【正文】 倍數(shù)有所降低；③高次諧波對(duì)電網(wǎng)有影響，需在電網(wǎng)上加濾波器等補(bǔ)償措施加以緩解。（5）電動(dòng)機(jī)依靠轉(zhuǎn)子電阻獲得的低速，其運(yùn)行特性較軟。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書目 錄1緒論 2 2 2 2 3 32系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 5 6 93 PLC控制電路設(shè)計(jì) 13 PLC的選型與端口分配 13 14 PLC的端口分配 19 PLC的布線 22 23 23 24 254變頻器控制電路設(shè)計(jì) 28 28 30 30 33 33 385軟件設(shè)計(jì) 43 PLC控制回路程序設(shè)計(jì) 43 43 S型速度控制子程序 44 44 46 47結(jié)論 51致謝 52參考文獻(xiàn) 53附錄 541緒論礦井提升機(jī)是煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其作用是提升煤炭、礦石，升降人員和下放物料等，在整個(gè)煤礦生產(chǎn)中占有十分重要的地位。（6）提升容器通過給定的減速點(diǎn)時(shí)，由于負(fù)載的不同，而將得到不同的減速度，不能達(dá)到穩(wěn)定的低速爬行，最后導(dǎo)致停車位置不準(zhǔn)，不能正常裝卸載。（3）微機(jī)控制在提升機(jī)上的應(yīng)用從70年代開始，隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)控制技術(shù)已逐步應(yīng)用于礦井提升機(jī)中。本文針對(duì)傳統(tǒng)、落后的繼電器接觸器式罐籠運(yùn)行系統(tǒng)，采用先進(jìn)的PLC控制技術(shù)進(jìn)行基于PLC的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)改造。目前提升機(jī)電控系統(tǒng)組成可簡單的劃分為：控制系統(tǒng)（主控系統(tǒng)、輔控系統(tǒng)）、調(diào)速控制系統(tǒng)（調(diào)速系統(tǒng)、供電系統(tǒng)）、監(jiān)控系統(tǒng)（上位機(jī)、操作臺(tái)）。(3)主減速階段t3為使提升機(jī)準(zhǔn)確停車，在停車前應(yīng)進(jìn)行減速。主控臺(tái)接收到變頻器運(yùn)行信號(hào)后，在此稍做延時(shí)，一秒鐘后主控臺(tái)驅(qū)動(dòng)液壓站液壓閥，液壓閥再驅(qū)動(dòng)滾筒抱閘系統(tǒng)，松開抱閘系統(tǒng)，電機(jī)堵轉(zhuǎn)結(jié)束，開始旋轉(zhuǎn)，通過減速機(jī)，滾筒開始運(yùn)行，從而通過鋼繩拖動(dòng)提升容器上下運(yùn)行。這種信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便,但存在如下缺點(diǎn): (1) 由于無法保留和復(fù)現(xiàn)點(diǎn)數(shù),所以信號(hào)識(shí)別全憑操作者的聽覺和視覺,容易造成信號(hào)的誤認(rèn)和誤傳,因信號(hào)的誤認(rèn)和誤傳而導(dǎo)致的提升事故屢見不鮮。 新型礦井提升機(jī)信號(hào)裝置在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)用了先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和漢字顯示技術(shù), 具有聲光兼?zhèn)洹h字顯示、數(shù)字存儲(chǔ)、故障診斷、安全閉鎖保護(hù)等特點(diǎn)。它具以下特點(diǎn)：（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。對(duì)于礦井提升機(jī)這樣的大型機(jī)械來說，在電機(jī)脫離電源后，由于運(yùn)行慣性較大，往往要經(jīng)過一段時(shí)間才能停止轉(zhuǎn)動(dòng)，這將影響生產(chǎn)效率，甚至威脅到生產(chǎn)人員的生命安全和物料的運(yùn)輸。用旋轉(zhuǎn)編碼器來測(cè)試電機(jī)的轉(zhuǎn)速。3 PLC控制電路設(shè)計(jì)可編程控制器是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展起來的一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO，S7200，S7300，S7400，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，HMI人機(jī)界面，工業(yè)軟件等。適用于對(duì)可靠性要求極高的大型復(fù)雜的控制系統(tǒng)。80mV/100MΩ到177。10V，177。模擬量模塊以通道為單位，一個(gè)通道占一個(gè)字地址，或兩個(gè)字節(jié)地址。20%。 圖36 編碼器接口電路原理圖接線時(shí)，根據(jù)顏色進(jìn)行區(qū)分。當(dāng)外界有磁場(chǎng)作用于傳感器時(shí)，開關(guān)動(dòng)作。只要不是相同功能的兩電路同時(shí)失效，開關(guān)可以正常工作。這種做法配套使用TS型和TNS型專用永磁鐵，要求不同動(dòng)作距離，請(qǐng)按表313配套選用相應(yīng)的永磁鐵。(2)電壓型變頻器在交－直－交變壓變頻裝置中，當(dāng)中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波時(shí)，直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一個(gè)內(nèi)阻抗為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩形波或階梯波，這類變頻裝置叫做電壓源型變頻器。②轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制是檢測(cè)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)轉(zhuǎn)差頻率采取閉環(huán)控制。但是DTC也存在不足之處，其最大的困難就在于低速性能不理想。10% 至75kW 至90kW輸入頻率47 至 63 Hz輸出頻率0 Hz 至 650 Hz ( 在 v/f 方式下)功率因數(shù)變頻器效率96% 至 97%合閘沖擊電流小于額定輸入電流控制方式矢量控制,轉(zhuǎn)矩控制，線性v/f 控制特性，平方 v/f控制特性，多點(diǎn)v/f控制特性(可編程v/f控制)，磁通電流控制 (FCC)。 圖43 參數(shù)復(fù)位（2）快速調(diào)試：指通過設(shè)置電機(jī)參數(shù)和變頻器的命令源及頻率給定源，從而達(dá)到簡單快速運(yùn)轉(zhuǎn)電機(jī)的一種操作模式。④模擬量輸出功能MM440變頻器有兩路模擬量輸出，出廠值為0~20mA 輸出，可以標(biāo)定為4~20mA 輸出（P0778 ＝4 ），如果需要電壓信號(hào)可以在相應(yīng)端子并聯(lián)一支500 歐姆電阻。表48 停車和制動(dòng)參數(shù)設(shè)置停車方式功能解釋應(yīng)用場(chǎng)合OFF2變頻器封鎖脈沖輸出，電機(jī)慣性滑行狀態(tài)，直至速度為零速設(shè)備需要急停，配合機(jī)械抱閘制動(dòng)方式功能解釋相關(guān)參數(shù)能耗制動(dòng)變頻器通過制動(dòng)單元和制動(dòng)阻將電機(jī)回饋的能量以熱能的形式消耗掉 P1237=15 ，能耗制動(dòng)的工作停止周期 P1240=0，禁止直流電壓控制器，從而防止斜坡下降時(shí)間的自動(dòng)延長⑦自動(dòng)再起動(dòng)和捕捉再起動(dòng)自動(dòng)再起動(dòng)：變頻器在主電源跳閘或故障后重新起動(dòng)的功能。表410 YZ型液壓制動(dòng)器技術(shù)參數(shù)表1型號(hào)YZ1602額定正壓力，KN1603溢流閥調(diào)定油壓，Mpa4安全閥調(diào)定油壓，Mpa105最大閘瓦比壓，N/cm21486設(shè)計(jì)摩擦系數(shù)7蓄能器充氣壓力值Mpa3 液壓站主要由油箱、電接點(diǎn)壓力溫度計(jì)、網(wǎng)式過濾器、電動(dòng)機(jī)、紙質(zhì)濾油器、壓力表、電液調(diào)壓裝置、電磁閥、溢流閥、減壓閥、彈簧蓄力器等部件組成。壓力油一部分進(jìn)入A、B管打開提升機(jī)制動(dòng)器，提升機(jī)即可開車運(yùn)行；另一部分壓力油進(jìn)入蓄能器13，為安全制動(dòng)儲(chǔ)備壓力能。提升容器到位信號(hào)已經(jīng)閉合，AC接點(diǎn)信號(hào)閉合，液壓站中電動(dòng)機(jī)1斷電，油泵2停止供油，電磁閥由可編程控制器（PLC）控制，GGGGGG7斷電（動(dòng)作狀況見上表），A、B管的油壓迅速降為零，所有制動(dòng)器全部施閘，制動(dòng)住提升機(jī)。PLC軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，程序編制采用梯形圖。速度子程序流程如圖所示：圖53 速度檢測(cè)子程序流程圖提升容器在井筒中的位置由E6B2CWZ6C型旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)量。③工作制動(dòng)失效時(shí)的故障處理，程序檢測(cè)工作閘制動(dòng)失效時(shí)，安全制動(dòng)立即投入，同時(shí)檢測(cè)制動(dòng)油壓，若正常，則系統(tǒng)斷電實(shí)施安全制動(dòng)。組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境。 組態(tài)環(huán)境：組態(tài)生成應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境：解釋執(zhí)行組態(tài)結(jié)果組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫　　　　 圖55 組態(tài)軟件的組成MCGS組態(tài)軟件由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。MCGS負(fù)責(zé)在運(yùn)行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個(gè)部分，完成整個(gè)系統(tǒng)的通訊過程。MCGS把各種網(wǎng)絡(luò)形式，以父設(shè)備構(gòu)件和子設(shè)備構(gòu)件的形式，供用戶調(diào)用，并進(jìn)行工作狀態(tài)、端口號(hào)、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置。 （3）相比傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)，使用變頻器驅(qū)動(dòng)有如下幾方面優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)提升機(jī)軟啟動(dòng)和軟停車，減輕了電網(wǎng)沖擊；變頻器頻率連續(xù)調(diào)節(jié)，增強(qiáng)了系統(tǒng)魯棒性；無需使用換檔接觸器及調(diào)速電阻，降低了維修成本和維護(hù)時(shí)間；變頻器可根據(jù)負(fù)載需要自動(dòng)輸出合適的功率，大大降低了能量耗損。（5）組態(tài)軟件作為用戶可定制功能的軟件平臺(tái)工具，利用其良好的人機(jī)界面和通信力，在PC機(jī)上開發(fā)出友好人機(jī)界面，使工作人員可以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障報(bào)警、打印報(bào)表。MCGS提供了豐富的功能構(gòu)件，供用戶選用，通過構(gòu)件配置和屬性設(shè)置兩項(xiàng)組態(tài)操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略”），使系統(tǒng)能夠按照設(shè)定的順序和條件，操作實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運(yùn)行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。MCGS如何產(chǎn)生動(dòng)畫效果：MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動(dòng)畫屬性，如：一個(gè)長方形的動(dòng)畫屬性有可見度，大小變化，水平移動(dòng)等，每一種動(dòng)畫屬性都會(huì)產(chǎn)生一定的動(dòng)畫效果。 圖56 組態(tài)軟件模擬運(yùn)行MCGS運(yùn)行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。 MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。同時(shí)系統(tǒng)發(fā)出特殊報(bào)警，提醒操作人員人為安全制動(dòng)(在制動(dòng)油缸回油口加裝泄壓閥和回油箱油路)。然后利用比例關(guān)系分析計(jì)算即可知道罐籠在井筒中的當(dāng)前位置。 圖51 主程序流程圖 S型速度控制子程序PLC通過變頻器的端口6分別控制電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)，通過給變頻器的端口117輸入編碼來控制電機(jī)以S型速度曲線運(yùn)行。（3）電磁閥檢測(cè)信號(hào)：液壓站中每一個(gè)電磁閥都有一個(gè)閥芯檢測(cè)傳感器，當(dāng)電磁閥正常工作，而閥芯沒有到位或被卡，檢測(cè)傳感器會(huì)發(fā)出故障信號(hào)，并通過可編程控制器（PLC）報(bào)警并在液晶屏上顯示發(fā)生故障的電磁閥，以便對(duì)其進(jìn)行維修。（2）安全制動(dòng)安全制動(dòng)分為兩種情況：一種是提升容器運(yùn)行在井筒中時(shí)，提升機(jī)出現(xiàn)緊急情況時(shí)的井中安全制動(dòng)；另一種是提升容器已經(jīng)接近井口時(shí)，提升機(jī)出現(xiàn)緊急情況時(shí)的井口安全制動(dòng)。②在事故狀態(tài)下，可以使制動(dòng)器的油壓迅速降到預(yù)先調(diào)定的某一值，經(jīng)過延時(shí)后，制動(dòng)器的全部油壓迅速回到零，使制動(dòng)器達(dá)到全制動(dòng)狀態(tài)。捕捉再起動(dòng)：變頻器快速地改變輸出頻率，去搜尋正在自由旋轉(zhuǎn)的電機(jī)的實(shí)際速度。輸出信號(hào)標(biāo)定為0~50 Hz 輸出4~20mA。表42 參數(shù)設(shè)置參數(shù)號(hào)設(shè)定值設(shè)置說明P00033設(shè)置參數(shù)訪問等級(jí)為專家級(jí)P00101開始快速調(diào)試P01000選 擇電機(jī)的功率單位為kw，電網(wǎng)頻率為50HzP02050變頻器應(yīng)用對(duì)象為恒轉(zhuǎn)矩P0300[0]1選擇電機(jī)類型為異步電機(jī)P0304[0]380電機(jī)額定電壓P0305[0]371電機(jī)額定電流P0307[0]180電機(jī)額定功率P0308[0]電機(jī)功率因數(shù) P0309[0]電機(jī)的額定效率P0310[0]50電機(jī)額定頻率 P0311[0]740電機(jī)的額定速度P0320[0]0電機(jī)的磁化電流通常取默認(rèn)值P0335[0]0電機(jī)冷卻方式為利用電機(jī)軸上風(fēng)扇自冷卻P0640[0]150電機(jī)過載因子以電機(jī)額定電流百分比限制電機(jī)的過載電流P0700[0]2選擇命令給定源（啟動(dòng)/停止）為I/O端子控制P1000[0]3設(shè)置頻率給定源為固定頻率P1080[0]0限制電機(jī)運(yùn)行的最小頻率P1082[0]50限制電機(jī)運(yùn)行的最大頻率P1120[0]10電機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)加速到最大頻率所需時(shí)間P1121[0]10電機(jī)從最大頻率降速到靜止?fàn)顟B(tài)所需時(shí)間P1300[0]0線性V/F，要求電機(jī)的壓頻比準(zhǔn)確P39003結(jié)束快速調(diào)試為電機(jī)數(shù)據(jù)計(jì)算，其它參數(shù)不進(jìn)行工廠復(fù)位P19101使能電機(jī)識(shí)別，出現(xiàn)A0541 報(bào)警，馬上啟動(dòng)變頻器（3）功能調(diào)試：根據(jù)需要設(shè)置控制的方式和各種工藝參數(shù)。一般在變頻器出廠和參數(shù)出現(xiàn)混亂的時(shí)候進(jìn)行此操作。由于它具有高度的靈活性因而可以在廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。但是采用此法的電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)只能是單機(jī)運(yùn)行，同時(shí)轉(zhuǎn)差頻率控制未能實(shí)施對(duì)電機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩的閉環(huán)控制，盡管這種系統(tǒng)的靜態(tài)精度較高，但由于快速性較差，故適用于對(duì)響應(yīng)的快速性要求不高的系統(tǒng)。異步電動(dòng)機(jī)定子對(duì)稱的三相繞組中通入對(duì)稱的三相交流電，在電機(jī)氣隙內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，其旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速 （41）式中——定子繞組電源頻率。位置信號(hào)檢測(cè)電路的原理圖如圖37所示。 TCK磁性開關(guān)由于綜合采用了一系列先進(jìn)技術(shù)，所以取得了較高的技術(shù)指標(biāo)和性能，能在礦井井筒中不用維修、安全可靠地工作。它使用了先進(jìn)的弱磁傳感器和微電子器件，具有高的磁靈敏度、高的分辨率和寬的反應(yīng)頻率。表310 旋轉(zhuǎn)編碼器的端子分配顏色褐藍(lán)黑白粉端子名電源0V輸出A相輸出B相輸出Z相表311 E6B2CWZ6C型編碼器技術(shù)參數(shù)電源電壓DC5V－5%~24V+15%脈沖（p－p）5%以下消耗電流*180mA以下分辨率（脈沖/旋轉(zhuǎn)）1000輸出相A、B、Z相輸出極為差A(yù)相、B相的相位差90177。光亮度≥100cd/㎡?？梢杂醚b載指令和傳送指令訪問模擬量模塊。%，電流177。177。西門子S7300屬于模塊式PLC，主要由機(jī)架、電源模塊（PS）、中央處理單元（CPU）、信號(hào)模塊（SM）、通信處理器（CP）、功能模塊（FM）、接口模塊（IM）組成。（1）SIMATIC S7200 PLCS7200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等?；窘Y(jié)構(gòu)：PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，如圖3－1所示： 圖3－1 PLC的基本結(jié)構(gòu)圖工作原理：整個(gè)掃描過程分為內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個(gè)階段，全過程掃描一次所需要的時(shí)間稱為掃描周期。再松開液壓制動(dòng)閘并將主令控制器推到正向（或反向），提升機(jī)開始運(yùn)行。（2）液壓站：為提升機(jī)提供制