【正文】 本文是在導(dǎo)師韓立瑞老師的悉心指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、正直坦蕩的為人風(fēng)范使我受益匪淺，令我學(xué)到了很多新的專業(yè)知識，在處理問題方面也有了很大的進(jìn)步。盡量縮短模擬量v0信號線的長度，并采用雙芯屏蔽線作為信號線。GX Developer的特點(diǎn)：（7） 行程顯示子程序根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖個數(shù)來顯示當(dāng)前的行程位置。le是鎖存使能輸入端，在le信號的上升沿將數(shù)據(jù)輸入端輸入的bcd數(shù)鎖存在片內(nèi)的寄存器中，并將該數(shù)譯碼后顯示出來。此系統(tǒng)為單閉環(huán)動力制動系統(tǒng)，系統(tǒng)方框圖如圖3所示，從圖中可以看出速度偏差控制和腳踏控制是“或”的關(guān)系，哪個信號大，就允許哪個信號通過，亦即相應(yīng)的控制方式發(fā)揮作用。若采用更復(fù)雜的技術(shù)、設(shè)備與線路，其成本會顯著上升。數(shù)據(jù)傳輸方式(Data Transmission Mode)一、基帶信號與寬帶信號以及它們的傳輸　　基帶信號(Baseband Signal)直接用兩種不同的電壓來表示數(shù)字信號1和0，因此我們將對應(yīng)矩形電脈沖信號的固有頻率稱為基帶，相應(yīng)的信號稱為基帶信號。 單片機(jī)的編程麻煩，可讀性差，實(shí)時控制不太占優(yōu)勢，但是他的成本低，控制方式比較靈活， 而PLC對于實(shí)時控制來說就比較優(yōu)越，他的編程方式簡單，可以用指令或是梯形圖來進(jìn)行編程，易學(xué)易懂，但是成本較高，適合用于工業(yè)控制。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運(yùn)動控制功能，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場合。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。井下的信號必須經(jīng)由井口轉(zhuǎn)發(fā),不得越過井口信號工直接向車房發(fā)送,井口信號工必須在井下信號發(fā)出后,才能發(fā)出信號。其原理框圖見下圖所示。也可以采用PLC作為信號系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，可在井口、井底、車房信號臺給用一個PLC亦可以只在井口使用PLC，原理和使用繼電器的一樣，都通過井口信號工的信號確認(rèn)以及轉(zhuǎn)發(fā)，完成信號系統(tǒng)的功能。首先我們應(yīng)清楚提升機(jī)給信號系統(tǒng)的信號以及提升機(jī)從信號系統(tǒng)所得到的信號,由此而進(jìn)行各種操作。它還配有許多應(yīng)用軟件，以方便用戶。例如，近代科學(xué)計(jì)算，科學(xué)管理和工業(yè)控制等都離不開它。 使用繼電器控制邏輯完成一項(xiàng)控制工程，其設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試必須依次進(jìn)行，周期長，而且維修困難。而可編程控制器的控制邏輯中，各繼電器都處于周期性循環(huán)掃描接通之中，從宏觀上看，每個繼電器受制約接通的時間是短暫的?！　?. 梯形圖中的接點(diǎn)可以任意串、并聯(lián)，但線圈只能并聯(lián)不能串聯(lián)。 5. 底板或機(jī)架大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 2. 硬件配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。2. 1 PLC的由來 　1969年美國數(shù)字設(shè)備公司成功研制世界第一臺可編程序控制器PDP14，并在GM公司的汽車自動裝配線上首次使用并獲得成功。井下信號臺功能：完成各種信號的按鈕檢測、顯示及聲音提示，包括工作方式信號，工作執(zhí)行信號及其他信號；完成本水平各種信號的閉鎖功能，完成向井口發(fā)送信號的功能。 該信號系統(tǒng)的關(guān)鍵是信號聯(lián)絡(luò)，在井底信號臺只能進(jìn)行按鈕輸入操作，車房信號臺只能顯示輸出結(jié)果，井口信號臺既能輸入又能進(jìn)行信號轉(zhuǎn)發(fā)，在各自灌位只能進(jìn)行一些特定的操作，例如在井口只能進(jìn)行井口發(fā)灌，要灌，下行等操作。這種系統(tǒng)信號簡潔,操作方便,快慢自如，多年來已沿用成習(xí)，盡管各單位點(diǎn)信號的組合方式有所不同，但原理是相同的。 整個控制系統(tǒng)自改造完成投入運(yùn)行以來，運(yùn)行平穩(wěn)安全、節(jié)電效果十分顯著，不但對提高礦山提升系統(tǒng)工業(yè)的現(xiàn)代化裝備水平有推動作用，而且產(chǎn)生了顯著的經(jīng)濟(jì)效果，極大地提高了煤礦的生產(chǎn)效率。采用PLC控制不但提高了信號傳輸?shù)目煽啃院蜏?zhǔn)確性,而且具有極大的靈活性和擴(kuò)展性。它的突出特點(diǎn)是用“點(diǎn)信號”(即電鈴振響或指示燈明滅的次數(shù))來代表各種提升信號。它不但完全符合《冶金礦山安全規(guī)程》中有關(guān)提升信號的各項(xiàng)規(guī)定，而且保留了原信號系統(tǒng)的特點(diǎn)和操作習(xí)慣，技術(shù)改造方便，功能齊全。井口信號臺功能：完成各種提升信號的按鈕檢測、顯示及聲音提示，包括運(yùn)人、運(yùn)物、檢修，水平聯(lián)系等選擇按鈕；上行、下行，滿上，滿下，停車、急停等信號按鈕，完成水平及井下各種信號的閉鎖和監(jiān)控。 圖11 設(shè)備配置示意圖第2章 可編程序邏輯控制器簡介 可編程序邏輯控制器（PLC）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)算操作的電子裝置。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報(bào)信息。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計(jì)時間比設(shè)計(jì)繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。 4. 過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。 4. 電源模塊PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。功能模塊圖語言采用功能模塊圖的形式，通過軟連接的方式完成所要求的控制功能，它不僅在可編程序控制器中得到了廣泛的應(yīng)用，在集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)時也常常被采用，由于它具有連接方便、操作簡單、易于掌握等特點(diǎn)，為廣大工程設(shè)計(jì)和應(yīng)用人員所喜愛。可編程控制器由中大規(guī)模集成電路組成，功耗小。 1. 5計(jì)數(shù)限制。 2. 可編程控制器與微機(jī)系統(tǒng)的區(qū)別 簡言之，微型計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)是通用的專用機(jī)，而可編程控制器則是專用的通用機(jī)。 2. 4 程序設(shè)計(jì) 微型計(jì)算機(jī)具有豐富的程序設(shè)計(jì)語言，如匯編語言， FORTRAN 語言， COBOL 語言， PASCAL 語言， C 語言等，其語句多，語法關(guān)系復(fù)雜，要求使用者必須具有一定水平的計(jì)算機(jī)硬件知識和軟件知識。 礦井提升機(jī)的信號系統(tǒng)包括聲、光信號。各提升中段的點(diǎn)信號直接傳送到井口總信號房，再由井口總信號工轉(zhuǎn)發(fā)到提升機(jī)房。各控制臺還配有數(shù)字、漢字提示,語音提示,這樣既照顧了操作人員的習(xí)慣操作,又減輕了工作人員的負(fù)擔(dān)。井口、井下罐位信號由光電開關(guān)采集。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)33 PLC控制系統(tǒng)原理框圖圖34 PLC控制系統(tǒng)示意圖計(jì)。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 （3）運(yùn)動控制 PLC可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制。 不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標(biāo)準(zhǔn)化方向邁進(jìn)。 顯然，兩相調(diào)制(單個調(diào)制狀態(tài)對應(yīng)1個二進(jìn)制位)的比特率等于波特率；四相調(diào)制(單個調(diào)制狀態(tài)對應(yīng)2個二進(jìn)制位)的比特率為波特率的兩倍；八相調(diào)制(單個調(diào)制狀態(tài)對應(yīng)3個二進(jìn)制位)的比特率為波特率的三倍；依次類推。 Serial Mode)　　根據(jù)一次傳輸數(shù)位的多少可將基帶傳輸分為并行(Parallel)方式和串行(Serial)方式，前者是通過一組傳輸線多位同時傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，后者是通過一對傳輸線逐位傳輸數(shù)字代碼。提升機(jī)在減速段運(yùn)行中，當(dāng)速度在0～5%范圍內(nèi)，電氣制動起作用，可調(diào)閘不起作用；當(dāng)超速在5%～10%范圍內(nèi)，電氣制動限幅，并維持最大制動功率，同時可調(diào)閘起作用，總制動力矩增大；當(dāng)超速10%時，過速繼電器gsj1作用于安全回路，可調(diào)閘將提升機(jī)滾筒閘住。為了便于提升機(jī)司機(jī)操作，提升機(jī)電控系統(tǒng)需設(shè)置可靠的行程顯示裝置（又稱深度指示器）用于顯示提升容器在井筒中的位置。正常運(yùn)行時，lhk3接通，調(diào)繩連鎖不起作用。圖圖46安全回路原理圖第5章系統(tǒng)調(diào)試軟件和PLC程序設(shè)計(jì)5. 1 系統(tǒng)調(diào)試軟件GX Developer GX Developer是三菱PLC的編程軟件。 5. 能夠用各種方法和可編程控制器CPU連接 (1) 經(jīng)由串行通訊口 (2) 經(jīng)由USB (3) 經(jīng)由MELSECNET/10(H)計(jì)算機(jī)插板 (4) 經(jīng)由MELSECNET(Ⅱ)計(jì)算機(jī)插板 (5) 經(jīng)由CCLink計(jì)算機(jī)插板 (6) 經(jīng)由Ethernet計(jì)算機(jī)插板 (7) 經(jīng)由CPU計(jì)算機(jī)插板 (8) 經(jīng)由AF計(jì)算機(jī)插板5. 同一電平等級的信號才能用一條多芯電纜傳輸。不足和遺憾不會給我打擊只會更好的鞭策我前行，今后我更會關(guān)注新技術(shù)新設(shè)備新工藝的出現(xiàn)，并爭取盡快的掌握這些先進(jìn)的知識，更好的為社會做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，為祖國的四化服務(wù)。本次設(shè)計(jì)的順利完成，離不開學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)對我們的大力支持，使我們得以有豐富的設(shè)備資源，能夠?qū)W習(xí)很多的科學(xué)前沿知識，對此表示衷心的感謝。通過實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合，鍛煉了我綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實(shí)際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平。 此外，選擇FX系列的情況下，還能變換成FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔。（10） 安全回路用于防止和避免交流提升機(jī)發(fā)生意外事故。顯然，n個顯示器占用的輸出點(diǎn)數(shù)為：4+n。圖42 動力制動電壓形成回路控制信號電壓由兩個回路組成一個或門電路，如圖5所示。 第4章 硬件及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4. 1提升機(jī)主回路部分設(shè)計(jì) 主回路用于供給提升電動機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)失壓、過流保護(hù)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。 　　為了充分利用通信干線的通信能力，人們廣泛使用多路復(fù)用(Multiplex)技術(shù)，即讓多路通信信道同時共用一條線路。最好的方法是單片機(jī)系統(tǒng)嵌入PLC的功能，這樣可大大簡化單片機(jī)系統(tǒng)的研制時間，性能得到保障，效益也就有保證。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。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。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。記憶的數(shù)字直到下一個信號發(fā)出才會消失。新型礦井提升機(jī)信號裝置的使用有效地解決了在微機(jī)系統(tǒng)中信號的遠(yuǎn)距離傳輸和可靠性問題。例如以一長點(diǎn)表示要罐,一長兩短表示上行,一長三短表示下行,兩短表示提物,三短表示提人等等。信號系統(tǒng)有功能信號（運(yùn)人、運(yùn)物、運(yùn)礦、檢修、上行、下行），罐籠去向（井口、井底），罐位（井口、井底）。而可編程控制器因接口的響應(yīng)速度慢而影響數(shù)據(jù)處理速度。選配對應(yīng)的模塊便可適用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)。 1. 7可靠性和可維護(hù)性。觸點(diǎn)的開閉動作一般在幾十毫秒數(shù)量級?！　?. 語句表語言，類似于匯編語言。也就是我們系統(tǒng)的上位機(jī)。寄存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。 5. 數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。1973年西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器。例如，當(dāng)井下發(fā)出緊急停車信號時，能自動使提升機(jī)停車并進(jìn)行停車閉鎖。） 設(shè)計(jì)中我用了指示燈、響鈴、蜂鳴器作為輸出顯示。(3)聲光信號一瞬即逝，無據(jù)可查，一旦發(fā)生事故，給事故分析帶來困難,很難找出真正的事故原因，致使同類事故重復(fù)發(fā)生。 PLC。設(shè)計(jì)中運(yùn)用PLC控制技術(shù)，PLC系統(tǒng)采用三菱公司的FX2N系列作為主控制器，對井口、井底、機(jī)房信號臺進(jìn)行信號聯(lián)絡(luò)。第1章礦井提升機(jī)系統(tǒng)簡介 礦山多中段提升豎井，一般都是副井或混合井，其提升任務(wù)繁重,作業(yè)種類復(fù)雜，中途?？款l繁。為便于操作,各個礦山企業(yè)均制定了相應(yīng)的信號規(guī)定，如規(guī)定聲音一長為要罐、二短為上行、三短為下行等,并輔之以電話聯(lián)系。存儲井口信號臺本次、前次的打點(diǎn)信號。由于PLC為無觸點(diǎn)系統(tǒng),可靠性更高,尤其是近年來PLC 方面的技術(shù)發(fā)展迅速,使由PLC 組成的系統(tǒng)的抗干擾能力越來越強(qiáng),它能在惡劣的環(huán)境中可靠地工作,較為適合礦山環(huán)境不佳的特點(diǎn)。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達(dá)30萬小時。4. 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造。從控制機(jī)構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān)量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運(yùn)動控制模塊。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。　　模擬量：按信號類型分，有電流型（420mA,020mA）、電壓型（010V,0