【正文】 LC 的 I/O 點(diǎn)統(tǒng)計(jì) ...................................................................................... 27 PLC 的 I/O 端口統(tǒng)計(jì) ................................................................................... 27 PLC 的選 型 ................................................................................................... 28 PLC 的外部電路接線圖 ............................................................................... 29 旋轉(zhuǎn)編碼器的選型設(shè)計(jì) ............................................................................. 29 PLC 的抗干擾措施 ....................................................................................... 30 本章小結(jié) ..................................................................................................... 30 5 提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及仿真 ....................................................... 31 啟動(dòng)，停車程序設(shè)計(jì) ................................................................................. 31 上提，下放程序設(shè)計(jì) ................................................................................. 31 工頻與變頻轉(zhuǎn)換程序設(shè)計(jì) ......................................................................... 32 提升機(jī)控制系統(tǒng)工作原理 ......................................................................... 33 提升機(jī)的控制程序流程圖及子程序 ......................................................... 33 提升機(jī)的控制程序流程圖 ............................................................... 33 子程序分析 ....................................................................................... 35 提升機(jī) PLC 的程序設(shè)計(jì) ............................................................................. 35 程序代碼語(yǔ)句表 ............................................................................... 36 提升機(jī) PLC 控制程序梯形 圖 ........................................................... 38 提升機(jī) PLC 控制程序仿真 ......................................................................... 42 本章小結(jié) ..................................................................................................... 43 結(jié) 論 ....................................................................................................................... 44 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................. 45 致 謝 ..................................................................................................................... 46 1 緒論 1 1 緒論 設(shè)計(jì)背景 礦井提升機(jī) 是煤礦、有色金屬礦中的重要運(yùn)輸設(shè)備，是煤礦“四大運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備”之一，其電力傳動(dòng)特性復(fù)雜 [4]，電動(dòng)機(jī)頻繁正、反向運(yùn)行，經(jīng)常處于過(guò)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和電動(dòng)、制動(dòng)不斷轉(zhuǎn)換的狀態(tài)中 [7]，它的安全性、可靠性也是至關(guān)重要，其運(yùn)行性能和安全可靠性直接影響著煤炭生產(chǎn)，只要一發(fā)生事故使礦山正常生產(chǎn)中斷，并造成重大的經(jīng)濟(jì)損失 [8]。因此 ，提高提升機(jī)的性能和自動(dòng)化水平，使其安全性、可靠性達(dá)到一個(gè)新的高度。 礦井提升機(jī)系統(tǒng)組成 礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)由：動(dòng)力裝置、液壓站、變頻器、旋轉(zhuǎn)編碼器、操作臺(tái)、 PLC 、控制監(jiān)視系統(tǒng)組成 [8]，系統(tǒng)框圖如圖 1. 所示 。 圖 礦井提升機(jī)系統(tǒng)框圖 （ 1） 動(dòng)力裝置：包括主電機(jī)、減速器、卷筒，完成物料的運(yùn)輸任務(wù)。 （ 2） 液壓站：為 提升機(jī)提供制動(dòng)力，以保證系統(tǒng)安全可靠地工作。 （ 3） 變頻調(diào)速器：是動(dòng)力裝置的能量供給單元，通過(guò)它可將輸入工頻電能轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的電能提供給交流電動(dòng)機(jī)，以達(dá)到控制交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 （ 4） 操作臺(tái)：操作臺(tái)設(shè)置兩個(gè)手柄，分別用于速度輔助給定及制動(dòng)力給定。 （ 5） 控制監(jiān)視系統(tǒng)：是操作人員和控制系統(tǒng)及運(yùn)輸系統(tǒng)之間的橋梁，它可以在線監(jiān)測(cè)提升機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的各種工作參數(shù)、工作狀態(tài)、故障參數(shù)和故障狀態(tài)。 新疆工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 假設(shè)某煤礦設(shè)計(jì)年產(chǎn)量： tAn 萬(wàn)320? ，采用立井開(kāi)采已知數(shù)據(jù)如下： （ 1） 提升機(jī)每年工作日： 345?nB 天； （ 2） 每日工作小時(shí)數(shù)： hTr 17? ； （ 3） 單水平提升，井筒深度： mHs 590? ； （ 4） 箕斗卸載高度： mHx 18? ，箕斗裝載高度： mHz 20? ； （ 5） 散煤容重密度： 3/900 mkg?? ； （ 6） 一套箕斗提升設(shè)備，采用多繩摩擦式提升機(jī)。 根據(jù)此煤礦的實(shí)際情況，并廣泛調(diào)查國(guó)內(nèi)外礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r設(shè)計(jì)出適合該煤礦的安全可靠、效率高、經(jīng)濟(jì)的提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)。 本設(shè)計(jì)的主要工作有： （ 1） 礦井提升機(jī) 提升 系統(tǒng) 硬件選型 設(shè)計(jì)； （ 2） 礦井提升機(jī)變頻器 控制系統(tǒng)硬件的選 型 設(shè)計(jì) ； （ 3） 礦井提升機(jī) PLC 控制 系統(tǒng) 硬件選型 設(shè)計(jì)； （ 4） 礦井提升機(jī)變頻 調(diào)速控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 及仿真 ； （ 5） 對(duì)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行分析； 設(shè)計(jì)意義 目前國(guó)內(nèi)提升機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng) 許多 還是在電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入電阻分段控制的交流繞線式電機(jī)繼電器接觸器系統(tǒng)。這種控制方式存在著可靠性不高 、 消耗大量電能 、 容易引起電氣及機(jī)械沖擊 等 很多的問(wèn)題 。 本設(shè)計(jì)從解決實(shí)際礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的問(wèn)題出發(fā)，控制單元采用目前工控的 PLC 來(lái)控制；變頻傳動(dòng)裝置 ；優(yōu)化了礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的性能。安全、可靠 、經(jīng)濟(jì)、高效的礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)是本設(shè)計(jì)的追求目標(biāo)。 本章小結(jié) 本章主要分析了 礦井提升機(jī)在煤礦安全生產(chǎn)中的作用和地位及發(fā)展 現(xiàn)狀，總結(jié)了 提升機(jī)的組成和控制 系統(tǒng)的特征，指出了當(dāng)前 提升 系統(tǒng)的一些問(wèn)題，最后對(duì)本 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 及 設(shè)計(jì)意義 進(jìn)行了介紹 。 2 礦井提升機(jī)提升系統(tǒng)硬件選型設(shè)計(jì) 3 2 礦井提升機(jī) 提升 系統(tǒng) 硬件選型 設(shè)計(jì) 礦井提升機(jī)組成 礦井提升設(shè)備的主要組成部分是：提升容器、提升鋼絲繩 、提升機(jī)、井架、天輪、導(dǎo)向輪及裝卸載設(shè)備等 [8]。 立井箕斗 提升系統(tǒng)如圖 所示 。 圖 立井箕斗提升系統(tǒng)圖 提升容器的選型 提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐籠?；返膬?yōu)點(diǎn)是：質(zhì)量輕，所需井筒斷面積小，裝卸可自動(dòng)化，且時(shí)間短，提升能力大。箕斗的缺點(diǎn)是：井底及井口需要設(shè)置煤倉(cāng)和裝卸載設(shè)備，只能提升煤炭，不能升降人員、設(shè)備和材料，井架較高，需要另設(shè)一套輔助提升設(shè)備。我國(guó)煤礦豎井提升，主井普遍采用箕斗，選擇罐籠還是選擇箕斗，需要根據(jù)多方面的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)確定。一般可以根據(jù)礦井年產(chǎn)量來(lái)確定；年產(chǎn)量 在 45 萬(wàn) t 以上可以選用箕斗作為提升設(shè)備，罐籠作為輔助提升設(shè)備；年產(chǎn)量小于 45 萬(wàn) t 時(shí)，則選用罐籠作為主提升設(shè)備，而且同時(shí)完成輔助提升任務(wù) [8]。根據(jù)年產(chǎn)量本設(shè)計(jì)選擇箕斗作為主提升設(shè)備。 新疆工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 主井箕斗規(guī)格的選擇 當(dāng)提升容器的類型確定后，還要選擇容器的規(guī)格。其原則是：一次合理提升量應(yīng)該使得初期投資費(fèi)和運(yùn)雜費(fèi)的加權(quán)平均總和最小 [8]。為了確定一次 合理提升量，從而選擇標(biāo)準(zhǔn)的提升容器，按以下步驟計(jì)算： （ 1） 提升高度 : mHHHH zxs 6 2 820185 9 0 ??????? （ ） （ 2） 確定合理的經(jīng)濟(jì)速度 : jv 。合理的經(jīng)濟(jì)速度 jv 可以用下式計(jì)算： smHv j /)~( ??? （ ） 式中： H 為提升高度 628m, ZH 為裝載高度 20m, mHZ 25~18? 。 SH 為礦井深度 590m, XH 為卸載高度 18m, mHX 25~15? 。 （ 3） 初估算加速度 ：一般取 /a m s? （ 4） 估算 一次提升循環(huán)算時(shí)間 : XT suavvHT jjX ???????????? ? （ ） 式中： u 為箕斗低速爬行時(shí)間，一般取 su 10? ； ? 為箕斗裝卸載休止時(shí)間，一般取 s10?? 。 （ 5） 計(jì)算 每小時(shí)提升量 : SA httb ACaAsrnfS /75317345.4 ???????? （ ） 式中： C 為提升不均衡系數(shù)，箕斗提升 C =，罐籠提升 C =,混合提升 C =；nA 為礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量 320 萬(wàn) t/a。 fa 為提升富裕系數(shù)，主井提升設(shè)備對(duì)第一水平留有 的富裕系數(shù)； st 為提升設(shè)備每天工作小時(shí)數(shù)，一般為； hts 14? 。rb 為提升設(shè)備每年工作日數(shù)，一般為 dbr 300? 。 （ 6） 每小時(shí)提升次數(shù) : sn 2 礦井提升機(jī)提升系統(tǒng)硬件選型設(shè)計(jì) 5 次38 6 0 03 6 0 0 ??? Xs Tn （ ） （ 7） 計(jì)算 一次合理提升量 : Q tnAQ sS ??? （ ） 根據(jù)上式求出的一次合理提升量 Q， 選取與 Q相等或相近的標(biāo)準(zhǔn)箕斗，其名義裝載量可以大于或小于 Q。在不加大提升機(jī)滾筒直徑的條件下，應(yīng)盡可能選用大容量的箕斗，以較低的速度運(yùn)行，降低能耗，減少運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。 考慮為以后礦井生產(chǎn)能力的加大留有余地， 根據(jù)立井多繩規(guī)格表 選擇 AJCY 126/20 ， 名義載煤量t20 ， 有效容積 321m ， 最大提升高度 m800 。 考慮到實(shí)際的提升速度低于 sm/8 ，取過(guò)卷高度 mH 5? 。 （ 8） 天輪的選型 天輪分為三種：井上固定天輪；鑿井及井下固定天輪；游動(dòng)天輪。其結(jié)構(gòu)形式也分為三種類型 ：直徑 mm3500 時(shí)，采用模壓焊接結(jié)構(gòu)；直徑小于 3000mm 時(shí)，采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)；直徑為 4000mm 時(shí)，采用壓膜鉚接結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)選擇井上固定天輪， 根據(jù)《礦井運(yùn)輸提升》選型規(guī)則 選取 ， 天輪直徑 ? ,