【正文】 件包括PLC控制軟件和上位機(jī)組態(tài)軟件。PLC軟件的主要功能是對提升機(jī)的啟動、加速、減速、停車等過程控制、信號采集、邏輯處理。PLC軟件設(shè)計采用模塊化結(jié)構(gòu)，程序編制采用梯形圖。上位機(jī)軟件主要對系統(tǒng)運行狀態(tài)、故障狀態(tài)實時監(jiān)控，對運行數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和記憶。PLC軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計是根據(jù)提升機(jī)工藝和控制要求，將控制任務(wù)和過程分解為許多子過程和子任務(wù)，再對各個子過程和子任務(wù)進(jìn)行模塊設(shè)計、功能說明，形成一個模塊化的程序結(jié)構(gòu)。如圖51所示。圖51 PLC軟件結(jié)構(gòu)圖(2) 設(shè)計思路軟件部分說明由于控制工藝比較復(fù)雜，本程序采用主子程序模塊化順序結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程，程序中的內(nèi)存地址可分成:參數(shù)設(shè)定、上位機(jī)顯示、故障存儲、運行數(shù)據(jù)存儲、中間量這五部分，系統(tǒng)各種子程序均由主循環(huán)程序調(diào)用執(zhí)行，按事先輸入的控制程序?qū)崿F(xiàn)自動控制，系統(tǒng)編程靈活，修改程序方便，僅需修改子程序梯形圖程序就可改變控制功能，便于現(xiàn)場維護(hù)管理，使提升機(jī)運行安全性和可靠性得到了大幅度提高。主程序和部分子程序分別介紹如下:1）控制程序控制子程序流程圖如圖52所示。提升信號、工作手柄以及所選擇的工作方式，驅(qū)動變頻器實現(xiàn)提升下放操作，完成對絞車的啟動、加速、等速、減速、停止等運行過程的轉(zhuǎn)矩和頻率控制。故障時，通過對液壓站電磁閥的控制，實施一二級安全制動。主要輸出驅(qū)動控制功能為:a 電機(jī)變頻調(diào)速控制；b 制動泵液壓泵的控制；c 液壓站電磁閥的控制；d 調(diào)繩調(diào)閘操作；e 安全保護(hù)、安全制動。程序置有半自動運行(主井提升可實現(xiàn)自動運行)、手動運行、檢修運行、應(yīng)急運行等四種運行方式。在正常情況下可采用半自動或手動運行；檢修運行時系統(tǒng)自動給定一個檢修速度()低速運行:當(dāng)故障時，在系統(tǒng)保護(hù)停機(jī)后，故障被確認(rèn)但不能立即排除，此時可采用應(yīng)急運行方式。圖52 控制子程序流程圖2) 深度、速度檢測子程序速度檢測采用光電旋轉(zhuǎn)編碼器雙線輸入。利用高速計數(shù)模塊對編碼器信號計數(shù)，其中一路編碼器信號用于行程速度保護(hù)，一路用于顯示與監(jiān)測。兩套編碼器的數(shù)據(jù)在程序中不斷進(jìn)行比較，當(dāng)比較結(jié)果發(fā)生不一致時，程序會發(fā)出故障安全制動指令。3) 程序軟安全回路功能設(shè)置在PLC軟安全回路中具有如下保護(hù)接點:過卷保護(hù)、主電源失壓、制動油過壓、后備保護(hù)、變頻故障、操作臺急停信號、減速段超速、等速段超速、爬行段超速、松繩信號、深指失效、松閘保護(hù)、錯向保護(hù)、編碼器失效、PLC故障、溜車故障。以上任一故障發(fā)生均會斷開安全回路實現(xiàn)安全制動。此外，主令零位、工作閘零位與安全回路閉鎖。4）保護(hù)設(shè)置子程序?qū)Ω鞣N保護(hù)點(減速點開關(guān)、過卷開關(guān)、終點開關(guān)、解除二級制動中繼接點等)除在外部設(shè)置硬接點外，在程序中也設(shè)置軟開關(guān)進(jìn)行雙重保護(hù)，在程序中設(shè)置的保護(hù)如下:過卷保護(hù)，過卷保護(hù)動作，實現(xiàn)安全制動。等速段超速、減速段超速、爬行段超速保護(hù)。程序中設(shè)置各種運行方式下的速度保護(hù)包絡(luò)線，對各種情況的超速全程監(jiān)控，任何超速均會斷開安全回路，實現(xiàn)安全制動。自動減速功能，當(dāng)提升容器到達(dá)減速位置時，系統(tǒng)發(fā)出警示鈴聲并開始減速。深指失效保護(hù)，程序通過讀取深度指示器上編碼器的數(shù)值，與其它編碼器的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)判斷深指失效時，自動斷電并實現(xiàn)安全制動。變頻故障保護(hù)，程序不斷監(jiān)測變頻器運行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)變頻故障時，自動斷電并實現(xiàn)安全制動。松繩保護(hù)，程序不斷監(jiān)測松繩開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)松繩故障時，斷開安全回路，實現(xiàn)安全制動。溜車保護(hù)功能，當(dāng)提升機(jī)無運行指令而有運行速度時，系統(tǒng)自動斷開安全回路，實現(xiàn)安全制動。潤滑油過壓/欠壓、潤滑油超溫、閘瓦磨損、制動油超溫保護(hù)功能。這類故障發(fā)生在運行中，則允許本次提升完成，但不允許下次開車。開車前出現(xiàn)這類故障，則不允許再開車。PLC是本控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的一環(huán)，其主要控制電路如圖5—3所示，主要的控制功能有如下幾項：主令操作控制、保護(hù)監(jiān)視控制。主令操作控制，對系統(tǒng)進(jìn)行管理，實現(xiàn)提升機(jī)與操作臺之間的指令傳遞，向提升系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，并改變相應(yīng)電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，使提升機(jī)按照預(yù)定的力圖和速度圖安全運行，運行方式可分為啟動、等速運行、減速、爬行、停車。PLC根據(jù)運行方式對變頻器實現(xiàn)S形速度給定控制，實現(xiàn)箕斗運行速度的準(zhǔn)S形曲線。PLC還完成各種保護(hù)監(jiān)視功能。監(jiān)控內(nèi)容主要包括：超速監(jiān)視、過卷監(jiān)視、實時速度監(jiān)視、井筒過卷監(jiān)視、變頻器故障監(jiān)視、礦車行程監(jiān)視、過載監(jiān)視、深度指示器監(jiān)視等，以上監(jiān)視內(nèi)容出現(xiàn)故障時，通過報警回路報警或安全回路實現(xiàn)抱閘停車保護(hù)。起動，停車(1)多數(shù)變頻器不能適應(yīng)上電運行功能，所以應(yīng)對控制系統(tǒng)加入保護(hù)功能。當(dāng)需要開機(jī)運行時，按下起動按鈕SB1，其輸出繼電器KM1便吸合，置于電源與變頻器之間的常開觸點閉合，將三相AC380V動力電接入變頻調(diào)速回路中；當(dāng)減速停車，并實現(xiàn)機(jī)械抱閘制動后，可以將變頻器與動力電源脫開，按下停止按鈕SB2，使繼電器KM1失電，其常開觸點斷開，變頻器便與動力電源脫開。圖53 PLC外部接線(2)梯形圖及編程語言二、上提升，下放在控制回路中利用正轉(zhuǎn)繼電器K1的常閉觸頭控制反轉(zhuǎn)繼電器K2的線圈；利用反轉(zhuǎn)繼電器K2的常閉觸頭控制正轉(zhuǎn)繼電器K1的線圈。從而達(dá)到互鎖作用。其動作過程如：當(dāng)要下放礦車或送工人到井下時，按下下降按鈕，繼電器K2吸合，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。此時變頻器REV與CM端相連，電機(jī)反轉(zhuǎn)下放重物。同時斷開繼電器K1回路，形成下降閉鎖；當(dāng)按下上升按鈕時，K2吸合，斷開K1回路，形成上升閉鎖。此時FWD與CM相連，電機(jī)正轉(zhuǎn)上提煤車。當(dāng)按下停止按鈕時，所有繼電器常閉觸頭閉合，為下一次提升做準(zhǔn)備。三、工頻與變頻轉(zhuǎn)換(1)工變頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可使電機(jī)轉(zhuǎn)速需在工頻運行或變頻出現(xiàn)故障時進(jìn)行自由切換。正常工作狀態(tài)，為變頻調(diào)速運行。此時繼電器KM2得電，KM3失電；置于變頻器與電機(jī)之間的KM2常開觸點閉合，跨過變頻器，連接電機(jī)與三相動力電源的KM3常開觸點斷開。變頻器接入調(diào)速回路，并接受操作臺控制信號及PLC反饋信號，進(jìn)行調(diào)速控制。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障或需要對電機(jī)進(jìn)行點動調(diào)節(jié)時，按下工頻按鈕，使KM2斷開，KM3閉合，電機(jī)進(jìn)入工頻狀態(tài)。這樣便于檢修和故障排除。(2)梯形圖及編程語言可編程控制器的主要應(yīng)用場合是工業(yè)現(xiàn)場，工作環(huán)境中各種干擾對系統(tǒng)設(shè)備的正常運行存在著嚴(yán)重的影響。所以在本系統(tǒng)中也不例外，有必要考慮系統(tǒng)的抗干擾措施?？垢蓴_的主要措施有：(1) 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用芯線也要一端接地這樣可擴(kuò)大屏蔽作用，并抑制芯線間干擾。必要時可采用帶有屏蔽層的輸入和輸出信號電纜。(2) 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用信號回路匯線接地，輸入信號電纜、輸出信號電纜和電力電纜都要分開敷設(shè)，不能扎在一起 ，信號電纜接線端子均安裝在柜體下側(cè)。(3) 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用所有機(jī)柜、操作臺等均需保護(hù)接地，臺柜內(nèi)需有獨立的PLC直流地、機(jī)殼安全地、電纜屏蔽地接地端子，與結(jié)構(gòu)內(nèi)部未接地電路板在電氣上隔離。電源柜、動力柜、變頻柜進(jìn)線方式均為:下進(jìn)下出。(4) 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用引至PLC柜的電纜要盡量遠(yuǎn)離那些會產(chǎn)生電磁干擾的裝置。(5) 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用同一電平等級的信號才能用一條多芯電纜傳輸。因此對數(shù)字信號和模擬信號，在任何情況下 ，都必須分開電纜進(jìn)行傳輸。低電平信號線應(yīng)與其它信號線分開。盡量縮短模擬量I/O信號線的長度，并采用雙芯屏蔽線作為信號線。(6) 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用保證PLC柜良好的通風(fēng)環(huán)境，在設(shè)備現(xiàn)場，要充分考慮周圍環(huán)境的影響，盡量不要將PLC安裝在多塵、有油煙、有導(dǎo)電灰塵、有腐蝕性氣體、振動、熱源或潮濕的地方 。 結(jié)　論本文主要為礦井提升機(jī)設(shè)計一套PLC控制的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，設(shè)備包括系統(tǒng)操作臺、變頻柜、電源柜、動力柜及PLC實現(xiàn)提升機(jī)速度的可調(diào)節(jié)，以節(jié)約能源和適應(yīng)生產(chǎn)的需要。根據(jù)要求，此系統(tǒng)能達(dá)到現(xiàn)場的運行狀況、運行數(shù)據(jù)都可以在司機(jī)控制室掌握，用戶在控制室可以通過操作臺或人機(jī)界面來設(shè)置提升機(jī)的運行頻率、啟動和停止電機(jī)，并且各環(huán)節(jié)故障信息可以在操作臺或人機(jī)界面上反映出來，以用來提示用戶。對本文在礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)研究中，采用變頻器和可編程序控制器相結(jié)合的方法，取得了一定的成果，通過對已改造的提升機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)研以及相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀可以看出PLC控制的變頻調(diào)速提升機(jī)有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。采用PLC后，克服了原繼電器系統(tǒng)的不足，系統(tǒng)安全可靠，性價比提高，且控制程序可根據(jù)需要修改，對提高控制技術(shù)水平具有廣闊的應(yīng)用前景。變頻調(diào)速系統(tǒng)在提升機(jī)控制中顯示出其控制性能優(yōu)良、操作簡便、運行效率高、維護(hù)工作量小等諸多優(yōu)點，是礦用提升機(jī)傳動的發(fā)展方向。在使用過程中實現(xiàn)了軟起動、軟停車，減少了機(jī)械沖擊，使運行更加平穩(wěn)可靠；該系統(tǒng)四象限運行，可實現(xiàn)絞車的調(diào)速、換向、能量回饋制動等功能，適應(yīng)范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。實現(xiàn)方案的同時還發(fā)現(xiàn)很多的不足。在運行過程中發(fā)現(xiàn)在提升機(jī)啟動和停止時，鋼絲繩有顫動的現(xiàn)象，造成安全隱患。在今后的研究中可以加入先進(jìn)的控制算法比如模糊控制，在軟件中為提升機(jī)的啟動和停止設(shè)置特定的運行曲線，使其運行更穩(wěn)定，并解決顫繩的問題。為提高系統(tǒng)的硬件設(shè)計水平，促進(jìn)整機(jī)性能的提高，降低成本。需要不斷關(guān)注相關(guān)的電力電子、變頻器、PLC等領(lǐng)域的新技術(shù)、新發(fā)展，選擇更先進(jìn)的、使用方便、工作可靠，并且性價比更高的元器件。謝 辭在本次畢業(yè)論文即將完成之際，謹(jǐn)向所有給予我關(guān)心、支持和幫助的老師和同學(xué)們致以深深的謝意，感謝他們在我做論文是給予我的孜孜不倦的講解，指導(dǎo)。正是由于他們的幫助，使我在做論文的過程中，獲益匪淺，更深入的了解了我們專業(yè)在實際生產(chǎn)過程中的作用，為了我以后更深入的學(xué)習(xí)打下了很好的基礎(chǔ)。首先，要感謝的是我的畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師何墉老師，在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，何老師積極抽出時間讓我隨其他班級的同學(xué)進(jìn)工廠去實習(xí)，了解一下我們的研究項目在實際的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。這次實踐，讓我覺得獲益匪淺，對我的課題有很大幫助。其次，感謝在這次畢業(yè)設(shè)計中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)。在做畢業(yè)設(shè)計的過程中，當(dāng)我遇到不會的問題時，同學(xué)們總是不厭其煩的幫助我。同學(xué)們積極幫我查詢資料，給我講寫論文排版時應(yīng)注意的事項。通過這次設(shè)計我明白了團(tuán)結(jié)互助的重要性。參考文獻(xiàn) [1] 譚波，李燕林，譚冠政．變頻調(diào)速在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用．，5758[2] 胡青榮．變頻調(diào)速節(jié)能裝置抗干擾措施. 電氣時代, 2005,(04) [3] 譚波，李燕林．變頻器諧波干擾及解決辦法. 電氣時代, 2004，(01) [4] 能昌信，劉琳，叢俊杰． 礦井提升信號通訊系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計．河北建筑科技學(xué)院學(xué)報，2002，(01) [5] 陳立香． 變頻和調(diào)壓相結(jié)合的調(diào)速方法在煤礦提升機(jī)的應(yīng)用．煤礦機(jī)電，2005，(02) [6] 閆廣，王公華，李兆峰．PLC在副井提升機(jī)信號及綜合保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用 ．工礦自動化，2002,(03) [7] 陳為信，姜華，魏永平，劉竟雄．礦井提升機(jī)行程速度全數(shù)字監(jiān)控器的研制．工礦自動化，2002，(04)[8] 史德嘉．礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)的改造 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The Power Supply Category:Motor power supply according to the different work can be divided into DC motor and AC motor. AC Motor is also divided into the threephase singlephase motors and motor.2. according to the structure and working principle of classification: Structure and working principle of electric motors can be divided into direct current motor, asynchronous motor and synchronous motor. Synchronous motor can be divided into permanent magnet synchronous motors, reluctance synchronous motors and hysteresis synchronous motor can be divided into induction motor and AC mutator motor. Divided into threephase inducti