【正文】 三檔波形 Y4Y3Y2Y1Y0= 00100 DT314 DT315 K126879（ M5） 井筒減速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) DT316 H2 二檔波形 Y4Y3Y2YlY0= 00010 DT317 DT318 K134102（ M6） 井口等速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) DT319 H1 初始波形 Y4Y3Y2YlY0= 00001 DT320 DT321 K134522（ M7） 井口減速段對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) DT322 H5 結(jié)吏波形 Y4Y3Y2Y1Y0=10000 表中 M M M M M M M7 分別為七檔變速對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，H H H H H5 分別為速度的控制代碼。 ③ [F162(HCOS) S Yn]:其中 S：存高速計(jì)數(shù)器經(jīng)過值的首地址，設(shè)置范圍： K8388608～ K8388607， D：指定的外部輸出繼電器（ Y0～ Y7），當(dāng)（ DT9044， DT9045） =（ S， S+1） → Yn=ON,執(zhí)行條件是 R903A=OFF(n=0～ 7)。且用 F1(DMV)指令將 DT9108 和河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 17 DT9109 中的經(jīng)過值時(shí)時(shí)拷貝到 PID 單元中的給定值寄存器 DT100 中，作為速度的給定。 脈沖單元在本系統(tǒng)中的工作過程 1 號(hào)脈沖單元 :首先向 CPU 單元的數(shù)據(jù)區(qū)送入脈沖單元的初始值和預(yù)置值，均為十進(jìn)制表示的脈沖數(shù)，即為脈沖單元的初始化作準(zhǔn)備，接下來是脈沖單元的初始化，即將初始值和預(yù)置值寫入脈沖單元的共享存儲(chǔ)器中，當(dāng)有提升信號(hào)時(shí)，起動(dòng)按鈕按下同時(shí)，其上升沿接通 Y6 后， 1 號(hào)脈沖單元開始有脈沖輸出。 表 32脈沖單元共享存儲(chǔ)器表 讀 數(shù) 據(jù) 寫 數(shù) 據(jù) K0 經(jīng)過值（低 16位） 初始值（低 16位） K1 經(jīng)過值（高 8位帶符號(hào)數(shù)） 初始值（高 8位帶符號(hào)數(shù)） K2 不能讀 預(yù)置值（低 16位） K3 不能讀 預(yù)置值（高 8位帶符號(hào)數(shù)） 在本系統(tǒng)中 1 號(hào)脈沖單元 :KO 可以讀經(jīng)過值、寫初始值此處為 O， K2只能寫預(yù)置值本系統(tǒng)取為 134522。 （ 10） 工作方式選擇 DIP 開關(guān)。當(dāng) C=P 時(shí)和 CP 時(shí)相應(yīng)的端子輸出為高電平。 ②與提升運(yùn)動(dòng)相關(guān)的計(jì)算 初加速段 : t01=vO/aO1=1/=(s) L01=1/2V0t01=1/2 1?=(m) 等速運(yùn)行階段 : L02=LDL01==(m) T02=L02/V0=(s) 井底車場運(yùn)行總時(shí)間 : TD=t01+t02=+=(s) : 加減速運(yùn)行階段 : t1=t2=(vmvD)/a1=(51)/=8(s) L1=L2=1/2(vm+v0)/t=(5+1)/2 8 =24(m) 等速運(yùn)行階段 : L3=L(LD+LK+L2+L2)=5282(30+24)=420(m) t3=L3/vm=420/5=84(s) 車組在井口車場運(yùn)行階段 : LK=LD=30(m) tK=tD=(s) 一次提升循環(huán)時(shí)間 : T=(tD+tK+t1+t2+t3)+θ=2(t D+t1)+t3+θ =2(+8)+84+25 =(s) ③脈沖數(shù)的計(jì)算 : 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 12 滾筒的周長為 LG=л D= = (m). 按滾筒每轉(zhuǎn)一圈發(fā)出 n0=2021 個(gè)脈沖計(jì)算，一次提升的長度為 528m,應(yīng)轉(zhuǎn)的圈數(shù)為 N=528/= 圈，一次提升應(yīng)發(fā)出的總脈沖數(shù)為 nS=Nn0= 2021=134522。 3 FP3 各單元工作方式的設(shè)置與參數(shù)整定 CPU 單元 在 FP3 機(jī)的 CPU 單元中，采用的是 16 位微處理器芯片，最多可控制2048 個(gè) I/O 點(diǎn) , 具有 16K 步的大程序容量和 EPROM 寫入功能，采用循環(huán)掃描控制工作方式，除基本的控制功能外，還增加了許多特殊功能，如 初始化功能，測試運(yùn)行功能和中斷功能等。 潤滑供油系統(tǒng)是向摩擦副連續(xù)供油的裝置，使摩擦片之間不斷產(chǎn)生新 的油膜，同時(shí)將滑差損失產(chǎn)生的熱量經(jīng)換熱器以循環(huán)方式很快被帶走，使 調(diào)速離合器能在滑差情況下保持持久工作。 本系統(tǒng)中使用 YL8 型液體粘性調(diào)速離合器，是遼寧華孚石油高科技股份有限公司最新開發(fā)、研制成功的高效節(jié)能產(chǎn)品。 (3)FP3 機(jī) I/0 分配采用自由編址方式，為用戶提供靈活便利的使用條件，其編址方式可通過兩種方式來實(shí)現(xiàn)，一種是根據(jù)各單元在底板上插放的位置確定該單元所用點(diǎn)的地址，另一種是使用編程工具設(shè)定各單元的地址。同時(shí)大中型 PLC也配備了 PID 控制模塊，當(dāng)控制過程中某一變量出現(xiàn)偏差時(shí)， PLC 就按照PID 算法去調(diào)節(jié)該控制過程，把變量保持在某一整 定值范圍內(nèi)。 為操作及檢修的方便，首先 PLC 內(nèi)部自檢功能的故障輸出接點(diǎn)直接進(jìn)入安全回路，一旦 PLC 出現(xiàn)故障，安全回路便立即動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)；同時(shí)系統(tǒng)中各種相應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)和各個(gè)外部線路，在 PLC 的輸入和輸出模塊上，都要有相應(yīng)的指示，通過指示燈可以直接判斷信號(hào)傳輸是否正常。 速度 Vm=； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 5 V0=； 、減速度 a1=a4=； 、減速度 a2=a3=。 系統(tǒng)控制速度圖 礦井提升機(jī)的工作過程一般經(jīng)歷加速、等速、減速三個(gè)運(yùn)行階段。同時(shí)采用籠型電機(jī)拖動(dòng)，將使系統(tǒng)靜特性明顯變硬，調(diào)速范圍也將顯著加寬，并且節(jié)電效果可達(dá) 30%左右 ,可成為井下提升機(jī)更新?lián)Q代的理想設(shè)備。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇 可編程控制系統(tǒng)（ Programmable Logic Controller）是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。 (2)轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng)：少部分轉(zhuǎn)差功率被消耗掉，大部分通過變流裝置回饋電網(wǎng)或轉(zhuǎn)化為機(jī)械能予以利用。 隨著電力電子器件、微電子控制技術(shù)和交流調(diào)速控制理論的發(fā)展，交流驅(qū)動(dòng)逐漸獲得了與直流驅(qū)動(dòng)相同的控制特性，并在高性 能交流驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中獲得了根本性的突破，成為大容量提升機(jī)的首選方案。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 1 1 前言 提升機(jī)的發(fā)展過程及現(xiàn)狀 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、矸石，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。 目前國內(nèi)煤礦企業(yè)，井下提升機(jī)大多采用交流繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方案。繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速就屬這類。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程，使高可靠性的數(shù)字控制系統(tǒng)在較低成本價(jià)格上得以實(shí)現(xiàn)，越來越受到廣大用戶的青睞，成為當(dāng)今自動(dòng)化電氣控制的主流。 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 系統(tǒng)控制要求 (1)礦井提升機(jī)是整個(gè)煤礦安全生產(chǎn)的關(guān)鍵，其安全可靠性直接關(guān)系到全礦的生產(chǎn)和礦工的生命安全。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用井底初加速、等速，井筒主加速、等速和井口減速運(yùn)行等階段。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 礦井提升機(jī)硬件結(jié)構(gòu)主要包括控制系統(tǒng)、調(diào)速裝置、放大驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、換向回路、安全回路等部分，本系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)構(gòu)成如圖 22所示。 可編程控制器 (PLC)的特點(diǎn)及選型 PLC 特點(diǎn)及應(yīng)用 可編程控制器（ Programmable Logic Controller）是計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)相結(jié)合而開發(fā)的一種適用工業(yè)環(huán)境的新型通用自 動(dòng)控制裝置，是作為傳統(tǒng)繼電器的替換產(chǎn)品而出現(xiàn)的。 在本系統(tǒng)中，可選用日本松下電工公司生產(chǎn)的中型 PLCFP3 機(jī)。 (4)FP3 機(jī)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其具有如下突出優(yōu)點(diǎn) : 。 結(jié)構(gòu)及工作原理 YL8 型液體粘性調(diào)速離合器 由主機(jī)和液壓系統(tǒng)兩大部分組成。 控制供油系統(tǒng)由電液比例溢流閥來調(diào) 節(jié)控制油壓，該油壓經(jīng)控制油入口進(jìn)入油缸，推動(dòng)活塞，對(duì)摩擦副施加不同壓力來改變主、被動(dòng)片間的油膜厚度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出軸轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，以滿足工作機(jī)的變速要求。 脈沖輸出單元 FP3 配備了多種實(shí)現(xiàn)位置控制的單元，首先是脈沖輸出單元，還有高速計(jì)數(shù)單元和位置控制單元，脈沖輸出單元可以輸出頻率可調(diào)的脈沖，其輸出頻率范圍為 45Hz～ 5kHz。 初加速段 : n01=L01/LD n0= 等速運(yùn)行段 : n0=L02/LG n0= 加減速運(yùn)行段 : n1=n2=L1/LG n0=24/ 2021=6115 個(gè) 等速運(yùn)行段 : n3=L3/LG n0=420/ 2021=107006 個(gè) 與井底運(yùn)行的脈沖數(shù)相同 nK1=420 個(gè)， nK2=7223 個(gè) (2)速度的脈沖化 將速度值轉(zhuǎn)化成脈沖數(shù)為 : f0=0 f1=v0/LG n0=1/ 2021=255 個(gè) f2=vm/LG n1=5/ 2021=1275 個(gè) f3=f1=255 個(gè) f4=f0=0 (3)加速度的脈沖化 與井底車場初加速及與井口車場減速對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) : na01= na02=V0/t01=255/=77 個(gè) 與井筒運(yùn)行段的加、減速度對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) : na1=na2=vm/t1=1275/8=159 個(gè) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 13 與加速度對(duì)應(yīng)的脈沖單元 2 的脈沖輸出頻率 : f01=77 f02=159 可以通過脈沖輸出單元的 Y23進(jìn)行脈沖輸出頻率的切換控制， Y23 OFF時(shí)輸出為低檔，當(dāng) Y23 ON時(shí)為高檔。 (4) RST:脈沖單元復(fù)位輸入端。 脈沖單元工作方式選擇開關(guān)的設(shè)置 表 31列出了 FP3 脈沖單元工作方式選擇開關(guān)的具體設(shè)置方法。 2 號(hào)脈沖單元 :KO 可以讀經(jīng)過值、寫初始 值此處為 O， K2只能寫預(yù)置值先本系統(tǒng)設(shè)為 255，后可經(jīng)過程序修改。該脈沖送入高速計(jì)數(shù)器 HSC 的 XO 端，使高速計(jì)數(shù)器 HSC 按所設(shè)定的參數(shù)表進(jìn)行工作。 高速計(jì)數(shù)器的設(shè)置 (1) 高速計(jì)數(shù)器有四種工作方式，分 別為單路加計(jì)數(shù)、單路減計(jì)數(shù)、兩路單相輸入方式和兩路雙相輸入方式，在本系統(tǒng)中采用兩路單相輸入方式，計(jì)數(shù)范圍為 8388608～ 8388607，工作方式選擇為 X0 加計(jì)數(shù)、 X1 減計(jì)數(shù)，其最高計(jì)數(shù)頻率為 5KHZ。其作用是將一個(gè)外部繼電器規(guī)定為高速計(jì)數(shù)器的輸出。 當(dāng)有提升信號(hào)時(shí)， PLC 按照 pattern 參數(shù)表所設(shè)定的工作方式運(yùn)行。 (5)高速計(jì)數(shù)板占用的內(nèi)部寄存器如表 36。 PID 調(diào)節(jié)是過程控制系統(tǒng)中最常用的控制算法之一。 參數(shù)表具體設(shè)置說明如下 : (1)控制模式選擇 [S] 數(shù)字 PID 數(shù)據(jù)處理控制模式及功能簡要介紹如下： ①微分型 PID 與積分型 PID 設(shè)定值改變時(shí)，輸出值也改變。當(dāng)執(zhí)行自 動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)，估計(jì)值在自動(dòng)轉(zhuǎn)換完成后返回。 (5)輸出較低極限值 [S+4] 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 23 范圍是 :KO～ K10000。 (10)采樣時(shí)間 (TS)[S+9] 用來設(shè)定 PID 處理使用的系數(shù)；將設(shè)定值 即為實(shí)際控制時(shí)間，設(shè)定范圍是 :K1～ K6000。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 24 A/D 單元的設(shè)置 通道的選擇 FP3 的 A/D 單元有 4 個(gè)輸入通道，其模擬量輸入范圍和類型是由該單元背面的開關(guān)進(jìn)行設(shè)定的。 (3)、 K0, K5, K14 只用低四位。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 27 A/D 單元輸入輸出特性 在本系統(tǒng)中輸入信號(hào)為模擬量（ 4～ 20） mA 電流值，其輸出為 0～ 4000的數(shù)字量。 n: 讀取數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。 表 312 D/A 單元的技術(shù)參數(shù)表 項(xiàng) 目 說 明 模擬輸入 電流； 4～ 20mA 數(shù)字輸入 4～ 20mA K=0～ 4000 分辨率 1/4000（ 4uA） 精度 室溫下為 177。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 30 圖 32 D/A 單元的輸入 /輸 出特性 D/A 單元的編程方法 (1)向 D/A 單元寫入控制字 [F151 WRT, S1， S2， n， D〕 其中 :S1: D/A 單元所在的槽號(hào)?？衫?5 號(hào)槽和 6 號(hào)槽安裝其 I/0 單元行程開關(guān)。 4000 0 4 20 模擬輸出（ mA） 數(shù)字輸入 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 31 圖 41 PLC 輸入 /輸出接線圖 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 32 表 41 系統(tǒng)輸入輸出信號(hào)及 PLC 端子分配表 輸入信號(hào) 輸出信號(hào) 序號(hào) 輸入 端