeC,Power Electronics Specialist conference,2003.PESC 03,2003 IEEE 34th,Annual.Vol4,15-19June2003,1650-16557 王向阳，陈超伟.基于工控机的矿井提升机电控系统J.中州煤炭.20

46、08年第5期：第24页.8 Benjamin C.Kuo. Automatic Control SystemJ. Prentice-Hall，Inc.1975. 9 杨兴瑶电动机调速的原理及系统M水利电力出版社，200410 卢燕矿井提升机电力拖动与控制M北京：冶金工业出版社，200111 陈立定电气控制与可编程序控制器的原理及应用M北京：机械工业出版社，200412 李向东.电气控制与PLC. 北京: 机械工业出版社，2005.213 陈建明.电气控制与PLC应用. 北京: 电子工业出版社，2006.814 李长久.PLC原理及应用. 北京: 机械工业出版社，2006.915 廖常初主编.P

47、LC基础及应用.第2版.北京: 机械工业出版社,2008附 录 附 录 附录1 提升机PLC输入输出分配主PLC输入输出分配如表：模板序号端口序号作 用地址号CPU313C16DI/16DODI+0DI20上二级制动解除I124.0DI21下二级制动解除I124.1DI22减速点I124.2DI23备 用I124.3DI24断轴检测开点I124.4DI25断轴检测闭点I124.5DI26开车信号I124.6DI27轻故障I124.7CPU313C16DI/16DODI+1DI30安全回路I125.0DI31转子控制检测I125.1DI32备用I125.2DI33油压过高I125.3DI34闸瓦

48、磨损I125.4DI35备用I125.5DI36松绳保护I125.6DI37备用I125.7CPU313C8DIDI+2DI10正向高压接触器吸合I126.0DI11反向高压接触器吸合I126.1DI12线路高压接触器吸合I126.2DI13制动换向器吸合I126.3DI14制动接触器吸合I126.4DI15真空漏气/缺相I126.5DI16液压站电机接触器吸合I126.6DI17润滑站电机接触器吸合I126.732XDIDI40脚踏开关I4.0DI41闸把零位I4.1DI42主令零位I4.2DI43主令正向I4.3DI44主令反向I4.4DI45主令切1JCI4.5DI46上信号 I4.6D

49、I47下信号 I4.732XDIDI50光隔E1.1上减速开关I5.0DI51光隔E1.2下减速开关I5.1DI52光隔E1.3上定点开关I5.2DI53光隔E1.4下定点开关I5.3DI54光隔E1.5上停车开关I5.4DI55光隔E1.6 下停车开关I5.5DI56光隔E1.7上过卷开关I5.6DI57光隔E1.8下过卷开关I5.732XDIDI60备用I6.0DI61备用I6.1DI62备用I6.2DI63备用I6.3DI64备用I6.4DI65备用I6.5DI66备用I6.6DI67备用I6.732XDIDI70备用I7.0DI71备用I7.1DI72备用I7.2DI73备用I7.3D

50、I74备用I7.4DI75备用I7.5DI76备用I7.6DI77备用I7.7CPU313C16DI/16DODO+0DO0 二级制动控制Q124.0DO1备用Q124.1DO2备用Q124.2DO3 备用Q124.3DO4软件安全回路Q124.4DO5正转控制Q124.5DO6反转控制Q124.6DO7工作闸Q124.7CPU313C16DI/16DODO+1DO10切1段电阻Q125.0DO11切2段电阻Q125.1DO12切3段电阻Q125.2DO13切4段电阻Q125.3DO14切5段电阻Q125.4DO15切6段电阻Q125.5DO16切7段电阻Q125.6DO17切8段电阻Q125.732XDODO20备用Q20.0DO21备用Q20.1DO22备用Q20.2DO23制动控制Q20.3DO24备用Q20.4DO25备用Q20.5DO26备用Q20.6DO27备用Q20.732XDODO30正向运行（正向=1）Q21.0DO31反向运行（反向=1）Q21.1DO32减速点（减速段内=0）Q21.2DO33工作闸（松闸=1）Q21.3DO34备用Q21.4DO35备用Q21.5DO36备