【正文】 ......................5 提升機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu) .....................................................5 滾筒 .............................................................5 鋼絲繩 ...........................................................6 天輪 .............................................................6 減速機(jī) ...........................................................7 罐籠 .............................................................7第三章 提升機(jī)的工況分析 ........................................9 提升系統(tǒng)簡(jiǎn)介 .........................................................9 提升機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方式 ................................................10 提升機(jī)的速度圖和力圖 ................................................11 提升機(jī)的速度圖 ..................................................11 力圖 ............................................................12 礦井提升機(jī)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求 ......................................13第四章 提升機(jī)調(diào)速控制方式及調(diào)速性能分析 .......................16 提升機(jī)直流調(diào)速性能分析 ..............................................16 系統(tǒng)（發(fā)電機(jī)— 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)） ...............................16 系統(tǒng)（晶閘管— 電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)） ...............................16平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 II 頁(yè) 直流脈寬調(diào)制（PWM）系統(tǒng) .........................................17 提升機(jī)交流調(diào)速性能分析 ..............................................17 變極對(duì)數(shù)調(diào)速方法 ................................................17 變頻調(diào)速方法 ....................................................17 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速 ..................................................18 提升機(jī)調(diào)速控制方案分析 ..............................................19 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速系統(tǒng) ......................................19 模糊控制調(diào)速系統(tǒng) ................................................20 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) ................................................21 矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng) ............................................22 小結(jié) ................................................................23第五章 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................25 PLC 概述 ............................................................25 本系統(tǒng)中 PLC 的選型及特點(diǎn) ............................................25 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................................26 PLC 的 I/O 分配 ..................................................26 PLC 接線圖 ......................................................31第六章 PLC 控制程序設(shè)計(jì) ........................................32 軟件概述及提升機(jī) PLC 控制要求 .....................................32 程序設(shè)計(jì) ............................................................32 系統(tǒng)抗干擾措施 ......................................................38結(jié) 論 ........................................................40致 謝 ........................................................41參考文獻(xiàn) ......................................................42平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 1 頁(yè)第一章 緒論 國(guó)內(nèi)外提升機(jī)研究現(xiàn)狀礦井提升機(jī)是礦山最重要的設(shè)備，肩負(fù)著礦石、物料、人員等的運(yùn)輸責(zé)任。傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)主要采用繼電器接觸器進(jìn)行控制，這類提升機(jī)通常在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串接附加電阻進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速。因此對(duì)礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究具有現(xiàn)實(shí)意義，也是國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)專家學(xué)者的一個(gè)研究課題。起初的提升機(jī)都是電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速機(jī)傳動(dòng)卷筒的系統(tǒng)，后來(lái)先后出現(xiàn)了直流慢速電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)懸臂安裝直接傳動(dòng)的提升機(jī)。1981 年第一臺(tái)用同步機(jī)懸臂傳動(dòng)的提升機(jī)在德國(guó) Monopol 礦問(wèn)世, 1988 年 9 月由 MAN GHH 與西門子合作制造的機(jī)電一體的提升機(jī)(習(xí)慣稱為內(nèi)裝電機(jī)式) 在德國(guó) Rom berg 礦誕生了，這是世界上第一臺(tái)機(jī)械和電氣融合成一體的同步電機(jī)傳動(dòng)提升機(jī)。早在七十年代，國(guó)外就將可編程控制器(PLC)應(yīng)用于提升機(jī)控制。計(jì)算機(jī)和PLC 的應(yīng)用使提升機(jī)的控制出現(xiàn)了嶄新的面貌，其自動(dòng)化水平、安全、可靠性都達(dá)到了一個(gè)新的高度，并提供了新的、現(xiàn)代化的管理、監(jiān)視手段。就在國(guó)外科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展的時(shí)候，由于文化大革命的影響，我國(guó)沒有掌握世界上的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向，國(guó)內(nèi)有些很有作為的技術(shù)人員花許多精力在研究金屬水冷電阻之類的技術(shù)上，以至國(guó)內(nèi)這段時(shí)間在提升機(jī)電控技術(shù)方面沒有多少進(jìn)展，我國(guó)提升機(jī)電控系統(tǒng)很長(zhǎng)時(shí)間都處于落后的狀況。但使用這些國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)畢競(jìng)是少數(shù)，直到目前為止，我國(guó)正在服務(wù)的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串金屬電阻的交流調(diào)速系統(tǒng)，只有少數(shù)是電動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)或晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)。近年來(lái)交流變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)，調(diào)速方式的不斷進(jìn)步使得運(yùn)用于提升機(jī)系統(tǒng)的交流調(diào)速技術(shù)不僅僅局限于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子串電阻方式，變頻調(diào)速技術(shù)也越來(lái)越多地在提升機(jī)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，充分發(fā)揮出交流調(diào)速的優(yōu)勢(shì)。 課題研究的目的和意義礦井提升機(jī)是煤礦，有色金屬礦生產(chǎn)過(guò)程中的重要設(shè)備。礦井提升系統(tǒng)具有環(huán)節(jié)多、控制復(fù)雜、運(yùn)行速度快、慣性質(zhì)量大、運(yùn)行特性復(fù)雜的特點(diǎn)，且工作狀況經(jīng)常交替轉(zhuǎn)換。一旦提升機(jī)的行程失去控制，沒有按照給定速度曲線運(yùn)行，就會(huì)發(fā)生提升機(jī)超速、過(guò)卷事故，造成楔形罐道、箕斗的損壞，影響礦井正常生產(chǎn)，甚至造成重大人員傷亡，給煤礦生產(chǎn)帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)損失。電氣控制方式在很大程度上決定了提升機(jī)能否實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、安全、可靠地起制動(dòng)運(yùn)行，避免了嚴(yán)重的機(jī)械磨損，防止較大的機(jī)械沖擊，減少機(jī)械部分維修的工作量，延長(zhǎng)提升機(jī)械的使用壽命。對(duì)礦井提升機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的要求是：有良好的調(diào)速性能，調(diào)速精度高，四象限運(yùn)行，能快速進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，有準(zhǔn)確的制動(dòng)和定位功能，可靠性要求高等。這兩種系統(tǒng)大都采用數(shù)字控制方式實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的高自動(dòng)化運(yùn)行，效率高，有準(zhǔn)確的制動(dòng)和定位功能，運(yùn)行可靠性高，但造價(jià)昂貴，中小礦井難以承受。這種電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，但屬于有級(jí)調(diào)速，提升機(jī)在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負(fù)載變動(dòng)時(shí)很難實(shí)現(xiàn)恒加減速控制，經(jīng)常會(huì)造成過(guò)放或過(guò)卷事故。將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于礦井提升機(jī)是礦井提升機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。變頻器的調(diào)速控制可以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的恒加速和恒減速控制，消除了轉(zhuǎn)子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節(jié)能效果[10]。因此，變頻器在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用具有十分廣闊的前景。 所做的工作本課題擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題是控制策略研究，提升機(jī)是礦山生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，它屬于大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量機(jī)電 液系統(tǒng)，提升機(jī)要按所要求的速度圖運(yùn)行，否則在系統(tǒng)中容易產(chǎn)生大的慣性力，降低機(jī)器的壽命，甚至產(chǎn)生脫軌等惡性事故。本論文的研究目標(biāo)是將可編程控制器（PLC）與變頻器相結(jié)合并應(yīng)用于礦山實(shí)際生產(chǎn)中，對(duì)現(xiàn)有的提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，提高精度，在更安全的范圍內(nèi)保證礦山生產(chǎn)的順利進(jìn)行。尤其在軟件中采用提升機(jī)電控系統(tǒng)中斷模塊及故障處理模塊，使超速報(bào)警更加科學(xué)合理。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 5 頁(yè)第二章 提升機(jī)工作原理及機(jī)械結(jié)構(gòu) 提升機(jī)概述礦井提升機(jī)是礦井井下和地面的工作機(jī)械，是一種大型絞車。礦井提升機(jī)是 由原始的提水工具逐步發(fā)展演變而來(lái)。 礦井提升機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒（或摩擦輪） 、制動(dòng)系統(tǒng)、深度指 示系統(tǒng)、測(cè)速限速系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)等組成，采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。纏繞式礦井提升機(jī)有 單卷筒和雙卷筒兩種，鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車類似。雙筒的每個(gè)卷筒各配一根鋼絲繩，連接兩個(gè)容器， 運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一個(gè)容器上升，另一個(gè)容器下降。摩擦式礦井提升機(jī)的提升繩搭掛在摩 擦輪上，利用與摩擦輪襯墊的摩擦力使容器上升。摩擦式礦井提升機(jī)根據(jù)布置方式分為塔式 摩擦式礦井提升機(jī)（機(jī)房設(shè)在井筒頂部塔架上）和落地摩擦式礦井提升機(jī)（機(jī)房 直接設(shè)在地面上）兩種。后者的優(yōu)點(diǎn)是：可采用較細(xì)的鋼絲繩和直徑較小的摩擦輪，從 而機(jī)組尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。 提升機(jī)無(wú)論正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，其工作過(guò)程是相同的，都有加速、穩(wěn)定運(yùn)行、減速、 爬行、制動(dòng)停車五個(gè)階段。各段加速度的大小根據(jù)工藝情況決定，運(yùn)行的時(shí)間由操作工人根據(jù) 現(xiàn)場(chǎng)的狀況自定。重車啟動(dòng)后，加 速運(yùn)行，在加速時(shí)間內(nèi)，設(shè)備如果沒有問(wèn)題，則立即再加速到正常運(yùn)行速度。 第三階段 t3：操作工人看到車快到井口時(shí)立即減速，如減速時(shí)間設(shè)置 較短時(shí)，變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻起作用，不致因減速過(guò)快而跳閘。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 6 頁(yè)第五階段 t5：快到停車位置時(shí)，變頻器立即停車，車減速到零，操作 工人發(fā)一個(gè)聯(lián)絡(luò)信號(hào)到井下，整個(gè)提升過(guò)程結(jié)束。在井口有一絞車提升機(jī)，由電機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩在卷筒上纏繞數(shù)周后掛上一列煤車車廂（單提升，多數(shù)煤礦都采用單提升） ，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下將裝滿煤的列車從斜井拖上來(lái)；卸載完成后，再將空車在電機(jī)的拖動(dòng)下沿斜井放下去。礦井提升的整個(gè)過(guò)程可以分為五個(gè)階段加速階段、等速階段、減速階段、爬行階段、停車抱閘階段。鑒于在礦井提升機(jī)的工作特點(diǎn)，為確保提升機(jī)能夠達(dá)到高效、安全、可靠地連續(xù)工作，其必須具備良好的機(jī)械性能，良好的電氣控制設(shè)備和完善的保護(hù)裝置。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文） 第 7 頁(yè)適用用于：（200——300 米）滾筒 D= 米，L= 米。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）