矿井提升机的PLC设计(有CAD图)

TOC\o"1-5"\h\z摘要IAbstractII操纵单元大体原理4操纵系统整体设计6可编程操纵器（PLC）介绍7PLC的大体特点7PLC的大体结构8PLC的工作原理9可编程操纵器的编程语言10变频器介绍11变频调速大体原理11变频器按中间直流环节方式分类13旋转编码器的选型及接线方式17操纵程序流程图24系统操纵程序梯形图25触摸屏概述27触摸屏在工业操纵中的应用27PWS—3261触屏简介28触摸屏在矿井提升机操纵系统中的应用28参考文献31致谢33PLC操纵器342.电源35操纵器输入354.输入隔离借口36操纵器输出36.输出隔离接口36.扩展线36PLCCONTROLLERS37PROGRAMMINGAPLCCONTROLLER37POWERSUPPLY38PLCCONTROLLERINPUTS38INPUTADJUSTMENGINTERFACE39PLCCONTROLLEROUTPUT39OUTOUTADJUSTMENTINTERFACE40EXTENSIONLINES40第1章绪论国内外矿井提升机研究现状与进展趋势矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械，普遍用于煤矿的竖井、斜井，是生产运输的要紧工具。在煤炭生产中提升机担负着提升煤炭、矸石、下放材料、起落人员和设备的任务，是联系井上与井下的要紧途径，素有矿井“咽喉”之称。提升机运行的平安靠得住性不仅直接阻碍整个矿井的生产能力，阻碍整个矿山的经济效益，而且还涉及到井下工作人员的生命平安。因此，改造并研制新型的平安靠得住又节省能源的矿井提升机电控系统是煤矿平安生产的一项重要课题。前些年我国提升机90％以上采纳交流绕线式异步电动机的拖动方式，提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速，转子串电阻调速方式很不经济，低速特性很软，稳固性差，利用寿命短，无法实现精准操纵。随着运算机操纵技术及电力电子的进展，采纳先进的运算机及辅助操纵技术实现矿井提升机电气操纵系统，已成为势在必行的方向。而用PLC、高压变频器改造传统的提升机电控系统是一条适合我国国情的道路。矿山多中段提升竖井，一样都是副井或混合井，其提升任务繁重,作业种类复杂，半途停泊频繁。因此，需要一个高度平安靠得住、功能完善,由可编程序操纵器(programmableLogicacontrolt简称PLC)为操纵核心的提升信号系统。国内多数矿山的竖井提升信号系统，一样由各类操纵继电器和主令开关组成，且多为20世纪50年代的仿苏产品。它的突出特点是用“点信号”(即电铃振响或指示灯明灭的次数)来代表各类提升信号。例如有的公司以一长点表示要罐,一长两短表示上行，一长三短表示下行，两短表示提物，三短表示提人等等。各提升中段发出的点信号直接传递到井口总信号房，再由井口总信号工转发到提升机房。这种系统信号简练,操作方便,快慢自如，连年来已沿用成习，尽管各单位点信号的组合方式有所不同，但原理是相同的。尽管这种信号系统结构简单、操作方便,但存在如下缺点：(1由于无法保留和复现点数,因此信号识别全凭操作者的听觉和视觉，容易造成信号的误认和误传,因信号的误认和误传而致使的提升事故不足为奇。(2信号之间、信号系统与提升机电控系统之间没有联锁，井口总信号工和司机的操作不受制约，很容易因误操作而引发事故。(3)声光信号一瞬即逝，无据可查，一旦发生事故，给事故分析带来困难,很难找出真正的事故缘故，致使同类事故重复发生。(4)由于信号稍纵即逝，操作人员的精力必需高度集中，加重了工人的负担。70年代，国外将可编程操纵器应用于提升机操纵；80年代初，运算机又被用于提升杌的监视和治理。运算机和PLC的应用，使提升机的操纵显现了崭新的面貌，其自动化水平、平安、靠得住性都达到了一饼新的高度．也是在80年代晶闸管交-交变频的转差功率不变型调速系统应用在矿井提升机上，开辟了提升机的节能时期。但就自动化程度而言，目前世界上最先进的提升设备电控系统应该是瑞典的北方基律纳铁矿，11台大型提升设备，由两个人监控即可。集散操纵在国外已经普遍应用。可见，矿井提升机的综合自动化和智能化程度已达到很高水平而且正在慢慢提高．矿井提升机调速系统经历了转差功率消耗型调速系统,晶闸管为代表的直流调速系统及20世纪80年代后期的交—交变频调速系统。最近几年来,随着电力电子技术、运算机技术、大规模集成电路和现代操纵理论的进一步进展和完善把PLC和变频器运用于矿井提升机将会成为尔后提升机操纵系统的主流。目前，在国产矿井提升机操纵系统中，PLC要紧用于处置开关、以替代老式提升机操纵系统中众多的继电器、接触器、复杂的连线和信号显示系统,而涉及到提升机平安运行的制动系统中的模拟,和自动调剂进程,大多仍是通过用半导体器件、运算放大器等可调闸和可控硅动力制动的一般电子模式来处置。利用进程中常常会显现琴点漂移、电子元件损坏,而且存在维修难,新调试难、靠得住性差等缺点,因此使提升机电控系统的靠得住性降低。针对上述问题,深切研究用户操纵矿井提升机操纵系统是超级必要的。课题研究目的和意义矿井提升机是煤矿、有色金属矿生产进程中的重要设备，提升机的平安靠得住及有效的高速运行直接关系到企业的生产状况和经济效益。随着矿井提升系统自动化，改善系统性能，提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。目前我国的大型矿井提升机的电气传动系统要紧采纳晶闸管变流器直流电动机传动系统及同步电机矢量操纵变频传动系统。这两种系统多数采纳数字操纵方式实现高效率、高自动化、准确制动和定位、高靠得住性，但造价昂贵。而中小型的矿井提升机那么多采纳TDK电控系统。这种系统设备简单，但速度操纵性能差，能耗大、电路复杂、靠得住性低，易阻碍生产效益。将PLC与变频器结合应用于矿井提升机，能够改善其速度操纵性能，排除串电阻器造成的能耗，简化操纵电路，提高精度降低故障率。这也是矿井提升机电气传动系统的进展方向，前景十分广漠。自动操纵技术、通信技术、网络技术在矿产行业中的应用极大地提高了矿业生产的产量、平安性、企业的自动化和治理水平。另外，作为能源工业尤其是煤炭工业企业构建煤炭企业网Intranet对提高其生产效率、效益，增强企业活力具有十分重要的作用。采纳当前世界上先进的工业运算机、现场总线和自动化技术，依照结构标准化、产品系列化、性能现代化、体积小型化的原那么，研制适合生产需要的网络化矿井提升机电控设备是进行设备改造和新建矿井设备选型的理想选择，也是矿井提升机电控系统实现综合自动化的关键一步，对企业乃至整个矿山行业有着重大阻碍。课题研究内容本课题需设计出操纵速度性能好、能耗低、高精度的矿井提升机操纵系统，该系统采纳PLC操纵，要紧包括正反转操纵、正转点动操纵、反转点动操纵，过卷、过载、松绳报警和故障处置，与变频器配合提高操纵速度性能。PLC操纵任务和进程可被分解为许多子任务和子进程，通过对各个子任务和子进程进行模块设计、功能说明。PLC应用于矿井提升集中提高矿井提升机的效率与平安性。研究的具体内容包括：（1）分析矿井提升机系统的特点及性能要求。（2）操纵系统设计。包括硬件设计，PLC的选择，变频器的选择，软件设计，变成方式。（3）对编写好的编译程序进行实际调试并仿真。第2章系统操纵方案设计操纵单元大体原理在我国传统的提升机设备中，普遍利用TKD系统，这种操纵系统是采纳继电器有触点的逻辑操纵，以磁放大器为核心组成模拟量闭环调剂。在继电器操纵系统中，要完成一个操纵任务，支配操纵系统工作的“程序”是由各分立元件（继电器、接触器、电子元件等）用导线连接起来加以实现的，如此的操纵系统称为接线程序操纵系统。在接线程序操纵系统中，操纵程序的修改必需通过改变接线来实现。如下图是一个继电器操纵系统。它是由继电器、接触器用导线连接起来以实现操纵程序的，其输入对输出的操纵通过接线程序来实现，输入设备（按钮、行程开关、限位开关、传感器等）用以向系统送入操纵信号。输出设备（接触器、电磁阀等执行元件）用以操纵生产机械和生产进程中的各类被控对象（电动机、电炉、电磁阀门等）。图继电器操纵系统框图几十年来，这种操纵系统由于受元件水平的限制而存在着缺点，突出表此刻：利用大量继电器、接触器及其它分立电子元件，系统体积大，运行噪声大，功耗高，接线复杂，故障率高，工作稳固性和靠得住性差，操纵速度慢，操纵精度差，功能改变难度大，利用寿命短；在启动进程中，由于罐笼的实际载重量不同，实际的加速进程并非依照预定的设计参数运行，常常显现停车不准确乃至提早停车现象；采纳磁放大器做调剂操纵，稳固性差，线性度差，调速精度很难保证；系统平安爱惜环节不全面，工作不靠得住，故障显示不直观，分析查找故障难度大，缺乏运行参数显示功能；调速性能差，机械冲击大，人员搭车舒适性差。这些不足主若是因为采纳继电器操纵方式造成的，在这种操纵方式下继续改善的余地不大。若是对该竖井提升机电控系统进行技术改造，那么需要改变操纵策略，采纳今世高新有效技术来操纵，使之成为平安、靠得住、高效率、自动化程度高的电控系统。可编程序逻辑操纵器(Programmablelogiccontroller),简称PLC,PLC技术是现代工业自动化的重要手腕，由它组成的操纵系统逻辑操纵由PLC通过软件编程实现，柔性强，操纵功能多，操纵线路大大简化；PLC的输入/输出回路均带有光电隔离等抗干扰和过载爱惜方法,程序运行为循环扫描工作方式,且有故障检测及诊断程序,靠得住性极高。PLC操纵系统结构为模块化结构，保护改换方便，并可显示故障类型。图为可编程操纵器操纵系统。其输入设备和输出设备与继电器操纵系统相同,但它们是直接接到可编程序操纵器的输入端和输出端的。操纵程序是通过一个编程器写到可编程操纵器的程序存储器中。每一个程序语句确信了一个顺序,运行时依次读取存储器中的程序语句,对它们的内容进行说明并加以执行,执行结果用以接通输出设备,操纵被控对象工作。在存储程序操纵系统中,操纵程序的修改不需要通过改变操纵器内部的接线(即硬件),而只需通过编程器改变程序存储器中某些语句的内容。被控制的机械设备或生产过程图可编程操纵器操纵进程系统框图可编程逻辑操纵器因为其具有高靠得住性和软件可编程的优势,在现代操纵中愈来愈普遍的应用。关于一样提升机电控系统来讲，采纳一套中小容量的PLC即可知足要求，其价钱也不高。如下图，若是采纳PLC技术对TKD电控系统进行改造，把原先由各类电器通过连线而实现的逻辑操纵改由PLC通过软件编程实现，那么操纵线路将大大简化，设备体积、设备维修量将大大减小,抗干扰能力将大大增强,工作靠得住性将大大提高,工艺改变时只需要改变操纵程序即可。改造时维持原有的操作方式、按钮、开关、主令操纵器作用不变,那么用户利用起来将超级方便,不需要适应期。同时能够利用PLC的高速计数功能、网络通信功能、故障检测及诊断功能、信号显示功能等来增加一些新的操纵功能,平安性将大大提高,运行将加倍平稳、准确,完全能够知足矿山生产的苛刻要求,而且投资相对较少,性价比较高,具有很强的有效价值。

操纵系统整体设计AC380基于PLC的矿井提升机变频调速操纵系统由动力装置、液压站、变频器、操作台和操纵监视系统组成，其系统框图如下图：AC380上位机监测系统A旋转编码器操作台减速器A旋转编码器操作台减速器图操纵系统框图系统框图中各部份功能如下：动力装置：包括主电机、减速器、卷筒、制动器和底座，完成人、物料的运输任务。主电机通过减速器向卷筒提供牵引所需的动力。关于矿井提升机如此的大型机械来讲，在电机离开电源后，由于运行惯性较大，往往要通过一段时刻才能停止转动，这将阻碍生产效率，乃至要挟到生产人员的生命平安和物料的运输。因此必需在系统里加入制动器，幸免产生“蠕动”现象，从而保证运输的人和物料的平安。液压站：为提升机提供制动力，停车时先通过液压站给卷筒施加机械制动力，再取消直流制动力；提升机起动时，先对电机施加直流制动，再松开机械抱闸，避免溜车，以保证系统平安靠得住地工作。变频器：是动力站的能量供给单元，通过它可将输入工频电能转换成频率可调的电能提供给交流电动机，以达到操纵交流电动机转速的目的。操作台：操作台设置两个手柄，别离用于速度辅助给定及制动力给定。它是整个矿井提升机运输系统的操纵核心，通过它能够设定系统的工作方式和操纵方式，能够发布系统的各类操纵命令，以实现对提升机启动、加速、平稳运行、减速、停车和紧急制动等各类操纵功能。操纵监视系统：是操作人员和操纵系统及运输系统之间的桥梁，它能够在线监测提升机运输系统的各类工作参数、工作状态、故障参数和故障状态。提升进程监视与平安回路一样，是现代提升机操纵的重要环节。提升进程采纳微机要紧完成如下参数的监视：提升进程中各工况参数（如速度、电流）监视；各要紧设备运行状态监视；各传感器（如位置开关、停车开关）信号的监视。使各类故障在显现之前就得以处置，避免事故的发生，并对各被监视参数进行存储、保留或打印输出。乃至与上位机联网，归并于矿井监测系统中。系统框图顶用旋转编码器来测试电机的转速。操纵系统工作原理：当司机听到开车信号时，按下启动按钮，PLC操纵将380V动力电源接入变频器。再松开液压制动闸并将主令操纵器推到正向（或反向），提升机开始运行。在提升进程中，操纵提升机运行的主速度给定S形速度曲线由PLC编程产生，通过A/D转换，由模拟量输出口输出，以驱动变频器工作；对变频器输出频率的调整操纵，也可依照现场的工况需要，由操作台速度操纵手柄以辅助给定的方式进行操纵。旋转编码器能够检测主电动机的转速，并将此信号传送给可编程操纵器，PLC通过该信号能够累计计算提升机的速度及行走距离，监视器能够不时显示提升机速度和位置。可编程操纵器810介绍可编程操纵器是以微处置器为基础，综合了运算机技术、半导体集成技术、自动操纵技术、数字技术和通信网络技术进展起来的一种通用工业自动操纵装置。它面向操纵进程、面向用户、适应工业环境、操作方便、靠得住性高，成为现代工业操纵的三大支柱（PLC、机械人和CAD/CAM）之一。PLC操纵技术代表着当前程序操纵的先进水平，PLC装置已成为自动化系统的大体装置。PLC的大体特点可编程操纵器（PLC）的诞生给工业操纵带来革命性的飞跃，与传统的继电器操纵相较有着突出的特点：(1)灵活性、通用性强继电器操纵系统若是工艺要求稍有转变，操纵电路必需随之作相应的变更，所有布线和操纵柜极有可能从头设计，耗时且费力但是是利用存储在机内的程序实现各类操纵功能的。因此当工艺进程改变时，只需修改程序即可，外部接线改动极小，乃至能够没必要改动，其灵活性和通用性是继电器操纵电路无法比拟的。(2)靠得住性高，抗干扰能力强继电器操纵系统中，由于器件的老化、脱焊、触点的抖动和触点电弧等现象是不可幸免的，大大降低了系统的靠得住性。而在操纵系统中，大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的，加上在硬件和软件方面都采取了强有力的方法，使产品具有极高的靠得住性和抗干扰能力能够直接安装在工业现场稳固地工作。PLC在硬件方面采取电磁屏蔽、光电隔离、多级滤波等方法在软件方面采取警戒时钟、故障诊断、自动恢复等方法，并利用后备电池对程序和数据进行爱惜,因此被称为“专为适应恶劣的工业环境而设计的运算机”。(3)编程简单，利用方便PLC采纳面向进程，面向问题的“自然语言”编程方式，直观易懂，要紧采纳梯形图和语句表编写程序，使得广大电气技术人员更易接纳和明白得。同时设计人员也可依照自己的喜好和实际应用的要求选择其他编程语言。标准是编程语言的标准，除梯形图和语句表之外，还存在顺序流程图、结构化文本和功能块图三种编程语言的表达方式。一个程序的不同部份可用任何一种语言来描述，支持复杂的顺序操作功能处置和数据结构。(4)功能壮大，可扩展PLC的要紧功能包括开关量的逻辑操纵、模拟量操纵部份还具有操纵或模糊操纵功能、数字量智能操纵、数据搜集和监控、通信、联网及集散操纵等功能。PLC的功能扩展也极为方便，硬件配置相当灵活，依照操纵要求的改变，能够随时变更特殊功能单元的种类和个数，再相应修改用户程序就能够够达到变换和增加操纵功能的目的。PLC的大体结构PLC实质是一种专用于工业操纵的运算机，其硬件结构大体上与微型运算机相同，如下图：图PLC的大体结构图PLC的工作原理整个扫描进程分为内部处置、通信操作、程序输入处置、程序执行、程序输出几个时期，全进程扫描一次所需要的时刻称为扫描周期。内部处置时期，PLC检查CPU模块的硬件是不是正常，复位监视按时器等。在通信效劳时期，PLC与一些智能模块通信、响应编程器键入的命令、更新编程器的显示内容等。当PLC处于停止(STOP)状态时，只进行内部处置和通信操作效劳等内容。在PLC处于运行(RUN)状态时，从内部处置、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。(1)输入处置也叫输入采样。在现在期，顺序读入所有输入端子的通电断状态，并将读入的信息存入内存中所对应的映像寄放器。在此输入映像寄放器被刷新。接着进入程序执行时期，在程序执行时，输入映像寄放器与外界隔离，即便输入信号发生转变，其映象寄放器的内容可不能发生改变，只有在下一个扫描周期的输入处置时期才能被读入信息。(2)程序执行依照PLC梯形图程序扫描原那么，按先左右后上下的步序，逐句扫描，执行程序。但碰到程序跳转指令时那么依照跳转条件是不是知足决定程序的跳转地址。用户程序涉及到输入输出状态时，PLC输出映像寄放器中读出上一时期采入的对应输入端子状态。依照用户程序进行逻辑运算，运算结果再存入有关器件寄放器中，对每一个器件而言，器件映像寄放器中所存的内容，会随着程序执行进程而转变。(3)输出处置程序执行完毕后，将输出映像寄放器，既器件映像寄放器中的寄放器状态。在输出处置时期转存到输出锁存器，通过隔离电路驱动功率放大电路，使输出端子向外界输出操纵信号，驱动外部负载。扫描周期是PLC一个很重要的指标，小型PLC的扫描周期一样为十几毫秒到几十毫秒。PLC的扫描时刻取决于扫描速度和用户程序的长短，毫秒级的扫描时刻关于一样工业常是能够同意的，PLC的响应滞后是许诺的。可是对某些I/O快速响应的设备，那么应采取相应的处置方法。如选用高速CPU，提高扫描速度，采纳快速响应模块、高速计数器模块和不同的中断处置等方法减少滞后时刻。阻碍I/O滞后的要紧缘故有：输入滤波器的惯性、输出继电器接点的惯性、程序执行的时刻、程序设计不妥的附加阻碍等。对用户来讲选择一个PLC，合理的编制程序是缩短响应的关键。2.3.4可编程操纵器的编程语言PLC是一种工业操纵运算机，不仅有硬件，软件也必不可少，目前PLC经常使用的编程语言有四种：梯形图编程语言，指令语句表语言，功能图编程语言，高级编程功能语言。其中梯形图语言形象直观，类似电气操纵系统中继电器操纵电路图，逻辑关系明显；指令语句表编程语言尽管不如梯形图编程语言直观，但有键入方便的特点；功能图编程语言和高级编程语言需要比较多的硬件设备，工程当中特殊场合下不是常经常使用到。以下重点介绍梯形图语言编程。梯形图语言沿袭了继电器操纵电路的形式，梯形图编程语言是在电气操纵系统中经常使用的继电器，接触器逻辑操纵基础上简化了符号演变而来的，形象，直观、有效，电气技术人员容易同意，是目前用的最多的一种PLC编程语言。PLC梯形图中的继电器、按时器、计数器不是物理继电器，物理按时器和物理计数器，这些器件事实上是存储器的存储器位，又称软器件。相应为“1”状态，表示继电器线圈通电或常开接点闭合或常闭接点断开。PLC的梯形图是形象化的编程语言，梯形图左右两头的母线是不接任何电源的。梯形图中并无真实的物理电流流动，而仅仅是概念电流(虚电流)，或称假想电流。把PLC梯形图中左侧母线假想为电源相线，把右边母线假想为电源地线。假想电流是执行用户程序时知足输出执行条件的形象明白得。PLC梯形图中每一个网络有多个梯形组成，每一个梯级有一个或几个支路组成。变频器介绍变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能操纵装置。咱们此刻利用的变频器要紧采纳交一直一交方式(VVVF变频或矢量操纵变频)，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压都可操纵的交流电源以供给电动机。变频器的电路一样由整流、中间直流环节、逆变和操纵4个部份组成。整流部份为三相桥式不可控整流器，逆变部份为IGBT三相桥式逆变器，且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能缓和冲无功功率。变频调速大体原理异步电机的VVVF调速系统一样简称变频调速系统。由于在变频调速时转差功率不变，在各类异步电机调速系统中效率较高，同时性能也最好，故是交流调速的要紧进展方向。交流调速系统的操纵量最大体上是转矩、速度、位置，依照不同的用途适当组合可组成各类闭环系统。异步电动机定子对称的三相绕组中通入对称的三相交流电，在电机气隙内会产生一个旋转磁场，其旋转速度为同步转速：60f1n=0p式中fl一定子绕组电源频率；P—电机磁极对数。异步电动机转差率：n-ns-n060f1n-n(1-s)(1-s)0p由上式可知，异步电动机调速方式有如下几种：变同步转速n0：变极p、变频fl。变转差率s：定子调压、转子串电阻、电磁转差聚散器、串极调速。由电机学可知，转差功率：P=Sxp=pSemCu2式中Pem一电磁功率；PCu2一转子铜耗。由式可知，变频调速与变极调速为转差功率不变型不论其转速高低，转差功率消耗大体不变，因此调速效率为最高。在变频调速领域，异步电机的操纵方式多种多样，但从转矩的响应性和过渡特性来看，变频调速的操纵方式分为以下几种：(1)V压操纵V压操纵是交流电机最简单的一种操纵方式，通过操纵进程中始终维持V用为常数，来保证转子磁通的恒定。但是V压操纵是一种开环的操纵方式，速度动态特性较差，电机转矩利用率低，操纵参数(如加/减速度等)还需要依照负载的不同来进行相应的调整，专门是低速时由于定子电阻和逆变器等器件开关延时的存在，系统可能会发生不稳固现象。这种操纵方式多用于调速精度不高的场所。(2)转差频率操纵转差频率操纵是检测异步电动机的转速，对转差频率采取闭环操纵。与V用操纵相较，调速精度要求较高，且系统容易稳固，即能在宽广的调速范围内，将电动机的转矩、功率因数及效率操纵在最正确状态。可是采纳此法的电动机调速系统只能是单机运行，同时转差频率操纵未能实施对电机瞬时转矩的闭环操纵，尽管这种系统的静态精度较高，但由于快速性较差，故适用于对响应的快速性要求不高的系统。(3)矢量操纵矢量操纵是一种成立在转子磁链定向的基础上，通过一系列的坐标变换，实现电机定子电流转矩分量和磁通分量的解藕的操纵方式，能够将作为操纵对象的感应电机看成直流电机来进行操纵，实现对瞬时转矩的操纵。目前，有效中多采纳转差频率矢量操纵，由于其没有实现直接磁通的闭环操纵，无需检测出磁通，因此容易实现。可是其操纵器的设计在某种程度上依托于电机的参数，为了减少操纵上对电机参数的灵敏性，已经提出了许多参数辨识、参数补偿和参数自适应方案，收到了较好的成效。(4)直接转矩操纵直接转矩操纵(DTC)也是一种转矩闭环操纵方式，其克服了坐标变换和解祸运算的复杂性，直接对转矩进行操纵，通过转矩误差、磁通操纵误差，按必然的原那么选择逆变器开关状态，操纵施加在定子端的三相电压，调剂电机的转速和输出功率，达到操纵电机转速的目的。由于DTC直接着眼于转矩操纵，对转子参数转变表现为状态干扰而非参数干扰，DTC方式比矢量操纵方式具有较高的鲁棒性。可是DTC也存在不足的地方，其最大的困难就在于低速性能不睬想。异步电动机用变频器传动的方块图，如下图，变频器由变流器、滑腻电路、逆变器、操纵器四大部份组成，变流器将交流电变成直流电，滑腻电路将此直流电滑腻后，由逆变器将它变换为频率可调的交流电，向电动机提供电压、电流和频率。图变频器的大体结构变频器按中间直流环节方式分类(1)电流型变频器当交－直－交变压变频装置的中间直流环节采纳大电感滤波时，直流电流波形比较平直，因此电源内阻抗专门大，对负载来讲大体上是一个电流源，输出交流电流是矩形波或阶梯波，这种变频装置叫做电流源型变频器。有的交－交变频装置用电抗器将输出电流强制变成矩形波或阶梯波，具有电流源的性质，它也是电流源型变频器。这种电流源型变频器，其逆变器中的晶闸管每一个周期工作1200，属于1200导电型。电流源型变频器一个突出的优势是当电动机处于再生状态时，反馈到直流侧的再生电能能够方便的回馈到交流电网，不需要主回路中附加任何设备，只要利用网侧的可逆变流器改变其输出电压极性即可，这种电流型变频器有制动发电能力，又能设置电流环提高承载能力，适合需要快速减速和调速范围宽的场合，适配大功率电机，国内单机容量可达12000kw，国外达数万千瓦级。(2)电压型变频器在交－直－交变压变频装置中，当中间直流环节采纳大电容滤波时，直流电压波形比较平直，在理想情形下是一个内阻抗为零的恒压源，输出交流电压是矩形波或阶梯波，这种变频装置叫做电压源型变频器。一样的交－直－交变压变频装置尽管没有滤波电容，但供电电源的低阻抗使它具有电压源的性质，也属于电压源型变频器。对负载电动机而言，变频器是一个交流电压源，在不超过电压容量的情形下能够驱动多台电动机并联运行，具有不选择负载的通用性。中小功率变频器通常采纳电容滤波即电压型变频器。逆变器开关器件己由晶闸管（SCR）、功率晶体管（GTR），进展到绝缘栅双极型晶体管（IGBT）,以至智能型功率模块（IPM）,集成门极换流晶闸管（IGCT）本章小结本章要紧进行了继电器操纵系统和可编程操纵器操纵系统的的功能特点对照，突出可编程操纵器的优越性能，并对可编程操纵器和变频器的优势和工作原理作了说明，详细分析可编程操纵器和变频器的搭配调速特点，以此为基础进行可编程操纵器与变频器搭配调速的整体方案设计。第3章操纵系统硬件设计PLC的选型及特点三菱FX系列是由电源、CPU、存储器和输入输出器件组成的单元型可编程操纵器。而且，AC电源、DC输入型的内装DC24V电源可作为传感器的辅助电源。大体单元采纳易于维修的装卸端子台。标准型内装8K步有备用电池的RAM存储器。另外，假设采纳可选的存储卡盒，最大可扩展到16K步。关于存储器的类型，能够选用RAM、EEPROM和EPROMoFX2N内含计时功能，能够进行时刻操纵。PC利用A7PHP/A7HGP、A6GPP/A6PHP相对应的编程软件，能够在RUN时改变程序。通过设定参数能够确保编程存储器内元件的注释区域。另外还有具有利用可输入汉字的外围设备给程序加汉字注释的显示功能。为避免顺控程序被写入或盗用，能够对程序存储器设定3级爱惜。具有丰硕的输入输出扩展设备:继电器输出、三段双向可控硅开关元件输出、晶体管输出;丰硕的特殊扩展设备:模拟输入输出设备、温度传感器输入、热电偶输入设备、1轴定位设备、双轴（内插）定位设备、脉冲输出设备、高速计数器、并联连接、NELSCLNET/MINI—S3连接设备、RS485通信设备、RS232通信设备、ID机械连接设备、模拟量模块等FX2N系列是PLC中FX家族中最先进的系列。由于FX2N系列具有如下优势:最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源和知足单个需要的大量特殊功能模块，它能够为提升机的自动化操纵提供最大的灵活性和操纵能力［5］。fx2N系列具有较高的扩展能力和高水平的性能：灵活的配置：除具有知足特殊要求的大量特殊功能模块外，六个大体FX2N单元中的每一个单元可扩充到256I/O。操纵点数从16至256点（主单元：16/32/48/65/80/128）。高速运算：大体指令：指令；应用指令：至几百us/指令。突出的寄放器容量：FX2N系列包括8KB内置RAM寄放器，用一个寄放器盒可扩充到16KBRAM或EEPROM。丰硕的元件资源：3072点辅助继电器、256点计时器、235点计数器和8000点数据寄放器。I/O点数的估算。I/O点数是PLC的一项重要指标。合理选择I/O点数既可使系统知足操纵要求，又可使系统总投资最低。该PLC的输入点数的估算：正转1+反转1+停止1+启动1+过载1+正转点动1+反转点动1+复位1+过卷+松绳1+工频1+变频1+旋转编码器输入1=13个，因此该PLC需要的输入点数为13+13x20%=16个。PLC输点出数的估算：变频器通电1+变频1+工频1+正转1+反转1+速度1+加速1+减速1+故障1+复位1+制动1=11个，因此该PLC的输出点数为11+11义20%=14个。用户存储容量的估算。PLC经常使用的内存有EPROM、EEPROM和带锂电池的RAM。依照体会，每一个I/O点及有关功能元件占用的内存量大致如下：开关量输入元件：10〜20B/点；开关量输出元件：5〜10B/点；按时器/计数器：2B/点；模拟量:100〜150B/点；通信接口：一个接口一样需要300B以上：依照上面算出的总字节数再考虑增加25%左右的备用量，就可估算出需要的PLC内存为：15BX23+8BX14+300B=757B,再加上25%备用量，那么需要内存为757+757X25%=906BCPU功能与结构的选择。关于开关量操纵的应用系统，当对操纵速度要求不高时，选用小型PLC就能够知足要求。PLC工作时，从输入信号到输出操纵存在着滞后现象，滞后时刻一样应操纵在几十毫秒之内。为了提高PLC的实时处置速度，可选择处置速度快的PLC,使执行一条大体指令的时刻不超过。PLC的结构要紧有整体式和模块式两种，关于单机操纵系统、集中操纵系统往往选用整体式结构；关于操纵规模较大的集散操纵系统、远程I/O系统经常使用模块式结构，模块式结构组态灵活、易于扩充。因此本系统PLC选用三菱FX2N-48MR-001。变频器的选型及参数设置选择变频器时应以负载特性为大体依据，分析提升机的负载属于重力，其负载特性属于恒转矩负载特性。由于恒转矩负载类设备都存在必然静摩擦力，负载的惯量专门大，在启动时要求有足够的启动转矩。这就要求通用变频器有足够的低频转矩提升能力和短时过流能力。但当低速时负载较重的情形下，为提高转矩提升能力而使电压补偿提的太高，往往容易引发过电流爱惜动作。选型时应充分考虑这些情形，必要时应将通用变频器的容量提高一档，或采纳具有矢量操纵或直接转矩操纵的通用变频器。采纳矢量操纵或直接转矩操纵通用变频器能够在只是电流的情形下提供较大的起动转矩。关于起落类恒转矩负载，如提升机、电梯等，这种负载的特点是启动时冲击电流大，在其下降进程中需要必然制动转矩，同时会有能量回馈，因此要求变频器有必然余量。选择通用变频器时，恒转矩负载的功率表达式为：P=Tn/9550()式中P—异步电动机的功率(kw);T—异步电动机的转矩(N•m)；n—异步电动机的转速(r/min)。系统设计时应注意适当增大异步电动机的容量或增大通用变频器的容量。通用变频器的容量一样取一倍异步电动机的容量。本设计中变频器选用通用变频器FR—A500,依照矿井提升机的速度要求确信变频器的参数设置如表：表变频器的参数设置参数名称参数号设置参数上限频率50HZ下限频率0Hz基底频率50HzTOC\o"1-5"\h\z上升时间3000下降时间2000加减速基准频率50Hz运行模式1旋转编码器的选型及接线方式增量旋转编码器选型应注意三方面的参数：机械安装尺寸：包括定位止口，轴径，安装孔位；电缆出线方式；安装空间体积；工作环境防护品级是不是知足要求。分辨率：即编码器工作时每圈输出的脉冲数，是不是知足设计利用精度要求。电气接口：编码器输出方式常见有推拉输出(F型HTL格式)，电压输出(E),集电极开路（C,常见C为NPN型管输出，C2为PNP型管输出），长线驱动器输出。其输出方式应和其操纵系统的接口电路相匹配。结合本设计要求，选取S25系列增量型旋转编码器，增量式（通用型，实心轴），其参数情形如下：外形尺寸：体积小，外径①25mm,厚度为30mm（S25C系列：厚度为31.5mm）轴径：①4mm半空①形口）连接方式：线后出和线侧出电缆长度：1M（可依照需要适当加长电缆长度，费用另算）电源电压：DC5V；DC5V-12V；DC12V-24V分辨率：可达600P/R输出形式：集电极开路、电压输出防护等级：IP50旋转编码器的接线方式如下图：图旋转编码器的接线图电动机的选型及参数设置与相较，三相异步运行性能好，并可节省各类材料。按结构的不同，三相可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行靠得住、重量轻、价钱廉价，取得了普遍的应用，其要紧缺点是调速困难。绕线式三相异步电动机的转子和一样也设置了三相并通过滑环、与外部变阻器连接。调剂变阻器能够改善电动机的起动性能和调剂电动机的转速。JR系列电动机用于驱动各类不同机械，在起动时必需预先在转子回路内接入起动变阻器，不许诺将转子绕组直接短接起动。额定电压为380V、3000V、6000V。本系列电动机符合机械工业部部颁标准JB563-64和JB564-64的规定。本系统选用JR157-10绕线式三相异步电动机，其参数设置如下：额定功率：260KW额定电压：6KV转速：588r/min定子电流：33.5A效率：%功率因数cos①：最大转矩：N・m转子电压：412V转子电流：406A转子飞轮力矩：3000N・m重量：3700kg变频调速主电路设计系统主电路采纳380V电源。变频器能够输出频率可调的交流电源，在变频器的操纵输入回路中接入频率设定电路，本系统中通过PLC输出电压信号（0〜12V）来操纵变频器的频率。另外在变频器的外围加设有声光报警输出口及制动单元，能够实现变频器故障报警和平安制动，更有效的对操纵系统进行平安爱惜，变频调速主控电路如下图。变频调速主电路要紧包括以下几个回路。声光报警回路：变频器报警输出的动断（常闭）触点“30B-30C”串联在KM1的线圈电路内，当变频器因故障不能正常工作时，报警输出的常闭触点动作，使KM1线圈失电，将变频器与电源断开，进行平安爱惜。为了爱惜报警输出的触点，在接触器的线圈两头，并联阻容吸收电路（即RC震荡电路）。同时（常开）触点“30B-30A”闭合，将报警指示灯HL和电笛HA接通，进行声光报警。与此同时，断电器KA1得电，其触点将声光报警电路自锁，使变频器断电后，声光报警能持续下去，直到工作人员按下为止，报警才能解除。制动操纵回路：提升机负载由于惯性较大，当变频器的输出频率下降至0Hz时，常常停不住，因此有“蠕动”（也称爬行）现象，在矿山提升机这种大负载机械中，蠕动现象有可能造成十分危险的后果。为此，变频器调速时应设置能耗制动和直流制动功能。平安回路：平安回路用于避免和幸免矿井提升机发生意外事故。平安回路中串有很多爱惜触头，当矿井提升机工作不正常时，其中任意一个触头打开，平安回路接触器断电，就产生平安制动，平安回路接触器断电的同时，平安回路中的常开触头断开，使提升机断电。KM3FR%口>~B-IIQSFU正转反转KM1K1K2速度输入K3加速时间K4/减速时间K5故障开）「『一K6复位开共—「一安全制动!/K7K8RVVVFUSVTWFWDREV30X1回30（j一X2X3B1THRRSTX5BXCO]COMAC220HL—（X）—1HAKA1ST1RCrn「^21_KAv_30B-串接于1线圈回路制动单元变频调速主电路声光报警回路PPBTHTH制动电阻主令操纵器和制动手柄闭锁开关：主令操纵器K10和制动手柄闭锁开关的的触头K11在主令操纵器手柄置于零位、K11在工作制动手柄置于紧闸位置时才能闭合。当提升机在运转中产生平安制动而半途停车后，即平安回路断电，必须将主令手柄和制动手柄别离恢复到零位及紧闸位置，平安回路才能从头接通，解除平安制动，再次从头启动电机，如此能够避免突然跑车。K10和K11触头，在矿井提升机正常启动后尽管处于断开位置，但因接触器的辅助触头自锁，因此平安回路仍然通电。平安回路包括多种爱惜触点，平安回路的爱惜由以下几个部份组成，如下图：图平安回路原理图主电源断电爱惜K12。过卷爱惜K14：过卷是指提升容器在停车位置没有停止运行，超过了停车位置的现象。发生这种现象时，当提升容器超出正常车位置0.5m时，过卷开关动作，使平安回路断开，提升机实现平安制动。过卷以后，如需继续开车，司机必需依照过卷的方向，扭动过卷复位开关，平安回路才能从头接通。急停开关K13：当提升机工作不正常且PLC没有做出判按时，可由司机按下此按钮使平安回路接触器掉电，产生平安制动。K13为应急开关，指系统中PLC故障时，能够脱开PLC的操纵，实现应急运行，完本钱次提升。松绳爱惜K15：提升机在运行进程中如发生松绳现象，很容易发生断绳事故，专门是斜井提升机常因提升机加（减）速度与自然加（减）速度不吻合时产生松绳。发生松绳现象时，调剂5秒后，假设没有排除松绳现象，断开平安回路，进行平安制动。PLC操纵系统设计系统设计包括硬件系统设计和软件系统设计。硬件系统设计计要紧包括PLC及外围线路的设计、电气线路的设计和抗干扰方法的设计等。软件系统设计要紧指编制PLC操纵程序。选定PLC和分派I/O地址后硬件设计的要紧内容确实是电气操纵系统原理图的设计，电气操纵元器件的选择和操纵柜的设计．电气操纵系统原理图包括主电路和操纵电路。操纵电路中包括PLC和I/O接线。电气元器件的选择主若是依照操纵要求选择按钮、开关、传感器、爱惜电器、接触器、指示灯和电磁阀等。操纵系统软件设计的难易程度因操纵任务而异，也因人而异。

AC220V变频器通电变频工频正转继电器反转继电器速度继电器加速时间继电器减速时间继电器故障继电器复位继电器制动继电器旋转编码器停止启动过载过卷松绳正转反转正转点动反转点动复位工频变频热继电器保护ECOMCOM0X0Y0X1Y1X2Y2X3Y3X4COM1X5MRFXY4X6型Y5X700148y6X10Y7X11COM2X12Y10X13Y11X14Y12X15Y13K[FR30B-30C小C1-KM21...KM3KM3]、、、、KM2DC24VK1卜K2K2]...K1K3K4K5K6K7K8zf\图PLC操纵系统的接线图

PLC接线图的I/O端口分派表如表：表PLC接口的I/O端口分派表输入端子输入外设输出端子输出外设X0旋转编码器Y0变频器通电X1停止Y2变频继电器X2启动Y3工频继电器X3过载Y4正转继电器X4过卷Y5反转继电器X5松绳Y6速度继电器X6正转Y7加速时间继电器X7反转Y10减速时间继电器X10正转点动Y11故障继电器X11反转点动Y12复位继电器X12复位Y13制动继电器X13工频X14变频X15热继电器保护本章小结本章依照本设计的需要，进行了操纵系统硬件设计。通过输入输出点的计算和用户存储量的估算，选择了PLC的型号。以负载特性为大体依据，分析提升机的负载属于重力，其负载特性属于恒转矩负载特性，选择了变频器的型号。同时对所需的旋转编码器、电动机进行了选择并设计了变频调速主电路和画出输入输出接线图。.第4章操纵系统软件设计操纵程序流程图系统操纵程序流程图如下图。PLC操纵主程序完成系统初始化、自检、故障诊断、调速系统操纵及平安爱惜等工作。图操纵程序流程图系统开机运行，PLC第一进行初始化，接着完成自检及提升机初始位置显示，当收到开车指令时，PLC转入速度给定操纵，在系统运行进程中，当PLC接收到来自接近开关或变频器故障等外部操纵信号时，PLC操纵程序转到相应的中断处置程序处，完成过卷、过载、松绳等爱惜及提升机位置、速度监控、变频器故障监控等。当有故障显现时可转到相应的故障处置模块进行故障处置，并通过报警回路报警或平安回路实现抱闸停车爱惜。

系统操纵程序梯形图系统操纵程序梯形图如下图：X15X2Y0Y2X6Y4X1X7Y5Y2Y6T0Y6Y7ADDD100K80D100CMPK4000D100M10MOVD100X1-ZX14变频器通电工频变频正转X1反转速度输出加速时间MOVK0D100K4M100X15X2Y0Y2X6Y4X1X7Y5Y2Y6T0Y6Y7ADDD100K80D100CMPK4000D100M10MOVD100X1-ZX14变频器通电工频变频正转X1反转速度输出加速时间MOVK0D100K4M100T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1YYY1d6一＜丁5。K1000056Y10：MOVK4000D1100M100ri—ADDD110K80D110CMPK0D110M11Y6MOVD110K4M100T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K1T0K0K16K2M100K110K0K16K2M100K110K0K16K2M100K1X0DCNTC251K1000000DMOVC251D120减速时间旋转编码器测速故障输出复位输出安全制动图系统梯形图本章小结本章进行了操纵系统软件设计，要紧设计了操纵系统的软件流程图和程序梯形图，图中明确显示了操纵系统的整个流程，从开始到终止的进程中设计了周密的爱惜方法，在显现超速、过载、过卷等突发情形时能够及时的报警和制动，最大限度的幸免人员伤亡和经济损失。第5章人机交互界面触摸屏概述随着运算机技术的普及，在90年代初，显现了一种新的人机交互技术－触摸屏技术。利用这种技术，利用者只要用手指轻轻地触碰运算机显示屏上的图符或文字，就能够实现对主机的操作或查询，如此就摆脱了键盘和鼠标操作，从而大大地提高了运算机的可操作性。触摸屏是一种最直观的操作设备，只要触摸屏幕上的图形对象，运算机便会执行相应的操作。人的行为和机械的行为变得简单、直接、自然，达到完美的统一。触摸屏具有方便直观、图像清楚、牢固耐用和节省空间等优势。触摸屏的大体原理如下：用户用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时，所触摸的位置的坐标被触摸屏操纵器检测，并通过通信接口（例如RS-232CRS-485串行口）送到CPU,从而取得输入的信息。触摸屏系统一样包括两个部份：触摸屏操纵器和触摸检测装置。触摸屏操纵器的要紧作用是接收来自触摸点检测装置的触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送CPU,它同时能接收CPU发来的命令并加以执行，例如动态地显示开关量和模拟量。触摸检测装置安装在显示器的显示表面,用于检测用户的触摸位置,再将该处的信息传送给触摸屏操纵器。触摸屏也从低档向高级进展,从红外线式、电阻式到电容感应式,此刻进展到了表面声波触摸屏和五线电阻触摸屏,性能愈来愈靠得住,技术愈来愈先进。触摸屏在工业操纵中的应用PLC是一种以微处置器为基础的通用的工业自动操纵装置，具有体积小、功能强、程序设计简单、保护方便、靠得住性高等优势,专门适于在恶劣的工业环境利用,被称为现代工业自动化的三大支柱之一。很多工业被控对象要求操纵系统具有很强的人机接口功能,用来实现操作人员与运算机操纵系统之间的对话和彼此作用。它们用来显示操纵器的I/O状态及各类系统信息,接收并执行操作人员发出的各类命令。很多设备需要在现场环境利用的人机接口装置,它们一样安装在操纵屏上。触摸屏的按键在屏幕上，总的面积小，每一个画面能够设置不同的按键，每一个按键的意义可由用户设置，利用直观方便，能够在恶劣的工业现场环境下利用，在工业操纵中取得普遍的应用。触摸屏是在操作人员和机械设备之间作双向沟通的桥梁，用户能够自由的组合文字、按钮、图形、数字等，来处置或监控不断转变的信息。过去的操作界面需要熟练的操作员才能操作，而且操作困难。利用触摸屏和运算机操纵后，能明确告知操作员机械设备目前的状况，给出操作的提示，使操作变得简单生动，能够减少操作失误，即便是新手也能够很轻松的操作整个机械设备。利用触摸屏还能够使机械的配线标准化、简单化，用画面上的按钮和指示灯等代替相应的硬件元件，减少PLC所需的I/O点数，降低系统的本钱。由于显示面板的小型化及高性能，提高了整套设备的附加价值。PWS—3261触屏简介DELTA公司生产的PWS-3261触屏式彩色HMI是免保护型工业级可编程终端，适合于在恶劣的工业环境下利用。它可用于振动、潮湿和高粉尘的环境中作为监控和人机操作介面，能够显示状态、故障和进程变量，显示文字、曲线和图形。操作人员可在触摸屏上实现对工业生产现场的进程操纵，操作简便易学，方便直观。触摸屏上的触摸键取代了传统的操纵面板功能，可使操作者把触摸屏看成一个操作面板，只要操纵触摸屏上配置的虚拟按钮，即可进行简单直观的操作。输入给触摸屏的数据能够传递给，省去了大量现场的硬件按钮开关、数字设定等易损器件，大大提高了系统的靠得住性，使系统尽可能地工作于最正确状态。本系统以30FX2N系列为操纵核心，配以DELTA公司的PWS-3261型HMI,二者通过RS—485接口互连，传输速度为9600bps，8位偶校验，1位停止位。RS—485的站号为2,PWS端通信口为COM2。HMI的监控及参数设置画面在运算机上利用ADP编程软件进行计划、概念和编制，通过这些图形介面完成系统的和参数设置。系统通过对HMI画面上所设元件属性和与的数据互换地址的概念，实现HMI相关元件对应的暂存器对存储单元的读写。通过HMI上的软键盘对矿井提升机的动作进行操纵。对内部的数据以位、字节、字或双字及无符号方式，以BCD码数据格式、二进制数据格式进行数据读写操纵。触摸屏在矿井提升机操纵系统中的应用依照矿井提升机对操纵系统的要求，本系统的操纵界面设计如图(a)所示。

操纵面板要紧包括启动、停止、正转、反转、时刻和日期显示等。操纵面板设定了一些功能按钮。通过时刻设置按钮操作人员能够很方便地设置时刻。操作面板上还有一个仪表能够显示出电机的转速。图（a）操纵面板主屏幕时间设定正转点劫反转点动II©/©6/10It1,30.4.5时间设定正转点劫反转点动II©/©6/10It1,30.4.5返回主屏幕,IOiTECIf图（b）系统操纵面板本章小结本章要紧介绍了触摸屏技术，触摸屏是一种最新的电脑输入设备，它能够让利用者只用手指轻轻地碰运算机显示屏上的图符或文字，就能够实现对主机的操作，如此摆脱了键盘和鼠标操作，人与机交互更为直截了当。它具有牢固耐用、反映速度快、节省空间、易于交流等优势。本课题在分析和比较当前矿井提升机操纵系统的现状与国内外操纵技术进展的基础上，对矿井提升机的操纵系统进行了研究和设计。总结本文的要紧工作有以下几点:依照提升机的运行特点，矿井提升机操纵系统采纳工控机监控提升机变频调速系统，该系统要紧由上位机（工控机）、下位机（PLC操纵系统）、变频调速系统等组成。组态软件作为用户可定制功能的软件平台工具，利用其良好的人机界面和通信力，在PC机上开发出友好人机界面，下载至工控机中，使工作人员能够实现提升机行实时监控，同时可实现系统故障报警、打印报表。PLC系统采纳三菱公司产品，能操纵起提升机的运行方向和速度换档；提升机的升、降速、深度监测；同时能检测各个电机故障现象并送往上位机进行显示，减少了硬件和操纵线，极大提高了系统的稳固性，靠得住性。采纳PLC后，克服了原继电器系统的不足，系统平安靠得住，性价比提高，且操纵程序可依照需要修改，对提高操纵技术水平具有广漠的应用前景。变频调速系统在提升机操纵系统中显示出其操纵性能优良、操作简便、运行效率高、保护工作量小等诸多优势，是矿用提升机传动的进展方向。参考文献[1]BeusMichaelJ．Newtechnologyforhoistconveyancemonitoringandanalysis[J]，Canada：CIMBulletin，2002：78－83。⑵陶建平.矿井提升机的监控与监视[J]，关B州：中州煤炭，1999：18—20。[3]王朝晖.矿井提升机系统新技术及装备[M],北京：煤炭工业出版社，1999：30—40。[4]夏荣海，郝玉琛.矿井提升机机械设备[M],徐州：中国矿业学院出版社，1993：50－70。[5]郝用兴.提升机PLC操纵系统[J],新乡：平原大学学报，2000：79—80。[6]谭国俊，何凤有等.基于PLC操纵的矿井提升机冗余操作爱惜系统[J],北京：煤炭学报[J],1999：52—84。[7]杨兴瑶.电动机调速的原理及系统[M],北京：水利电力出版社，2004：45—56。[8]王永华.现代电气操纵及PLC应用技术[M],京：北京航空航天大学出版社，2003：50—58。[9]卢燕.矿井提升机电力拖动与操纵[M],北京：冶金工业出版社，2001：80—95。[10]王兆义.可编进程操纵器有效技术[M],北京：机械工业出版社，2002：70—80。[11]王永华.现代电气操纵及PLC应用技术[M],北京:北京航空航天大学出版社，2003：105—120。[12]赵树国，未士敬，郭培彬等.高压变频调速器在矿山提升机上的应用[J],常州：工矿自动化，2005：44。[13]余发山.国内外矿井提升机的现状与进展[J],北京：中国煤炭机电技术，1995：31—34。[14]吕汀，施红梅.变频技术原理与应用[M]，北京：机械工业出版社，2003：283—289。[15]谢文辉，张志芳.PLC应用技术易读通[M],北京：中国电力出版社，2020：199—203。[16]张万忠，孙晋.可编程操纵器入门与应用实例[M],北京：中国电力出版社，2005：122—132。[17]范永胜，王岷.电气操纵与PLC应用[M],北京：中国电力出版社，2007：125—160。[18]TanGuojun，HeFengyou，XuZhiyou．Low—cost，high—reliabilityfullydigitalcontrolsystemofdirectcurrenthoistofmine[J]，ShangHai：ControlandAutomation，2002。[19]张崇巍，李汉强.运动操纵系统[M],武汉：武汉理工大学出版社，2002：60—75。[20]何友华.可编进程操纵器及经常使用操纵电器[M],北京：冶金工业出版社，2004：52—60。致谢在本文即将完成之际，谨向所有给予我关切、支持和帮忙的教师和同窗们致以深深的谢意。第一，感激我的老师，她严谨务实的学术作风和孜孜不倦的求学精神鼓励并培育了我实事求是、认真踏实的学习态度，并使我知道了作为一名学生应具有的道德和修养。他按期组织的学生毕业设计讨论会议开拓了我的思路，更培育了我的协作能力。所有这些，都将使我受益终身。通过了为期几个月的毕业设计，从设计的题目到具体的设计内容，都包括着教师的精心指导和无私的关切，也让我在这次设计中学到了很多理论实际知识，使我收成颇丰。在此向导师表示深深的感激和高贵的敬意。PLC操纵器操纵器编程PLC操纵器能够通过运算机（通常方式）从头编程，可是也能够通过人工编程器（操纵台）编程。事实上，这意味着，若是你有编程所需要的软件，初期的PLC操纵器能够通过运算机进行编程。今天的传输运算机是工厂自己对PLC操纵器进行从头编程的理想设备。这关于工业企业来讲是超级重要的。一旦系统修改终止，将正确的程序从头读入PLC操纵器也是超级重要的。按期检查PLC中程序是不是改变是超级好的情形。这有助于幸免车间发生危险情形（一些汽车制造商已经成立了通信网络，能够按期检查PLC中的程序，以保证运行的程序都是正确的）。几乎所有效于为PLC操纵器编程的程序都拥有各类不同的选项，例如系统输入/输出（I/O线）的强制开关，程序实时跟踪和图表验证。图表验证关于明白得、概念失败和故障超级必要。程序员能够添加标记，输入和输出设备名称，和关于查找错误或关于系统保护很有效的注释。添加注释和标记能够使技术人员（不单单是开发人员）专门快明白得梯形图。注释和标记乃至还能够准确地引用零件号，若是需要改换零件的话、这将加速由于损坏零件而引发的任何问题的修理速度。相应的旧方式是如此的，开发系统的人必需爱惜那个程序，他隔壁再没有人明白系统是如何完成的。正确的、备有证明文件的图形图使任何技术人员都能完全明白得系统的功能。2.电源电源是为中央处置器单元提供电能的、大部份PLC操纵器的工作电压为24VDC或220VAC。在有些PLC操纵器上，你能够看见作为独立模块的电源。用户必需确信从I/O模块掏出多大电流来保证电源提供适当的电流。不同的模块利用不同的电流量。该电源一样不用于启动外部输入或输出。用户必需提供独立的电源来启动PLC操纵器的输入和输出，因为如此能够保证PLC操纵器的所谓“纯电源”。利用纯电源意味着工业环境中的电源可不能严峻阻碍它。有些较小的PLC操纵器从与PLC操纵器集成在一路的小电源为它们的输入提供电压源。操纵器输入自动化系统的智能在专门大程度上依托于PLC操纵器从不同类型的传感器和输入设备读取信号的能力。键、键盘和通过功能开关是成立人与机械关系的基础。另一方面，为了检查一个工件，观看运动中的机构，检查压力和液面都需要专用的自动设备，例如接近传感器，限位开关。光电传感器，水平传感器等等。因此，输入信号能够是逻辑信号（开/关）也能够是模拟信号。小型PLC操纵器通常只有数字输入线，而较大的那么能够通过安装在PLC上的专用部件同意模拟输入。最多见的模拟信号是4~20mA的电流信号和各类传感器产生的以毫伏为单位的电压信号。传感器常经常使用做PLC的输入。你能够取得用于不同目的的传感器。它们能够感测某些零件的存在，测量温度、压力，或其他物理尺寸等（例如，电感性传感器能够识别金属物体）。其他设备也能够用做PLC操纵器的输入。智能设备，例如机械人、视频系统等常常能够向PLC的输入模块发出信号（例如，机械人能够向PLC操纵器发出信号，作为它已经完成从一个地址到另一个地址移动物体的信号）。.输入隔离借口隔离接口也叫做置于输入线与CPU单元之间的界面。隔离接口的目的是爱惜CPU免受来自于外部环境的不成比例的信号。输入隔离模块将实际逻辑信号的量级转变成适合CPU单元的量级（例如，从工作在24VDC下的传感器的输入信号必需转变成5VDC的信号，以便CPU能够处置它）。那个通常由光电隔离器完成。光电隔离器是指外部世界与CPU单元之间的非电连接。他们被光隔离，或换句话说，通过光传递信号。这种工作方式很简单。外部设备产生一个打开LED的信号，它的光进而鼓励光敏晶体管，开始导通，CPU把它视为逻辑0（集电极和发射极之间的电压小于1V以下）。当输入信号停止，LED二极管熄灭，晶体管停止导通。集电极电压增高，CPU同意逻辑1作为输入信息。操纵器输出若是自动化系统没有连接输出设备，将是不完善的。最经常使用的输出设备是电动机、线圈、继电器、显示器、声音信号及其他类似设备。通过启动电机或继电器，PLC能够治理或操纵一个简单的系统（例如自动分拣产品系统）一直到很复杂的系统（例如一个电脑数控机床刀头的定位系统）。输出能够是数字量，也能够是模拟量。数字输出信号的作用像一个开关，它连接或断开线路。模拟输出用于产生模拟信号（例如，电动机的电压操纵要与要求的转速相对应）。.输出隔离接口输出接口与输入接口类似。CPU向LED二极管输出信号使其点亮。所发的光鼓励光敏晶体管使其导电，因此集电极和发射机之间的电压下降到伏，与该输出连接的设备取得一个逻辑0信号。反之，输出端也有一个信号并被翻译为逻辑1。光敏晶体管不直接连接PLC操纵器的输出。在光敏晶体管与输出之间通常有一个继电器或能够中断更强信号的更大的晶体管。.扩展线每一个PLC操纵器都只有有限个输入/输出线。若是需要的话，能够利用扩展线对系统进行扩展，通过必然的附加模块增加输入/输出的数量。每一个模块能够扩展必然数量的输入/输出。一样，扩展模块能够与PLC操纵器传递不用性质的输入/输出（例如，将继电器输出连接在操纵器上，将晶体管输出连接在扩展模块上）。PLCControllersProgrammingaPLCcontrollerPLCcontrollercanbereprogrammedthroughacomputer(usualway),butalsothroughmanualprogammers(consoles).ThispracticallymeansthateachPLCcontrollercanprogarmmedthroughacomputerifyouhavethesoftwareneededfor’stransmissioncomputersareidealforreprogammingaPLCcontrollerinfactoryisofgreatimportancetothesystemiscorrected,itisalsoinportanttoreadtherightprogramintoaPLCisalsogoodtocheckfromtimetotimewhetherprograminaPLChasnothelpstoavoidhazardoussituationsinfactoryrooms(someautomakershaveestablishedcommunicationnetworkswhichregularlycheckprogramsinPLCcontrollerstoensureexecutiononlyofgoodprograms).AlmosteveryprogramforprogrammingaPLCcontrollerpossessesvarioususefuloptionssuchas:forcedswitchingonandoffofthesysteminputs/outputs(I/Olines),programfollowupinrealtimeaswellasdocumentingadocumengingisnecessarytounderstandanddefinefailuresandcanaddremarks,namesofinputoroutputdevices,andcommengsthatcanbeusefulwhenfindingerrors,orwithsystemcommentsandremarksenablesanytechnician(andnotjustapersonwhodevelopedthesystem)tounderstandaladderdiagramrightandremrakscanevenquotepreciselypartnumbersifreplacementswouldbewouldspeeduparepairofanyproblemsthatcomeupduetobadoldwaywassuchthatapersonwhodevelopedasystemhadprotectionontheprogram,sonobodyasidefromthispersoncouldunderstandhowitwasdocumentedladderdiagramallowsanytechniciantounderstandthoroughlyhowsystemfunctions.PowersupplyElectricalsupplyisusedinbringingelectricalenergytocentralprocessingPLCcontrollersworkeitherat24VDSor220somePLCcontrollersyou’llfindelectricalsupplyasaseparateareusuallybiggerPLCcontrollers,whilesmallandmediumseriesalreadycontainthesupplyhastodeterminehowmuchcurrenttotakefromI/Omoduletoensurethatelectricalsupplyprovidesappropriateamountoftypesofmodulesusedifferentamountsofelectricalcurrent.ThiselectricalsupplyisusuallynotusedtostartexternalinputsorhastoprovideseparatesuppliesinstartingPLCcontrollerinputsoroutputsbecausethenyoucanensuresocalled“pure”supplyforthePLCpuresupplywemeansupplywhereindustrialenvironmentcannotaffectitofthesmallerPLCcontrollerssupplytheirinputswithvoltagefromasmallsupplysourcealreadyincorporatedintoaPLC.PLCcontrollerinputsIntelligenceofanantomatedsystemdepengslargelyontheabilityofaPLCcontrollertoreadsignalsfromdifferenttypesofsensonsandinput,keyboardsandbyfunctionalswitchesareabasisformanversusmachinetheotherhand,inordertodetectaworkingpiece,viewamechanisminmotion,checkpressureorfliudlevelyouneedspecificautomaticdevic