【導(dǎo)讀】實(shí)現(xiàn)其具有運(yùn)行安全可靠、人員上下方便、隨到隨行、不需等待、一次性投。入低、動力消耗小、操作簡單、便于維護(hù)、工作人員少和運(yùn)送效率高等特點(diǎn)。系統(tǒng)要求設(shè)計出能滿足控制要求的控制電路、流程圖以及控制程序，并達(dá)成預(yù)期目標(biāo)。

　　

【正文】 X0 SB0 正轉(zhuǎn)啟動按鈕 X1 SB1 反轉(zhuǎn)啟動按鈕 X2 Q1 速度調(diào)節(jié)開關(guān) X3 SB2 停止按鈕 X4 SQ1 機(jī)頭越位行程開關(guān) X5 SQ2 機(jī)尾越位行程開關(guān) X6 SQ3 重錘上限限位開關(guān) X7 Q2 全程緊急停車保護(hù)開關(guān) X8 Q3 X9 Q4 XA Q5 XB Q6 XC Q7 XD Q14 CO 傳感器模擬信號 XE Q15 CH4 傳感器模擬信號 X10 Q8 過擺保護(hù)開關(guān) X11 Q9 X12 Q10 X13 Q11 X14 Q12 X15 Q13 X16 Q14 CO 傳感器信號清零開關(guān) X17 Q15 CH4 傳感器信號清零開關(guān) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 表 輸出信號分配表 輸出接口 輸出信號 代碼 名稱 Y0 KM1 自耦減壓啟動接觸器 1 Y1 KM2 自耦減壓啟動接觸器 2 Y2 KM3 電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器 Y3 KM4 電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 Y4 YB 制動器松閥 Y5 BU 報警蜂鳴器 Y6 KA1 MP3 播放器 Y8 HL1 電機(jī)運(yùn)行 Y9 HL2 機(jī)頭越位顯示 YA HL3 機(jī)尾越位顯示 YB HL4 減 速機(jī)運(yùn)行 Y10 A 緊急停車開關(guān)觸動位置數(shù)碼管顯示 Y11 B Y12 C Y13 D Y14 E Y15 F Y16 G Y17 A 過擺開關(guān)觸動位置數(shù)碼管顯示 Y18 B Y19 C Y1A D Y1B E Y1C F Y1D G 在程序中也用到一些內(nèi)部繼電器、數(shù)據(jù)存儲器、時間繼電器。如下表 所示。 表 程序中使用到 PLC 機(jī)器內(nèi)的器件及功能 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 24 器件地址 功能 器件地址 功能 T0 預(yù)警時間定時器 RA 過擺保護(hù)開關(guān)位置顯示數(shù)碼管顯示信號 T4 電機(jī)啟動時間定時器 RB T2 MP3開始播放時間定時器 RC T3 制動器報閘時間定時器 RD R0 緊急停車保護(hù)信號 RE R1 過擺保護(hù)停車信號 RF R2 CO 濃度偏高停車信號 DT0 CO A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)值存儲區(qū) R3 CH4濃度偏高停車信號 DT1 CH4 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)值存儲區(qū) R4 緊急停車保護(hù)開關(guān)位置顯示數(shù)碼管顯示信號 R5 R6 R7 R8 R9 本章小結(jié) 本章主要對系統(tǒng)的硬件進(jìn)行選型和設(shè)計，其中包含電動 機(jī)、減速機(jī)、制動器、 PLC、傳感器、 A/D 轉(zhuǎn)換單元等器件的型號選擇以及 PLC 控制電路外部接線圖的設(shè)計與 分配 說明。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 第 4章 軟件設(shè)計 控制系統(tǒng)程序 流程圖 設(shè)計 本系統(tǒng)運(yùn)行流程設(shè)計如下。 系統(tǒng) 在井上和井下分別設(shè)有操作臺，當(dāng)在井上有人需上車時，井上操作人員按下正轉(zhuǎn)啟動按鈕，制動器松閘，系統(tǒng)發(fā)出 3 聲預(yù)警信號用以提示乘客猴車即將啟動，注意安全；另外一個作用是作為與井下操作臺上的工作人員之間的一種通信信號：告知礦井下的操作人員此時井上有人上車，若井下有人需上車，此時必須等待，只到所有上車的人都到達(dá)井下時，方可上車 ；同理若是在井下的操作人員按下反轉(zhuǎn)啟動按鈕，則若井上有人需上車時，此時必須等待，只到所有上車的人都到達(dá)井上時，方可上車。當(dāng)?shù)?3 聲預(yù)警時，猴車啟動開始運(yùn)行， 5 秒后播放 MP3。如果在井上（井下）所有礦工都已上車并在不過載的情況下時，控制臺操作人員調(diào)節(jié)減速機(jī)調(diào)速開關(guān)，使電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到節(jié)能、減少乘坐時間的目的；若有乘車者下車，調(diào)節(jié)減速機(jī)調(diào)速開關(guān)，使電機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn)。若過載，則重錘上升到達(dá)上限限定高度，觸動鋼絲繩張緊保護(hù)開關(guān)動作，架空乘人索道自動停車。 途中設(shè)有緊急停車 保護(hù) 開關(guān)和座位過擺保護(hù)開關(guān) ，用于工人沿途遇到緊急 情況及時停車保護(hù)，除此之外，途中還設(shè)有氣體檢測 傳感器 ，對整個上下環(huán)境中的甲烷和一氧化碳 氣體 做出檢測， 氣體傳感器通過 A/D 轉(zhuǎn)換單元把數(shù)據(jù)傳輸給 PLC，當(dāng)氣體濃度超出安全范圍時，緊急制動，并電機(jī)開始反轉(zhuǎn)， 搭載 工人回到原始乘坐點(diǎn)。 該系統(tǒng) 程序流程圖如附圖所示。 控制系統(tǒng)程序梯形圖設(shè)計 根據(jù)本設(shè)計要求和系統(tǒng)流程圖的設(shè)計，控制 系統(tǒng)程序 分段 設(shè)計如下。 圖 電機(jī)正轉(zhuǎn)控制程序 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 26 開機(jī)運(yùn)行要求，按下電動機(jī)正轉(zhuǎn)按鈕前，制動器處于抱死狀態(tài)，且緊急停車保護(hù)、過擺開關(guān)保護(hù)、機(jī)頭、機(jī)尾越位、超載上限限定、傳感器均處于斷路 狀態(tài)，即正轉(zhuǎn)按鈕按下 ，制動器松閘，各硬件通電進(jìn)入工作狀態(tài)，程序如圖 . 圖 電機(jī)反轉(zhuǎn)控制程序 上圖 程序段為遇到意外情況即氣體濃度超標(biāo)、機(jī)頭機(jī)尾越位、緊急停車按鈕按下、過擺開關(guān)按下和電機(jī)從下往上運(yùn)行時的時候， 按下反轉(zhuǎn)按鈕 電機(jī)正常反轉(zhuǎn)。 圖 電機(jī)減壓啟動控制程序 電機(jī)運(yùn)行因啟動電壓較大，故采用減壓 啟動 的方式，上式圖 正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)按鈕后電機(jī)的一段時間的減壓啟動，直至電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 猴車整個運(yùn)行軌道中，沿途每隔 80米分設(shè) 緊急停車開關(guān)、過擺保護(hù)開關(guān)，來提防有特殊情況需要緊急 停車，以保護(hù)人身安全。如下圖 ，即為迎合此要求而進(jìn)行的設(shè)計。此程序中沿途 12 個開關(guān)中只要有任一開關(guān)閉合，及觸動過擺保護(hù)開關(guān)和緊急停車開關(guān)，即電機(jī)停止運(yùn)行。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 27 圖 停車開關(guān)、過擺開關(guān)控制程序 圖 系統(tǒng)報警裝置控制程序 系統(tǒng)中裝有報警信號，即會在危險情況下鳴響警報，提醒工人危險和終止電機(jī)的運(yùn)行，圖 中的程序段就是在保證危險情況發(fā)生時，電機(jī)運(yùn)行的同時報警警報鳴響。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 28 圖 指示燈控制程序 此段程序（如圖 ）對應(yīng)的是在正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)時 MP3 定時播放，機(jī)頭、機(jī)尾的越位燈得 顯示。 圖 氣體傳感器控制程序 圖 所示程序為氣體傳感器 通過 A/D 轉(zhuǎn)換單元 把 模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而在氣體濃度超標(biāo)時，即電動機(jī)停止運(yùn)行， 起到 保護(hù)工人 生命安全的作用 。 如圖 此段程序是用來實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管顯示緊急停車開關(guān)點(diǎn)位位置。當(dāng)開關(guān) X8 接通時，輸出 Y YA、 YC、 YD、 YF 接通即數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)值為 2。如圖 顯示的梯形圖，開關(guān)的位置是以煤礦上水平面作為起始參考點(diǎn)。 同理，當(dāng) X7 接通時，輸出 YA、 YB接通即數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)值為 1； 當(dāng) X9 接通時，輸出 Y YA、 YB、 YC、 YF 接通 即輸出值為 3； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 29 圖 數(shù)碼管控制程序 當(dāng) XA 接通時，輸出 YA、 YB、 YE、 YF接通即輸出值為 4； 當(dāng) XB 接通時，輸出 Y YB、 YC、 YE、 YF 接通即輸出值為 5； 當(dāng) XC 接通時，輸出 Y YB、 YC、 YD、 YE、 YF 接通即輸出值為 6。 過擺保護(hù)開關(guān)接通時顯示原理類似。 本章小結(jié) 本章主要對 本系統(tǒng) 進(jìn)行軟件流程圖的設(shè)計和程序的編寫 ，并對程序梯形圖的各個環(huán)節(jié)作以大概的簡介 ，詳細(xì)梯形圖 見附錄 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 30 結(jié) 論 眾所周知，猴車對于井下工作是非常重要的。例如在煤 礦索道比較長的情況下，若工人靠步行上井和下井，則這就需要花費(fèi)一段比較長的時間。如果采用猴車運(yùn)人 ，不僅 減少 了工人上下井的時 間，而且還可以為工人適當(dāng)減少疲勞，為礦場帶來經(jīng)濟(jì)效益。另外在全線 路上設(shè)有傳感器等一些保護(hù)系統(tǒng)，如與意外情況， 系統(tǒng)緊急 停車， 使整個系統(tǒng)斷電，制動器同時報閘制動，使系統(tǒng)更加安全可靠。 本 套系統(tǒng) 在設(shè)計過程中，具體地分析了 工作的環(huán)境 和畢業(yè)設(shè)計要求。 它以 PLC為核心進(jìn)行設(shè)計，它借助 PLC 強(qiáng)大而靈活的控制功能和智能 A/D 轉(zhuǎn)換單元，實(shí)現(xiàn)了猴車安全、高效 運(yùn)行的要求；并且 如 在 使用 過程中發(fā)現(xiàn)問題，還可以根據(jù)需 要 靈活操作 重新編程。該系統(tǒng)采用 PLC 控制減速機(jī)，按實(shí)際要求設(shè)定猴車運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn) 人，乘坐人員低速安全下車， 用 PLC 來控制 A/D 轉(zhuǎn)換信號，適當(dāng)減少由于瓦斯氣體所做成的損失，提高煤礦的安全性。 在設(shè)計過程中，由于個人能力的限制，系統(tǒng)還存在不完善的地方，需要進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化， 如座椅過擺保護(hù)開關(guān)有待于進(jìn)一步提高。由于座椅未有多重加固故在電機(jī)啟動和停止的過程中座椅會根據(jù)位置的不同會有不同程度的擺幅，而擺幅的大小又和乘坐人的體重關(guān)系，這就有了一定的不確定因素，因而體重輕的人可能會有著較大的擺幅，而體重重的人就可能 會有時間較長的擺動 ，從而可能導(dǎo)致報警系統(tǒng)無故報警現(xiàn)象， 這些方面的問題 都在案記錄并 會在以后的學(xué)習(xí)和工作中逐步加強(qiáng)與完善。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 31 參考文獻(xiàn) [1] 周四六 .機(jī)電控制基礎(chǔ) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , [2] 袁任關(guān) .實(shí)用電動機(jī)控制電路 150 例 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020. [3] 馬小軍 .可編程控制器及其應(yīng)用 [M].南京：東南大學(xué)出版社， 2020. [4] 成大先 .機(jī)械設(shè)計手冊 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版業(yè)， [5] 周新年，鄭麗風(fēng)，鄧盛梅等 .我國工程索道的發(fā)展與展望 [J].福建 林學(xué)院學(xué)報，2020 [6] 單圣滌，汪斌，鄧曼涯 .關(guān)于我國架空索道技術(shù)自主發(fā)展問題的探討 [J].森林工程， 2020 [7] 周新年 .架空索道理論與實(shí)踐 [M].北京 :中國林業(yè)出版社 ,2020 [8] 孫寶元 ,楊寶清主編 .傳感器及其應(yīng)用手冊 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [9] 范永勝 ,王岷 .電氣控制與 PLC 應(yīng)用 [M].北京 :中國電力出版社 ,2020 [10] 施文 .有毒有害氣體檢測儀器原理和應(yīng)用 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020,1 [11] 劉子成 . 猴車 PLC自動控制系統(tǒng) [J].礦業(yè)快報 ,2020,6 [12] 楊福新 .國外客運(yùn)架空索道的進(jìn)展 [J].起重運(yùn)輸機(jī)械， 2020 [13] 張立忠 .我國礦山載人索道現(xiàn)狀及其發(fā)展前景 [J].中國索道， 2020 [14] 周博通 .機(jī)電控制基礎(chǔ) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [15] 何希才，薛永毅 .傳感器及其應(yīng)用 實(shí)例 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [16] 常斗南 .可編程序控制原理、應(yīng)用及實(shí)驗 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [17] 王慶武 .中國索道建設(shè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 [J].中國索道， 2020,1 [18] 魏炳貴 .電力拖動基礎(chǔ) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020,115124 [19] Bolton, logic controllers [M].Newnes,2020,8. [20] Jeffrey 4:AC/DC Motors,Controls,and Maintenance [M].Delmar Cengage Learning,2020,2. 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 32 致 謝 時光如水 ， 歲月如梭， 大學(xué)時光即將結(jié)束，四年的知識智慧凝結(jié)成了這 篇設(shè)計。看到設(shè)計的順利完成，心中充滿感恩，感激四年來關(guān)心、幫助、支持我的老師和同學(xué)們。 首先要感謝我的指導(dǎo)老師 齊建家 ，本次設(shè)計是在 齊 老師的悉心指導(dǎo)下完成的。 齊老師淵博的學(xué)術(shù)知識、嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致的治學(xué)態(tài)度、一絲不茍的工作作風(fēng)、豐富的科研經(jīng)驗、和藹的學(xué)者風(fēng)范一直是我學(xué)習(xí)的榜樣；循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。在整個設(shè)計的進(jìn)行當(dāng)中， 齊 老師始終給予我悉心的關(guān)懷和指導(dǎo)，并提出大量寶貴的意見，將使我受益終生。 齊 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度給我留下了深刻的印象，正是在 齊 老師的嚴(yán)格要求下，我才能順利完成本次設(shè)計。另 外，在設(shè)計的過程中還得到了教研室其他老師 的許多幫助，在此一并 感謝。 最后， 向在我踏入社會前最后的四年學(xué)習(xí)時光里 教過我，幫助過我的所有老師和關(guān)心我的同學(xué)表達(dá)我最誠摯謝意 ，和衷心的感謝，只因為有了你們，才有了現(xiàn)在 信心滿滿 的我。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 33 附錄 ： 程序梯形圖