【正文】
ol ABSTRACT The traditional shaft hoist control system is always controlled by the relaycontactor. The system has many disadvanges such as bad reliability, plicated operation, high fault rate, large energy –wasting and low efficiency. we adopt PLC and Transducer to reform for original control system, so as to raise the safety, reliability, control precision and speed regulation performance of the whole electric controlled system. The paper applied PLC(Programmable Logic Controller)and frequency converter to the system, and have carried on deeper research in feasibility. Paper based on the operation of mining properties hoist requirements, the selection of frequency converter and PLC, and the system software and hardware design. Including the detection module, control module, protect module, display module and antijamming module design, the final system integration and debug. Adopting control system, the shaft hoist works reliably, easy to use, energysaving well, and have dynamical shown function. KEY WORDS: Shaft hoist, PLC, Frequency conversion 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計(論文) III 目 錄 前 言 ....................................................................................................... 1 第 1 章 礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ........................................... 3 礦井提升機對電氣控制系統(tǒng)的要求 ....................................... 3 提升機調(diào)速控制系統(tǒng)方案設(shè)計 ............................................... 4 控制單元基本原理 ......................................................... 4 調(diào)速基本原理 ................................................................. 6 系統(tǒng)設(shè)計 .......................................................................... 8 第 2 章 礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計 .................................11 PLC 的設(shè)計 ................................................................................11 PLC 簡介 .........................................................................11 PLC 的選型 .................................................................... 12 PLC 外圍電氣控制 ........................................................ 13 礦井提升機及電機的選型 ..................................................... 15 礦井提升機 .................................................................... 15 箕斗的選定 .................................................................... 16 預(yù)選提升電機 ............................................................... 17 參數(shù)計算 ........................................................................ 17 電機容量校核 ............................................................... 21 變頻調(diào)速系統(tǒng) .......................................................................... 22 變頻器 ............................................................................ 22 變頻調(diào)速基本原理 ....................................................... 24 變頻器的選型 ............................................................... 25 變頻器主電路設(shè)計及參數(shù)設(shè)定 .................................. 27 第 3 章 礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計 ..................................... 30 提升機 PLC 控制要求 ............................................................ 30 程序設(shè)計 .................................................................................. 30 第 4 章 系統(tǒng)抗干擾措施 ...................................................................... 35 PLC 的抗干擾 .......................................................................... 35 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計(論文) IV 變頻器的抗干擾及其防止 ..................................................... 36 結(jié) 論 ..................................................................................................... 37 謝 辭 ....................................................................................................... 39 參考文獻 ................................................................................................. 40 附 錄 ..................................................................................................... 41 外文資料翻譯 ........................................................................................ 42 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 1 前 言 本文以某煤礦主立井提升機調(diào)速控制系統(tǒng)為工業(yè)背景,在已經(jīng)非常成熟但調(diào)速方法比較落后的交流拖動技術(shù)基礎(chǔ)上,通過基于 PLC 的變頻控制技術(shù)在礦井提升機行程、速度和制動控制中的應(yīng)用,闡述了新型礦井提升機調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用情況。 論文根據(jù)礦井提升機的運行特性要求,對變頻器和 PLC 進行選型,并對系統(tǒng)的軟、硬件進行設(shè)計,其中包括檢測模塊、控制模塊、保護模塊、顯示模 塊和抗干擾模塊的設(shè)計,最后進行系統(tǒng)集成和調(diào)試。 采用 PLC與變頻器相結(jié)合的控制方案對原有電控系統(tǒng)進行改造,提高整個電控系統(tǒng)安全可靠性、控制精度及調(diào)速性能。洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計(論文) I 基于 PLC 的礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 傳統(tǒng)的礦井提升機控制系統(tǒng)主要采用繼電器 接觸器進行控制。這種控制系統(tǒng)存在可靠性差、操作復(fù)雜、故障率高、電能浪費大、效率低等缺點。 本文把可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于提升機控制系統(tǒng)上,并在可行性方面進行了較深入的研究。 采用該控制系統(tǒng),使提升機工作可靠,使用方便,同時具有動態(tài)顯示的功能,節(jié)能效果明顯。 本設(shè)計的主要工 作有: ①礦井提升機調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計; ②調(diào)速控制系統(tǒng)硬器件的選型; ③調(diào)速控制系統(tǒng)軟件部分的設(shè)計; ④對所設(shè)計的系統(tǒng)進行分析。這種控制方式設(shè)備陳舊、技術(shù)落后,存在著很多的問題: ①在轉(zhuǎn)子回路串接電阻,消耗大量電能,造成能源浪費。 ③繼電器、接觸器頻繁動作,電弧燒蝕觸點,影響接觸器使用壽命,維修成本較高。 ⑤電動機依靠轉(zhuǎn)子電阻獲得的低速,其運行特性較軟。 因此,需要研制更加安全可靠的控制系統(tǒng),使提升機運行的可靠性、安全性、經(jīng)濟性和高效性得到提高。 本設(shè)計從解決實際礦井提升機調(diào)速控制系統(tǒng)的問題出發(fā),控制單元采用目前工控適用的 PLC 來控制;電力拖動系統(tǒng)中,選用先進的變頻傳動裝洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 2 置; 優(yōu)化了礦井提升機調(diào)速控制系統(tǒng)的性能。目前,這一控制方法為現(xiàn)代交流調(diào)速中比較先進的調(diào)速控制方式之一。 洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 3 第 1 章 礦 井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 礦井提升機對電氣控制系統(tǒng)的要求 提升機控制系統(tǒng)方案的選用應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的要求速度。 提升機電氣傳動系統(tǒng)的給定速度 u=f(t),根據(jù)動力學方程式 Td=TeTi= Tn *e/375 式中 Te電動機電動力矩 。Tn傳動系統(tǒng)的飛輪力矩, Tn=4gJ,其中 J 為轉(zhuǎn)動慣量 (㎏ 可以得出按給定速度圖所需轉(zhuǎn)矩 Te=f(t)的特性,從而可以得到 拖動系統(tǒng)所需的力 F=f(t)。由于提升系統(tǒng)的負載為位勢負載,所以靜力 FL 的作用方向始終是提升重物的重力方向,而與系統(tǒng)的運動狀態(tài)和方向無關(guān)。 要使提升機按照給定的速度圖運行,電動力矩 Te 可能為正,也可能為負。由于不同的負載,不同的提升機運行階段,電動機的 運行狀態(tài)也各不相同。提升人員時,加速度 a≦ ,升降物料時,加速度 a≦ ,另外不得超過提升機的減速器所允許的動力矩。要求速度平穩(wěn),調(diào)速方便,調(diào)速范圍大,能滿足各種運行方式及提升階段 (加速、減速、等速、爬行等 ) (3) 有較好的起動性能。洛陽理工學院畢業(yè)設(shè)計(論文) 4 不可能待系統(tǒng)運轉(zhuǎn)后再裝加物料,因此,必須能 重載啟動,有較高的過載能力。要保證負載變化時,提升速度基本上不受影響,防止負載不同時速降過大,影響系統(tǒng)正常工作 (當然,當負載超過一定的限度時,還要求系統(tǒng)能有效的自我保護。 (5) 工作方式轉(zhuǎn)換容易。 (6) 采用新技術(shù)和節(jié)能設(shè)備,易于實現(xiàn)自動化控制和提高整個系統(tǒng)的工作效率。 提升機調(diào)速控制系統(tǒng)方案設(shè)計 控制單元基本原理 我國提升機設(shè)備中,普遍使用 TKD 系統(tǒng),這種控制系統(tǒng)是采用繼電器有觸點的邏輯控制,以磁放大器為核心組成模擬量閉環(huán)調(diào)節(jié)。在接線程序控制系統(tǒng)中,控制程序的修改必須通過改變接線來實現(xiàn)。 (2) 在啟動過程中,由于罐籠的實際載重量不同,實際的加速過程并非按照預(yù)定的設(shè)計參數(shù)運行,常常出現(xiàn)停車不準確甚至提前停車現(xiàn)象。 (4) 系統(tǒng)安全保護環(huán)節(jié)不全面,工作不可靠,故障顯示不直觀,分析查找故障難度大,缺乏運行參數(shù)顯示功能 . (5) 調(diào)速 性能差,機械沖擊大,人員乘車舒適性