【正文】 我會懂得感恩所有關(guān)心我，幫助我的人，讓我覺得我的后盾很堅實。感謝我的同學(xué)，在我遇到難題的時候，他們細心的幫我查找文獻，使我感到了集體的溫暖，在我的設(shè)計流程中起到了舉足輕重的作用。沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 致謝本篇設(shè)計即將進入尾聲，我誠摯的向所有幫助過我的人做出深深的敬意，是你們讓這個設(shè)計能夠更加的趨于完善。對于困擾自動化提升機安全運行的失步問題也做出了合理的理解和有目的性的解決部分實際的問題，并取得一定的現(xiàn)實成果。由于 1副井提升機，于 1991 年正式投入運行，型號為 JKD（Z）6 多繩摩擦輪提升機，配一套雙層單罐籠，重量為 噸，最大載重量為 14 噸，每罐可乘 70 人，每層 35 人。結(jié)論張家洼鐵礦是魯中礦業(yè)有限公司的主體，而礦山提升機 PLC 監(jiān)控系統(tǒng)，更是其中的重點項目，本文依靠現(xiàn)實的生產(chǎn)規(guī)程為基礎(chǔ)本著以合理化安全生產(chǎn)為目的的準則，設(shè)計了一套數(shù)字化礦山所應(yīng)具備的開發(fā)和研究項目。經(jīng)過一段時間的裝載后，將出現(xiàn)“WinCC 運行系統(tǒng) ”畫面，如圖 所示 礦山提升機 PLC 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計（論文） 33 圖 完整版組態(tài)畫面（8） 如果 WinCC 沒有與正在工作的 PLC 連接，可以使用模擬器來測試相關(guān)項目。圖標，預(yù)覽查看可用的圖形，單擊“Tank1”，按住鼠標左鍵，將圖形拖到文件窗口中，用圖形周圍的黑框調(diào)整圖形的大小。 在地址屬性的對話框之中，選擇數(shù)據(jù)的類型以及地址到底有幾個字組成，最后能夠，在“變量屬性”對話框中，單擊“選擇”按鈕，打開“地址屬性”對話框，從變量的數(shù)據(jù)區(qū)域列表框中，選擇數(shù)據(jù)區(qū)域“位存儲器” ，檢查地址類型是否為“字” ，設(shè)置 MW“0”。 單擊顯示程序前方的＋圖標，將顯示所有可用的通道單元。無論是簡單的工業(yè)應(yīng)用，還是復(fù)雜的多客戶應(yīng)用領(lǐng)域，甚至是在有無。能夠在“添加新的驅(qū)動程序” 對話框中，選擇所需要的驅(qū)動程序（例如 SIMATIC S7 Protocol Suite） ，點擊“ 打開 ”按鈕進行確定，所選的驅(qū)動程序就出現(xiàn)在變量管理器下。 （3） 添加 PLC 驅(qū)動程序為了使WinCC 能夠與 PLC 通信，需要選擇 PLC 驅(qū)動程序，所選的驅(qū)動程序取決于使用的 PLC的類型，在此選擇 SIMATIC S7 PLC 用鼠標右鍵點擊 WinCC 資源管理器瀏覽器窗口中的“變量管理器 ”，添加 PLC 驅(qū)動程序，在彈出的菜單中，點擊“添加新的驅(qū)動程序” ，如圖 所示。圖 Wincc 資源管理器 圖中左邊瀏覽器窗口顯示了 WinCC 資源管理器的體系結(jié)構(gòu)，從根目錄一直到單個項目。 圖 Wincc 的庫模塊礦山提升機 PLC 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計（論文） 29 創(chuàng)建 Wincc 項目 打開 Wincc 的對話框，此對話框提供三個選項：（1）創(chuàng)建“單用戶項目”（默認設(shè)置）；（2）創(chuàng)建“ 單用戶項目 ”， （創(chuàng)建） “多客戶機項目”例如要創(chuàng)建一個名為“start”的項目，選擇“單用戶項目”按“確定”鍵，輸入項目名稱“start”。在 Wincc 的圖形系統(tǒng)處理過程操作中，屏幕上所有的輸入和輸出信號，通過 Wincc 的圖形設(shè)計器完成系統(tǒng)設(shè)備的可視化圖形的設(shè)計和操作。（5） 用戶管理器 用于對用戶進行管理的編輯器。（3）歸檔系統(tǒng) 變量記錄編輯器，用于確定對何種數(shù)據(jù)進行歸檔。（1）圖形系統(tǒng) 用于創(chuàng)建畫面的編輯器，也可稱作圖形編輯器。Wincc 資源管理器是組態(tài)軟件的核心，整個項目結(jié)構(gòu)顯示在 Wincc 的資源管理器中。Wincc 在一些情況下，可以對現(xiàn)場的主要畫面進行詳細的設(shè)計能更好的監(jiān)視組態(tài)的畫面以及一些運行時候的故障狀態(tài)。無論是簡單的工業(yè)應(yīng)用，還是復(fù)雜的多客戶應(yīng)用領(lǐng)域，甚至是在有若干個服務(wù)器和客戶機的分布式系統(tǒng)中，都可以應(yīng)用 Wincc 系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用S7313C PLC 系統(tǒng)來處理傳感器信號、按鈕信號以及提升機的控制開關(guān)和深度顯示等。在井道中用一些接近開關(guān)與PLC 相連接。一個繼電器輸出用于控制電機的制動器，其余的用于提升機的故障報警。變頻器系統(tǒng)器件如圖所示，主要由斷路器、接觸器、整流單元、逆變單元組成。MM440的矢量控制和可編程的S曲線功能，使轎廂在任何情況下都能平穩(wěn)地運行，特別在轎廂突然停止和突然起動時。所以傳動裝置必須有很大的起動力矩。網(wǎng)絡(luò)二十九到三十一：為變頻器控制罐籠子程序。網(wǎng)絡(luò)九至十一：為上升子程序，控制每層都有電機同時轉(zhuǎn)動。礦山提升機 PLC 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計（論文） 23 網(wǎng)絡(luò)三至五：為上升子程序跳轉(zhuǎn)。 控制和保護程序的設(shè)計PLC 各個輸入輸出端口，編制的控制和保護梯形圖程序如下：沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 網(wǎng)絡(luò)一：為各個開關(guān)的復(fù)位子程序。2）下降子程序下降時電機組的切換順序為 5和 4和 3和 2和 1，電機組的供電順序與上升階段的相反，因此編程方法是相同的，基本流程圖如圖 所示按 下 下 降 按 鈕4 、 5 電 機 組 供 電5 號 傳 感 器 有 信 號3 、 4 電 機 組 供 電4 號 傳 感 器 有 信 號2 、 3 電 機 組 供 電3 號 傳 感 器 有 信 號2 號 傳 感 器 有 信 號1 、 2 電 機 組 供 電停 車YYYY礦山提升機 PLC 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計（論文） 21 圖 下降子程序流程圖3）停車子程序通過改變變頻器的工作狀態(tài)和閉合動力制動接觸器就可以使電機組工作在制動階段。位置傳感器是否有信號根據(jù)電機是否到達該位置來確定，配合位置檢測程序可以準確給電機定位。開 始下 降上 升 停 車跳 轉(zhuǎn) 至 下 降 子 程 序 跳 轉(zhuǎn) 至 上 升 子 程 序 跳 轉(zhuǎn) 至 停 車 子 程 序檢 測 失 步失 步 保 護 程 序Y沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 圖 基本的控制保護流程圖 子程序的設(shè)計本的控制程序和失步保護程序共有 4 個分別為：上升子程序、下降子程序、停車子程序，失電保護程序，以及故障報警，還有控制各個水平的剎車系統(tǒng)的運行時候的各個運行序和失步保護子程序，下面逐個分析。本設(shè)計中是將直線電機的三相繞組短接，相當(dāng)于在直線電機的初級中通入頻率為 0Hz 的電壓， ，從而實現(xiàn)了強制停車。通過變頻器改變輸入電樞的電源頻率，以實現(xiàn)提升速度的控制。這樣的設(shè)置可以達到最大的提升效率，電機工作時，始終保持次級在兩個初級的磁場作用下提升，即始終有兩臺電機同時工作。在軌道上，每隔一定的距離放置一組直線電機的初級，初級和次級的長度同間距有關(guān)，三者的長度如圖 b 所示。變頻器采用西門子 MM440 型變頻器，主要完成直線電機運行速度的控制、回饋電網(wǎng)電能和過載保護等功能。 變 頻 器直 線 電 機 罐 籠計 算 機速 度 位 置傳 感 器S730A/D /A圖 控制系統(tǒng)原理方框圖控制系統(tǒng)的原理方框圖如圖 所示，有 PLC、計算機、速度位置傳感器、變頻器 A/D、D/A 模塊組成，計算機實現(xiàn)罐籠的向上、向下運動和運行速度給定值的計算，以及運行位置和速度的檢測，計算后向變頻器發(fā)送控制信號，并監(jiān)視 PLC 的運行情況 [19]。 輸入繼電器地址 外圍設(shè)備的名稱 位置傳感器 1 位傳感器 2. 位置傳感器 3 位置傳感器 4 位置傳感器 5 位置傳感器 6 上升按鈕 下降按鈕 停車按鈕 動力制動繼電器 失電保護傳感器礦山提升機 PLC 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計（論文） 17 表 輸出地址分配 全自動停車按鈕 繼電器常閉觸點 KM1 繼電器常閉觸點 KM2 繼電器常閉觸點 KM1輸出繼電器地址 外圍設(shè)備名稱 1電機切換器 2電機切換器 3電機切換器 4電機切換器 5電機切換器 失電與動力制動接觸器 動力制動接觸器 失電保護接觸器 抱閘接觸器 罐籠下降控制端 罐籠上升控制端 罐籠停車控制端表 輸出地址分配續(xù)表 表 輸入地址分配沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 綜上分析可知，所需要的可編程控制器共需 16 點輸入，12 點輸出，該 CPU 共有 24點數(shù)字量、5 個模擬量輸入和 16 點數(shù)字量、2 個模擬量輸出,除滿足該系統(tǒng)的要求還有一定S7300 的 CPU 型號為 313C.具體的輸入地址分配如表 ，輸出分配如表 。對應(yīng)于失電與動力制動接觸器的可編程控制器的輸出繼電器為 ,對應(yīng)于動力制動接觸器的可編程控制器輸出繼電器為 ，對應(yīng)于失電保護接觸器的可編程控制器輸出繼電器為 ，對應(yīng)于抱閘接觸器的可編程控制器的輸出繼電器設(shè)置為 ，對應(yīng)于變頻器下降控制信號的可編程控制器的輸出繼電器為設(shè)置為 ，對應(yīng)于變頻器上升控制信號的可編程控制器的輸出繼電器為設(shè)置為 ，對應(yīng)于變頻器停車控制信號的可編程控制器的輸出繼電器設(shè)置為 。2） 輸出分析對應(yīng)于失電保護接觸器的可編程控制器輸出繼電器，使提升機提升更加的有規(guī)律沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 還要想使提升系統(tǒng)提升時，既電動機的次級在電機組中上升運行，而又不使電動機空時空載運行，分組切換電機既需要設(shè)置對應(yīng)的可編程控制器輸出繼電器。若需要提升系統(tǒng)自動運行時，要有全自動運行按鈕，設(shè)置全自動運行輸入 ,全自動停 ，常閉觸點 KM1 為 ，常閉觸點 KM2 為 ，常閉觸點 KM3 為 。在電動機的次級既提升罐籠上安裝拉力傳感器，當(dāng)拉力傳感器輸入信號為零時，可以測出同步電機失步，從而可編程控制器可執(zhí)行失步保護程序，分配輸入點號為 ,當(dāng)啟動電機上升時，應(yīng)設(shè)置上升按鈕，故需要設(shè)置上升輸入信號 ，下降輸入信號為 ,停車信號為 ，當(dāng)需要電機突然停車時要有制動信號，設(shè)置動力制動信號 。一個模擬量模塊最多有 8 個通道，從 256 開始，給每一個模擬量分配 16B（8 個字）的地址。S7300 為模擬量模塊保留了專用的地址區(qū)域，字節(jié)地址范圍為 IB256～767。模擬量模塊以通道為單位，一個通道占一個字地址，或兩個字節(jié)地址。根據(jù)經(jīng)驗，每個 I/O 及有關(guān)功能器件占用的內(nèi)存根據(jù)存儲器所運用字數(shù)來整定。用戶的應(yīng)用程序張勇多少內(nèi)存與 I/O 的點數(shù)，控制要求，運算處理，程序結(jié)構(gòu)等有關(guān)。統(tǒng)計處開關(guān)量 I/O 的通道數(shù)目，以及模擬量和開關(guān)量的信號類型，考慮到分組情況，以及隔離與接地的要求。輸入電路也分為共點式分組和隔離式。礦山提升機 PLC 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計（論文） 15 除了帶 CPU 的中央機架（CR） ，最多可以增加 3 個擴展機架（ER ） ，每個機架可以插8 個模塊（不包括電源模塊、CPU 模塊和接口模塊 IM） ，4 個機架最多可以安裝 32 個模塊。采用插卡的方式，將每個卡槽連接起來，使 cpu 利用率增加，更加減少了操作的規(guī)程S7300 的電源模塊通過電源連接器或?qū)Ь€與 CPU 模塊相連，給相應(yīng)的 CPU 提供相應(yīng)的電源設(shè)備。合理的運用模塊能夠使控制系統(tǒng)的監(jiān)控性能大大提升 [15]。備用的電源模塊是在 PLC 忽然斷電的時候做出的相應(yīng)的失電保護的措施，能夠使PLC 在沒有持續(xù)電源的情況下能夠暫時的穩(wěn)定程序的合理運行。另外不同的型號和導(dǎo)軌面積，可以提供給用戶選擇。導(dǎo)軌是一種專用的金屬機架，使導(dǎo)軌上按上不同狀態(tài)模式的模塊，然后插在合適的卡槽中即可。S7300 已將 HMI（人機接口）服務(wù)集成到系統(tǒng)內(nèi)， S7300 按照指定的控制監(jiān)控系統(tǒng)來完成對于人機界面的傳輸 [14]。智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（例如超時、模塊更換等） 。通過系統(tǒng)功能和系統(tǒng)功能模塊的調(diào)用，用戶可以使用集成在操作系統(tǒng)內(nèi)的程序，從而顯著的減少所需要的用戶存儲器容量，它們可以用于中斷處理、出錯處理、復(fù)制和處理數(shù)據(jù)等。S7300 標準型的環(huán)境溫度為0～60℃。功能最強的 CPU 的 RAM 存儲容量為 512KB，有 8192 個存儲位，512 個定時器和 512個計數(shù)器，數(shù)字量通道最大為 65536 點，模擬量通道最大為 4096 個。有的 CPU 還帶有集成的現(xiàn)場總線 PROFIBUSDP 接口或者 PtP（點對點）串行通信接口。品種繁多的 CPU 模塊、信號模塊和功能模塊能滿足各種領(lǐng)域的自動控制任務(wù)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)