【正文】 提升機(jī) PLC 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文） 19 礦井提升機(jī)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)M圖如圖 所示，一共有五組定子，相當(dāng)于電機(jī)的電樞繞組，罐籠相當(dāng)于轉(zhuǎn)子。假設(shè)相鄰的初級(jí)間距為 L，那么初級(jí)的長(zhǎng)度為 2L，罐籠兩側(cè)的直線(xiàn)電機(jī)的次級(jí)長(zhǎng)度為 3L。其動(dòng)作過(guò)程如下：下放重物時(shí)：與提升重物的通電順序相反，依次為 5和 4電機(jī)，4和 3電機(jī)，3和 2電機(jī)，2和 1電機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)子（罐籠）的向上運(yùn)動(dòng)；提升重物時(shí)：電機(jī)的工作順序依次為，1和 2電機(jī)，2和 3電機(jī)，3和 4電機(jī)，4和 5電機(jī)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)子（罐籠）的向下運(yùn)動(dòng)。圖 提升機(jī)系統(tǒng)示意圖 a：直立圖 b：水平圖 控制程序和保護(hù)程序的設(shè)計(jì)思路目前，對(duì)于同步電機(jī)的失步問(wèn)題沒(méi)有太好的保護(hù)辦法使其很快轉(zhuǎn)為同步工作，唯一的方法是將其制動(dòng)停車(chē)。電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)有三種：上升、下降和停車(chē)，電機(jī)在這三個(gè)狀態(tài)下電機(jī)組的工作順序是不相同的，基本的流程框圖如圖 所示 [20]。1）上升子程序上升時(shí)電機(jī)組的切換順序?yàn)?1和 2和 3和 4和 5，每一時(shí)刻都有兩電機(jī)同時(shí)工作，電機(jī)組的切換時(shí)間由位置傳感器的信號(hào)確定，當(dāng)位置傳感器有信號(hào)時(shí)與之對(duì)應(yīng)的電機(jī)組供電，其他電機(jī)組均不供電。從而準(zhǔn)確的控制電機(jī)組供電。4）失步保護(hù)子程序當(dāng) PLC 檢測(cè)到電機(jī)失步時(shí)，設(shè)置的失步保護(hù)接觸器立刻閉合，直線(xiàn)電機(jī)的三相繞組短接導(dǎo)致電機(jī)制動(dòng)停車(chē)，從而起到了失步保護(hù)的作用。 網(wǎng)絡(luò)二：按下停車(chē)按鈕進(jìn)入停車(chē)子程序。網(wǎng)絡(luò)六至八：為下降子程序跳轉(zhuǎn)。沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 網(wǎng)絡(luò)十二到十三：按下上升按鈕網(wǎng)絡(luò)十四到十八：上升子程序的設(shè)計(jì)礦山提升機(jī) PLC 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文） 25 網(wǎng)絡(luò)十九到二十二：為失電保護(hù)的的子程序網(wǎng)絡(luò)二十三到二十七：為電機(jī)切換子程序。沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 變頻器（M440）在提升機(jī)中的作用典型的升降系統(tǒng)的轎廂控制中，要與配重相結(jié)合，系統(tǒng)表現(xiàn)為很大的慣性復(fù)雜系統(tǒng)。西門(mén)子新型一代MM440變頻器可以控制電機(jī)從靜止到平滑起動(dòng)期間提供200％ 3秒鐘的過(guò)載能力。MM440變頻器內(nèi)置了制動(dòng)單元，用戶(hù)只需選擇制動(dòng)電阻就可以實(shí)現(xiàn)再生發(fā)電制動(dòng)，因此可以節(jié)約系統(tǒng)成本。附錄 A 礦山提升機(jī) PLC 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 變頻器系統(tǒng)組成控制是由數(shù)字量輸入完成，2個(gè)輸入Din1,Din2用于選擇運(yùn)行方向；Din3,Din4,Din5用于選擇兩段運(yùn)行速度；Din6用于DC直流注入制動(dòng)控制。電機(jī)制動(dòng)器打開(kāi)后，提升機(jī)沿著井道方向加速到50Hz。它們提供平層信號(hào)和減速停車(chē)。6數(shù) 字 量 輸 入415V三 相 主 電 源SIMATIC S731C用 與 升 降 機(jī) 的 門(mén) 控 制 機(jī) 械MICROASTER 40數(shù) 字 量 輸 出1 2 3 4 10 5 7 8 16 7 9 18 9 20 12 1 3 24 5 14 5三 相 及 接 地 線(xiàn)接 到 電 機(jī) 的 U， W， V 6+0VDout1NCO Ain1 in2+ ADin12in3D4in56+15VOout1 omD2 Nout CoAt+ouRS48PNTCP2PEPEL/1N23 U VWB+制 動(dòng) 電 阻 器 繼 電 器 減 速 箱位 置 傳 感 器 來(lái) 的 輸 入 信 號(hào)圖 變頻器與 PLC 電機(jī)的接線(xiàn)圖 提升機(jī) WINCC 組態(tài)軟件及其子系統(tǒng)（1）wincc（Windows Control Center，視窗控制中心）是西門(mén)子與微軟公司合作開(kāi)發(fā)的、開(kāi)放的過(guò)程可視化系統(tǒng)。沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 Wincc 是在 PC 基礎(chǔ)上的操作員監(jiān)控系統(tǒng)軟件， +SP2,試運(yùn)行在WindowsXP+SP2 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的 HMI(人機(jī)界面) ，具有控制自動(dòng)化過(guò)程的強(qiáng)大功能和極高性?xún)r(jià)比的 SCADA(監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集)級(jí)的操作監(jiān)視系統(tǒng)。（2）啟動(dòng) Wincc 后，Wincc 資源管理器隨即打開(kāi)。從 Wincc 資源管理器中調(diào)用特定的編輯器，既可以用于組態(tài)，也可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管理，每個(gè)編輯器分別形成特定的 Wincc 子系統(tǒng)。（2）報(bào)警系統(tǒng) 對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行組態(tài)的過(guò)程，也稱(chēng)作報(bào)警記錄。（4）報(bào)表系統(tǒng) 用于創(chuàng)建報(bào)表數(shù)據(jù)的編輯器，也稱(chēng)作報(bào)表編輯器。（6） 通信 提供 Wincc 與 SIMATIC 各系列可編程控器的連接。在圖形設(shè)計(jì)器中，Wincc 提供豐富的圖形對(duì)象，見(jiàn)圖 （1）標(biāo)準(zhǔn)化和圖形化的對(duì)象；(2) 按鈕、檢查框、框、和滑塊；（3）應(yīng)用窗口和顯示窗口；（4）I/O 域、和文本列表；（5）客戶(hù)化的用戶(hù)對(duì)象。如果項(xiàng)目已經(jīng)存在，選擇“打開(kāi)”對(duì)話(huà)框，搜索擴(kuò)展名為“.mcp”的文件，下次啟動(dòng)Wincc 時(shí)候，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)上次建立的項(xiàng)目，下圖為 Wincc 資源管理器窗口顯示內(nèi)容。右邊數(shù)據(jù)窗口顯示所選對(duì)象的內(nèi)容，在 WinCC 資源管理器瀏覽器窗口中，點(diǎn)擊“計(jì)算機(jī)”圖標(biāo)，在數(shù)據(jù)窗口中即可看到一個(gè)帶有計(jì)算機(jī)名稱(chēng)（NetBIOS 名稱(chēng)）的服務(wù)器，用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊此計(jì)算機(jī)，彈出“ 屬性 ”菜單，在隨后出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框中，設(shè)置 WinCC 運(yùn)行系統(tǒng)的屬性，例如：?jiǎn)?dòng)程序、使用語(yǔ)言以及取消激活等等。沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 設(shè)計(jì)的組態(tài)驅(qū)動(dòng)程序取決于使用的 PLC 的類(lèi)型，所選的驅(qū)動(dòng)程序就出現(xiàn)在變量管理器下。 wincc（Windows Control Center，視窗控制中心）是西門(mén)子與微軟公司合作開(kāi)發(fā)的、開(kāi)放的過(guò)程可視化系統(tǒng)。圖 添加新的驅(qū)動(dòng)程序在“添加新的驅(qū)動(dòng)程序 ”對(duì)話(huà)框中，選擇所需要的驅(qū)動(dòng)程序（例如 SIMATIC S7 Protocol Suite） ，點(diǎn)擊“ 打開(kāi)” 按鈕進(jìn)行確定，所選的驅(qū)動(dòng)程序就出現(xiàn)在變量管理器下。 用鼠標(biāo)右鍵單擊通道單元 MPI，在彈出的菜單中，點(diǎn)擊“新建驅(qū)動(dòng)程序連接” ，在隨后顯示的“連接屬性 ”對(duì)話(huà)框中，輸入名稱(chēng)（如 SPS） ，點(diǎn)擊“確定” 按鈕即可，如圖 礦山提升機(jī) PLC 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 創(chuàng)建新的連接（4） 變量和變量組： 如果 WinCC 資源管理器中的“變量管理器”處于關(guān)閉狀態(tài)，則必須先雙擊，將其激活，然后用鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊“ 內(nèi)部變量 ”，在彈出的菜單中，點(diǎn)擊 “新建變量”，在“ 變量屬性”對(duì)話(huà)框中，將變量命名為“TankLevel”，從數(shù)據(jù)類(lèi)型列表中，選擇“無(wú)符號(hào)的 16 位數(shù)” ，然后點(diǎn)擊“確定”即可。如圖所示 圖 新建變量（5）創(chuàng)建花畫(huà)面：在 WinCC 資源管理器中，右擊“圖形編輯器”，在彈出的菜單中，單擊“新建畫(huà)面”選項(xiàng)，選擇新建畫(huà)面，系統(tǒng)默認(rèn)畫(huà)面名為“” （ pdl 為畫(huà)面描述文件） ，右擊“”，在彈出的菜單中，單擊 “重命名畫(huà)面”選項(xiàng)，如圖 所示沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 圖 創(chuàng)建畫(huà)面（6）創(chuàng)建圖形：在圖形編輯器的的菜單欄中單擊“查看”→“庫(kù)”，對(duì)象庫(kù)將以它自己的工具欄和對(duì)象文件夾的形式出現(xiàn)，雙擊“全局庫(kù)” ，再雙擊右邊子窗口的 “PlantElement”文件夾，雙擊“Tanks” 文件夾，單擊圖形編輯器庫(kù)中的 。（7）激活項(xiàng)目 可點(diǎn)擊 WinCC 資源管理器菜單欄中的“文件”→“激活”，復(fù)選標(biāo)記隨即顯示，以顯示所激活的運(yùn)行系統(tǒng)，也可在 WinCC 資源管理器的工具欄中點(diǎn)擊 按鈕。 選擇 Windows 任務(wù)欄“開(kāi)始” 菜單→“SIMATIC”→“WinCC”→“Tool”→“Simulator”命令，在“WinCC 模擬器對(duì)話(huà)框”中，選擇要模擬的變量，選擇“編輯”→“新建變量”，在“項(xiàng)目變量”對(duì)話(huà)框中，選擇內(nèi)部變量 “TankLevel”，單擊 “確定”，在“ 屬性”面板中，單擊“模擬器的類(lèi)型 “Inc”，輸入起始值“0”、終止值“100”，標(biāo)記“激活”復(fù)選框，在變量面板中，將顯示帶修改值的變量。根據(jù)文章概述，采用了液壓站，盤(pán)車(chē)制動(dòng)器，傳感器和交流變頻裝置將礦山的提升系統(tǒng)得以提高其性能，做到了上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面能夠時(shí)時(shí)的對(duì)故障問(wèn)題得以反饋和做出相應(yīng)的合理化安排。所以制動(dòng)系統(tǒng)過(guò)于陳舊，所以本文就制動(dòng)系統(tǒng)的失電保護(hù)，和剎車(chē)保護(hù)做出了理論的研究和探索并設(shè)計(jì)出了一套簡(jiǎn)易可行的保護(hù)方案。在以后的學(xué)習(xí)中對(duì)于本項(xiàng)目的研究應(yīng)趨向更自動(dòng)化的研究，使得數(shù)字化礦山得以實(shí)現(xiàn)，并對(duì)人員的更好配置做出了理解，提高了生產(chǎn)的效率和運(yùn)行安全的穩(wěn)定性，為未來(lái)礦山的電控一體化打下基礎(chǔ)。感謝我的導(dǎo)師張娜老師，她嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的作風(fēng)讓我在設(shè)計(jì)的時(shí)候不放過(guò)任何一處細(xì)節(jié)的錯(cuò)誤，在她的幫助下找到對(duì)于問(wèn)題更合理的解決方案，讓這設(shè)計(jì)的每個(gè)步驟都使我在學(xué)習(xí)中有所收獲。感謝我的家人，是他們每天親切的問(wèn)候，陪伴我每一個(gè)學(xué)習(xí)和生活的時(shí)光，讓我能夠沒(méi)有后顧之憂(yōu)的做自己的事情。礦山提升機(jī) PLC 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)（論文） 35 參考文獻(xiàn)[1] 廖常初. 大中型 PLC 應(yīng)用教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022.[2] 王兆義. 可編程控制器教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2022.[3] 葛成遠(yuǎn). 煤礦提升設(shè)備的改造[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2022.[4] 張風(fēng)珊. 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