【導(dǎo)讀】的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。本表作評定學(xué)生平時成績的依據(jù)之一。互促進(jìn)，相互提高。當(dāng)前國內(nèi)提升機(jī)電控絕大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串電阻分段控制。的交流繞線式電機(jī)繼電器接觸器系統(tǒng)，設(shè)備陳舊、技術(shù)落后。存在著很多的問題。因此，需要研制更加安全可靠的控制系統(tǒng)，使提升機(jī)運行的?？煽啃院桶踩缘玫教岣?。在提升機(jī)技術(shù)，對原有提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級換代。術(shù)，并指出了設(shè)計中應(yīng)注意的主要問題。本文從解決實際礦井提升系統(tǒng)存在的問。題出發(fā)，對傳統(tǒng)的調(diào)速方案進(jìn)行了控制方式的革新和數(shù)字化改造，降低了成本，提高了控制精度，加強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。表明本文所提出的設(shè)計方案具有實用價值。

　　

【正文】 用系統(tǒng)的工作環(huán)境。用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程和工程所需要的信息報表以及打印結(jié)果等全部組態(tài)工作，生成組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，與運行環(huán)境一起構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。 第二節(jié) 組態(tài)軟件 MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于 Windows 平臺的，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)，可運行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/20xx 等操作系統(tǒng)。 MCGS 為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案 和開發(fā)平臺，能夠完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實時和歷史數(shù)據(jù)處理、報警和安全機(jī)制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。 使用 MCGS，用戶無須具備計算機(jī)編程的知識，就可以在短時間內(nèi)輕而易舉地完成一個運行穩(wěn)定，功能成熟，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)工作。 MCGS 具有操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測、機(jī)械制造、交通運輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過各種現(xiàn)場的長期實際運行，系統(tǒng)穩(wěn) 定可靠。 一 、 MCGS 組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成 MCGS 軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境兩個部分。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計的目標(biāo)和功能。 組態(tài)環(huán)境： 組態(tài)生成 應(yīng)用系統(tǒng) 運行環(huán)境： 解釋執(zhí)行 組態(tài)結(jié)果 組態(tài)結(jié)果 數(shù)據(jù)庫 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計） （ 基于 PLC 控制的變頻調(diào)速的系統(tǒng)設(shè)計 ） 27 圖 41 組態(tài)軟件的組成 MCGS 組態(tài)軟件由“ MCGS 組態(tài)環(huán)境”和“ MCGS 運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立，又緊密相關(guān)。 圖 42 組態(tài)軟件模擬運行 MCGS 組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可 執(zhí)行程序 支持，其存放于 MCGS 目錄的 Program 子目錄中。用戶在 MCGS 組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程、編制工程打印報表等全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為 .mcg 的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫，其與 MCGS 運行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。 MCGS 運行環(huán)境是用戶應(yīng)用系統(tǒng)的運行環(huán)境，由可執(zhí)行程序 支持，其存放于 MCGS 目錄的 Program 子目錄中。在運行環(huán)境中完成對工程的控制工作。 MCGS 組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口 、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。 主控窗口：是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設(shè)備窗口和多個用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉。主要的組態(tài)操作包括：成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計） （ 基于 PLC 控制的變頻調(diào)速的系統(tǒng)設(shè)計 ） 28 定義工程的名稱，編制工程菜單，設(shè)計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設(shè)定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。 設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊設(shè)備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。 用戶窗口：本窗口主 要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如：生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。 實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將 MCGS 工程的各個部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設(shè)備驅(qū)動的對象。 運行策略：本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序，選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。 圖 43 組態(tài)軟件的組成框圖 二 、 MCGS 組態(tài)軟件的工作方式 MCGS 如何與設(shè)備進(jìn)行通訊： MCGS 通過設(shè)備驅(qū)動程序與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。包括數(shù)據(jù)采集和發(fā)送設(shè)備指令。設(shè)備驅(qū)動程序是由 VB、 VC 程序設(shè)計語言編寫的 DLL（動態(tài)連接庫）文件，設(shè)備驅(qū)動程序中包含符合各種設(shè)備通訊協(xié)議的處理程序，將設(shè)備運行狀態(tài)的特征數(shù)據(jù)采集進(jìn)來或發(fā)送出去。 MCGS 負(fù)責(zé)在運行環(huán)境中調(diào)用相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序，將數(shù)據(jù)傳送到工程中各個部分，完成整個系統(tǒng)的通訊過程。每個驅(qū)動程序獨占一個線程，達(dá)到互不干擾的目的。 MCGS 如何產(chǎn)生動畫效果： MCGS 為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬 性有可見度，大小變化，水平移動等，每一種動畫屬性都會產(chǎn)生一定的動畫效果。所謂動畫屬性，實際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態(tài)的特征參數(shù)。然而，我們在組態(tài)環(huán)境中生成的畫面都是靜止的，如何在工程運行中產(chǎn)生動畫效果呢？方法是：圖形的每一種動畫屬主控窗口 設(shè)備窗口 用戶窗口 實時數(shù)據(jù)庫 運行策略 MCGS 工控組態(tài)軟件 菜單設(shè)計 設(shè)置工程屬性 添加工程設(shè)備 連接設(shè)備變量 注冊設(shè)備驅(qū)動 創(chuàng)建動畫顯示 設(shè)置報警窗口 人機(jī)交互界面 定義數(shù)據(jù)變量 編寫控制流程 使用功能構(gòu)件 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計） （ 基于 PLC 控制的變頻調(diào)速的系統(tǒng)設(shè)計 ） 29 性中都有一個“表達(dá)式”設(shè)定欄，在該欄中設(shè)定一個與圖形狀態(tài)相聯(lián)系的數(shù)據(jù)變量，連接到實時數(shù)據(jù)庫中，以此建立相應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系， MCGS 稱之為動畫連接。詳細(xì)情況請參閱后面第四講中的動畫連接。 MCGS 如何實施遠(yuǎn)程多機(jī)監(jiān)控： MCGS 提供了一套完善的網(wǎng)絡(luò)機(jī)制，可通過TCP/IP 網(wǎng)、 Modem 網(wǎng)和串口網(wǎng)將多臺計算機(jī)連接在一起，構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的實時數(shù)據(jù)同步、歷史數(shù)據(jù)同步和網(wǎng)絡(luò)事件的快速傳遞。同時，可利用 MCGS 提供的網(wǎng)絡(luò)功能，在工作站上直接對服務(wù)器中的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀寫操作。分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的每一臺計算機(jī)都要安裝一套 MCGS 工控組態(tài)軟件。 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、工作站地址等屬性參數(shù)的設(shè)置。 如何對工程運行流程實施有效控制： MCGS 開辟了專用的“運行策略”窗口，建立用戶運行策略。 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，操作實時數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)對動畫窗口的任意切換，控制系統(tǒng)的運行流程和設(shè)備的工作狀態(tài)。所有的操作均采用面向?qū)ο蟮闹庇^方式，避免了煩瑣的編程工作。 圖 44 工程效果圖 第三節(jié) 提升機(jī)監(jiān)控畫面的開發(fā) 在提升機(jī)上位機(jī)上要實現(xiàn)多項功能 :對提升機(jī)的運行狀態(tài)實現(xiàn)多畫面實時監(jiān)控 。對狀態(tài)、故障做到準(zhǔn)確顯示 和實時報警 。具備齊全的人機(jī)對話及記錄顯示功能 。畫面上能直觀了解到提升機(jī)運行的實時工況 。發(fā)生故障時能自動彈出故障界面，并引起司機(jī)注意具有歷史記憶和故障記錄功能 。所有報警和操作信號，能在顯示器顯示，并可隨時打印實現(xiàn)提升全過程的位置、速度監(jiān)控。 整個系統(tǒng)畫面由控制中心，歷史曲線，報警窗口，速度曲線，系統(tǒng)說明以及各個電機(jī)的電路監(jiān)控組成?，F(xiàn)主要介紹其中幾個畫面的內(nèi)容。監(jiān)控中心主畫面如成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計） （ 基于 PLC 控制的變頻調(diào)速的系統(tǒng)設(shè)計 ） 30 圖 45(a)所示，從該界面中可以看到提升機(jī)系統(tǒng)的運行方式以及運行環(huán)節(jié)的的工作數(shù)據(jù) (啟動 /停止，正常 /故障 ):速度、深度顯示，電機(jī)電流、 電壓，液壓站油壓、油溫，潤滑站油壓、油溫等。另外，當(dāng)有新報警產(chǎn)生時，在控制中心畫面上就會出現(xiàn)報警燈閃爍。在各個畫面中，點擊相應(yīng)按鈕可以進(jìn)行界面相互切換。圖 45(b)是報警畫面，從中可以知道報警日期、報警時間、變量名、對應(yīng) PLC中的寄存器、報警原因、報警值 /l日值、恢復(fù)值 /新值、界限值，同時也對登陸、注銷、啟動等事件進(jìn)行了記錄，另外在報警窗口的功能菜單上可以對報警類事件類型、報警優(yōu)先級以及報警組進(jìn)行設(shè)定和更改。 圖 45 上位機(jī)主畫面和報警畫面 圖 46(a)是 PLC 系統(tǒng)故障記錄畫面，畫面記錄主備 PLC 的故障，記錄內(nèi)容有故障發(fā)生時日期、時間，提升機(jī)的深度、速度，制動單元的有關(guān)數(shù)據(jù)。圖 46(b)是提升機(jī)運行的速度圖，圖中有兩條曲線，一條是在程序中設(shè)置的安全保護(hù)的包絡(luò)圖，另一條是提升機(jī)實際運行的速度圖。 圖 46 PLC 故障記錄畫面和提升機(jī)速度圖畫面 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計） （ 基于 PLC 控制的變頻調(diào)速的系統(tǒng)設(shè)計 ） 31 結(jié)束語 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 柜，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。采用變頻器實現(xiàn)提升機(jī)的調(diào)速運行，結(jié)合 PLC 的強(qiáng)大功能以及基于組態(tài)軟件所開發(fā)出來的良好人機(jī)界面和通信能力，實現(xiàn)在司機(jī)控制室對提升機(jī)的控制運行及參數(shù)調(diào)節(jié)。上位機(jī)選擇工控機(jī)主要完成系統(tǒng)的組態(tài)、監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置和報警顯示等。下位機(jī)采用 PLC 來控制提升機(jī)的整個工作過程，實現(xiàn)各電機(jī)的啟、停、電磁閥的開關(guān)，數(shù)值的轉(zhuǎn)換、速度的檢測等。 總結(jié)本文的主要工作有以下幾點 : l)根據(jù)提升機(jī)的運行 特點，礦用提升機(jī)控制系統(tǒng)采用工控機(jī)監(jiān)控提升機(jī) 變頻調(diào)速系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由上位機(jī) (工控機(jī) )、下位機(jī) (PLC 控制系統(tǒng) )、變頻調(diào)速系統(tǒng)等組成。 2)、組態(tài)軟件作為用戶可定制功能的軟件平臺工具，利用其良好的人機(jī)界面和通信能力，在 PC 機(jī)上開發(fā)出友好人機(jī)界面，下載至工控機(jī)中，使工作人員可以實現(xiàn)提升機(jī)運行實時監(jiān)控，同時可實現(xiàn)系統(tǒng)故障報警、打印報表。 實際運行表明，采用該控制系統(tǒng)，使礦井提升機(jī)工作可靠，使用方便，同時具有動態(tài)顯示的功能，節(jié)能效果好。 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 制動等功能， 適應(yīng)范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計） （ 基于 PLC 控制的變頻調(diào)速的系統(tǒng)設(shè)計 ） 32 謝 辭 在畢業(yè)設(shè)計制作過程中，論文能在順利完成首先就要 感謝我的導(dǎo)師 趙鵬展老師 ，他嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直 激勵著我； 他循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪 ；在做論文過程中老師也給我們很多無微不至的關(guān)懷，讓我很感動。 感謝趙鵬展 老師，這片論文的每個細(xì)節(jié) 、 每個數(shù)據(jù) 和每個圖片 ，都離不開 您的細(xì)心指導(dǎo)。而 趙老師 開朗的個性和寬容的態(tài)度， 更是 幫助我很快的融入我 的畢業(yè)設(shè)計中。 感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)，謝謝你們一直以來默默地關(guān)心和支持，我知道在我們順利完成學(xué)業(yè)以及就業(yè)的過程中，你們付出 了很多，這里深切地感謝你們。最后感謝和我一起做論文的同學(xué)們，是他們和我一直相互激勵相互學(xué)習(xí)，在這過程中建立了深厚的友誼。 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校成教院畢業(yè)論文（設(shè)計） （ 基于 PLC 控制的變頻調(diào)速的系統(tǒng)設(shè)計 ） 33 參考文獻(xiàn) .電力拖動自動控制系統(tǒng) [M].冶金工業(yè)出版社 ,1983. .斜井提升機(jī)的 PLC 控制 [期刊論文 ] 20xx. . 礦井提升機(jī)的變頻調(diào)速改造 [J]. 電氣時代， 20xx. .提升機(jī)盤式制動器狀態(tài)監(jiān)測裝置的研制 .礦山機(jī)械 .1993. .監(jiān)控組態(tài)軟件及其應(yīng)用 .北京 :清華大學(xué)出版社 .20xx. ．礦井提升系統(tǒng)新技術(shù)及裝備 ．北京：煤炭工業(yè)出版社， 1999. ，黃永紅 .可編程控制器原理及應(yīng)用 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx. ．調(diào)速用變頻器及配套設(shè)備選用指南 (第 2 版 )．北京：機(jī)械工 業(yè)出版社， 20xx. ，劉志軍，曹麗霞等編著 .組態(tài)軟件控制技術(shù) .清華大學(xué)出版社，北京交通大學(xué)出版社， 20xx.