基于S7-300的矿井提升机控制系统的设计.docVIP

学 士 学 位 论 文 基于 s7 300 的矿井提升机控制系统的 设计 姓姓 名 名 刘伟 学学 号 号 200705120220 指指导导教教师师 杨中国 院院系系 部部所所 物理与电子工程系 专专 业 业 电子信息工程 完完成成日日期期 2011 年 05 月 07 日 学校代码 10904 学学 士士学学 位位 论论 文文 基于 s7 300 的矿井提升机控制系统的 设计 姓姓 名 名 刘伟 学学 号 号 20070512020 指指导导教教师师 杨中国 院院系系 部部所所 物理与电子工程系 专专 业 业 电子信息工程 完完成成日日期期 2011 年 05 月 07 日 摘 要 光矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉 是矿山最重要的关键设备 是地下 矿井与外界的唯一通道 肩负着矿石 物料 人员等的重要运输责任 对提升机 来说 运行的安全性与可靠性是至关重要的 传统矿井提升机调速性能较差 在 启停车 制动 逻辑控制等方面存在诸多安全问题 随着计算机和 plc 技术的不 断发展 采用先进的控制技术改造传统矿山行业的传统控制系统 从而使矿井提 升机的控制性能得到极大的改善 其自动化水平 安全 可靠性都达到了新的高 度 并采用现代化的管理和监视手段保障提升机的安全运行 在该矿井提升机 控制系统设计中 采用国内外先进的 plc s7 300 控制技术改造矿井传统 落 后的继电器 接触器式罐笼逻辑运行系统 采用先进的全数字直流调速晶闸管变 频技术改造传统的直流电机传动系统 从而 保证矿井提升机可靠 准确地运行 和实现矿井提升机的计算机控制 现场调试和运行结果表明 该系统工作可靠 控制精度高 完全可以满足现场生产运行的要求 关键词 plc 矿井提升机 控制系统 可编程控制器 abstractabstract mine hoist is often known as mine throat is the most important key equipment of mine underground mines is the only channel with the outside world shouldering the ore materials personnel of important transportation responsibility for to hoist the security and reliability of operation is very important traditional mine hoist speed performance is poorer in rev parking braking logic control there are many security issues along with the computer and plc technology unceasing development uses the advanced control technology to transform traditional mining industry s traditional control system thus make mine hoist control performance is greatly improved and its automation level safety reliability reached new heights and adopting modernized management and monitoring means guarantee the safe operation of the hoist in this mine hoist control system design the use of advanced plc s7 300 control technical renovation of mine tradition backward contactor relays beyond logic operation system adopting advanced digital dc speed control thyristor inverter technology to transform traditional dc motor drive system thus ensure mine hoist reliable and accurate operation of hoister realize the computer control the commissioning and operation results show that the system reliable operation high control accuracy and can meet the requirements of operation field production key words plc mine hoist control system programmable controller 目目 录录 第第 1 章章 绪论绪论 1 第第 2 章章 可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器 plc 的控制理念的控制理念 4 2 1 plc 的历史及基本概念的历史及基本概念 4 2 2 plc 的基本结构的基本结构 5 2 3 plc 的工作原理的工作原理 6 2 4 plc 内部运作方式内部运作方式 7 2 5 本章小结本章小结 8 第第 3 章章 plc s7 300 对矿井提升机的直流调速控制的设计对矿井提升机的直流调速控制的设计 9 3 1 概述概述 9 3 2 实验研究的设计实验研究的设计 10 3 3 理想曲线的产生方法理想曲线的产生方法 10 3 4 实际的实际的 s 曲线速度给定校正曲线速度给定校正 11 3 5 plc 软件设计软件设计 12 3 6 本章小结本章小结 13 第第 4 章章 s7 300 对矿井提升机直流调速控制的研究总结对矿井提升机直流调速控制的研究总结 14 参考文献参考文献 15 致致 谢谢 17 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 0 页 共 17 23 页 第 1 章 绪论 1 1 引言 以可编程控制器 s7 300 为核心的装置在矿井提升机中的成功使用 不仅 体现了 plc s7 300 的基本功能 能代替复杂的继电器控制 而且以丰富的程 序指令实现了原电子线路中不易完成的功能 在大大减小体积的同时 更提高 了系统的控制精度和可靠性 保证了矿井提升机的安全运行 1 2 plc 的功能与工作原理 1 可编程控制器简称 pc 它经历了可编程序矩阵控制器 pmc 可编程序 顺序控制器 psc 可编程序逻辑控制器 plc 和可编程序控制器 pc 几个不同时 期 为与个人计算机 pc 相区别 现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名 字 plc 是一种数字运算的电子系统 转为在工业环境下应用而设计 它采用 可编程的存储器 用来在内部存储执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算 术运算等操作的指令 并通过数字式 模拟式的输人和输出 控制各种类型的 机械或生产过程 plc 及其有关设备 都是按易与工业控制器系统联成一体 易于扩充功能的原则设计 2 plc 是一种以微处理技术为基础 将控制处理规则存储于存储器中 应 用于以控制开关量为主或包括控制参量在内的逻辑控制 机电运动控制或过程 控制等工业控制领域的新型工业控制装置 3 plc 具有可靠性高 抗干扰能力强 通用性强 控制程序可变 使用方 便 功能强 适应面广 编程简单 容易掌握 减少了控制系统的设计及施工的工 作量 体积小 重量轻 功耗低 维护方便的特点 工作原理 plc 控制系统的种植贿赂采用先进的 plc 取代原有的继电器逻辑控 制系统 plc 作为工业计算机 具有独特的微处理功能 通过采集外部的信号 进行逻辑判断后 传输给各个不同的执行元件 实现对提升机的自动控制功能 其方框图如下 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 1 页 共 17 23 页 1 3 矿井提升机在国内外的现状 当前国内外提升机电控绝大多数还是转子回路串电阻分段控制的交流绕线 式电机继电器接触器系统 设备陈旧 技术落后 而且这种控制方式存在着很 多的问题 l 转子回路串接电阻 消耗电能 造成能源浪费 2 电阻分级切换 为有级调速 设备运行不平稳 容易引起电气及机械冲 击 3 继电器 接触器频繁动作 电弧烧蚀触点 影响接触器使用寿命 维修 成本较高 4 交流绕线异步电动机的滑环存在接触不良问题 容易引起设备事故 5 电动机依靠转子电阻获得的低速 其运行特性较软 6 提升容器通过给定的减速点时 由于负载的不同 而将得到不同的减速 度 不能达到稳定的低速爬行 最后导致停车位置不准 不能正常装卸载 上述问题使提升机运行的可靠性和安全性不能得到有效的保障 因此 需 要研制更加安全可靠的控制系统 使提升机运行的可靠性和安全性得到提高 在提升机控制系统中应用计算机控制技术和变频调速技术 对原有提升机控制 系统进行升级换代 就计算机技术在工业现场应用情况而言 可编程控制器 plc 是目前作为工业控制最理想的机型 它是采用计算机技术 按照事先编好 并储存在计算机内部一段程序来完成设备的操作控制 采用 plc 控制 硬件简 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 2 页 共 17 23 页 洁 软件灵活性强 调试方便 维护量小 plc 技术己经广泛应用于各种提升 机控制 配合一些提升机专用电子模块组成的提升机控制设备 可供控制高压 带动力制动或低制动 单 双机拖动等 lz 操作 监控和安全保护系统选用可 编程控制器 主控计算机应用软件能完成提升机自动 半自动 手动 检修 低速爬行等各种运动方式的控制要求而在 plc 电控系统的基础上配合变频调速 装置 运用现在先进的矢量控制技术 不但适合提升机运行工艺的要求 还将 解决整套提升机系统的电力拖动方面的一系列问题 1 4 本文的研究意义 在调研中发现 目前山西省各大煤矿的矿井提升机系统的调速方案大多采 用继电器接触器控制的转子串电阻调速 该方案耗能大 占地面积大 已不能 适应现代矿业发展的需要 因此有必要对其调速方案进行改造 在广泛考察现 行的变频调速方案后 本文提升机系统控制单元采用目前工控适用的可编程控 制器来控制 具有编程简单和控制可靠性高的优点 电力拖动系统中 选用先进 的变频传动装置 运用先进的矢量控制技术 优化了调速系统的性能 这一控 制方法目前仍为现代交流调速的重要研究方向之一 采用先进的工业计算机 现场总线和工业自动化技术 按照结构标准化 产品系列化 性能现代化 体 积小型化的原则 研制生产适合矿井提升机电控设备是进行技术改造和新建矿 井设备选型的理想选择 使用上位机监控系统 采用组态模式 实现良好的人 一机对话 实时监控提升机的运行状态 上位机动态模拟显示及故障闭锁 可进行 故障报警 数据查询 报表打印 记录提升钩数以及每班 每日 每月 每年的 提升量累计 故障声光指示 记忆及部分传感器上位机的紧急处理 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 3 页 共 17 23 页 第 2 章 可编程逻辑控制器 plc 的控制理念 2 1 plc 的历史及基本概念 一 发展历史 起源 1968 年美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求 1969 年 美国数字设备公司研制出了第一台可编程控制器 pdp 14 在美国通用汽 车公司的生产线上试用成功 首次采用程序化的手段应用于电气控制 这是第 一代可编程序控制器 称 programmable 是世界上公认的第一台 plc 1969 年 美国研制出世界第一台 pdp 14 1971 年 日本研制出第一台 dcs 8 1973 年 德国研制出第一台 plc 1974 年 中国研制出第一台 plc 发展 20 世纪 70 年代初出现了微处理器 人们很快将其引入可编程控制 器 使 plc 增加了运算 数据传送及处理等功能 完成了真正具有计算机特征 的工业控制装置 此时的 plc 为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物 个人计算机发展起来后 为了方便和反映可编程控制器的功能特点 可编程序 控制器定名为 programmable logic controller plc 20 世纪 70 年代中末期 可编程控制器进入实用化发展阶段 计算机技术 已全面引入可编程控制器中 使其功能发生了飞跃 更高的运算速度 超小型 体积 更可靠的工业抗干扰设计 模拟量运算 pid 功能及极高的性价比奠定 了它在现代工业中的地位 20 世纪 80 年代初 可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用 世 界上生产可编程控制器的国家日益增多 产量日益上升 这标志着可编程控制 器已步入成熟阶段 20 世纪 80 年代至 90 年代中期 是 plc 发展最快的时期 年增长率一直保 持为 30 40 在这时期 plc 在处理模拟量能力 数字运算能力 人机接口能 力和网络能力得到大幅度提高 plc 逐渐进入过程控制领域 在某些应用上取 代了在过程控制领域处于统治地位的 dcs 系统 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 4 页 共 17 23 页 20 世纪末期 可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要 这 个时期发展了大型机和超小型机 诞生了各种各样的特殊功能单元 生产了各 种人机界面单元 通信单元 使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加 容易 二 基本概念 早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器 programmable logic controller plc 它主要用来代替继电器实现逻辑控制 随着技术的发展 这 种采用微型计算机系统的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围 因此 今天这种装置称作可编程控制器 简称 pc 但是为了避免与个人计算机 personal computer 的简称混淆 所以将可编程序控制器简称 plc plc 自 1966 年美国数据设备公司 dec 研制出现 现行美国 日本 德国的可编程 序控制器质量优良 功能强大 2 2 plc 的基本结构 plc 实质是一种专用于工业控制的计算机 其硬件结构基本上与微型计算机 相同 基本构成为 a 电源 plc 的电源在整个系统中起着十分重要的作用 如果没有一 个良好的 可靠的电源系统是无法正常工作的 因此 plc 的制造商对电源的设 计和制造也十分重视 一般交流电压波动在 10 15 范围内 可以不采取其 它措施而将 plc 直接连接到交流电网上去 b 中央处理单元 cpu 中央处理单元 cpu 是 plc 的控制中枢 它按 照 plc 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据 检查 电源 存储器 i o 以及警戒定时器的状态 并能诊断用户程序中的语法错误 当 plc 投入运行时 首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据 并分别存入 i o 映象区 然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序 经过命 令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入 i o 映象区或数据寄存 器内 等所有的用户程序执行完毕之后 最后将 i o 映象区的各输出状态或输 出寄存器内的数据传送到相应的输出装置 如此循环运行 直到停止运行 为了进一步提高 plc 的可靠性 近年来对大型 plc 还采用双 cpu 构成冗余系统 或采用三 cpu 的表决式系统 这样 即使某个 cpu 出现故障 整个系统仍能正 常运行 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 5 页 共 17 23 页 c 存储器 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器 存放应 用软件的存储器称为用户程序存储器 d 输入输出接口电路 现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路 作用是 plc 与 现场控制的接口界面的输入通道 现场输出接口电路由输出数据寄存器 选通电路和中断请求电路集成 作用 plc 通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号 e 功能模块 如计数 定位等功能模块 f 通信模块 如以太网 rs485 profibus dp 通讯模块等 2 3 plc 的工作原理 一 扫描技术 当 plc 投入运行后 其工作过程一般分为三个阶段 即输入采样 用户程 序执行和输出刷新三个阶段 完成上述三个阶段称作一个扫描周期 在整个运 行期间 plc 的 cpu 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段 一 输入采样阶段 在输入采样阶段 plc 以扫描方式依次地读入所有输 入状态和数据 并将它们存入 i o 映象区中的相应得单元内 输入采样结束后 转入用户程序执行和输出刷新阶段 在这两个阶段中 即使输入状态和数据发 生变化 i o 映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变 因此 如果输入 是脉冲信号 则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期 才能保证在任何情 况下 该输入均能被读入 二 用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段 plc 总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序 梯形图 在扫描每一条梯形图时 又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成 的控制线路 并按先左后右 先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻 辑运算 然后根据逻辑运算的结果 刷新该逻辑线圈在系统 ram 存储区中对应 位的状态 或者刷新该输出线圈在 i o 映象区中对应位的状态 或者确定是否 要执行该梯形图所规定的特殊功能指令 即 在用户程序执行过程中 只 有输入点在 i o 映象区内的状态和数据不会发生变化 而其他输出点和软设备 在 i o 映象区或系统 ram 存储区内的状态和数据都有可能发生变化 而且排在 上面的梯形图 其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 6 页 共 17 23 页 形图起作用 相反 排在下面的梯形图 其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只 能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用 在程序执行的过程中如 果使用立即 i o 指令则可以直接存取 i o 点 即使用 i o 指令的话 输入过程 影像寄存器的值不会被更新 程序直接从 i o 模块取值 输出过程影像寄存器 会被立即更新 这跟立即输入有些区别 三 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后 plc 就进入输出刷新阶段 在此期间 cpu 按照 i o 映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路 再经输出电路驱动 相应的外设 这时 才是 plc 的真正输出 2 4 plc 内部运作方式 虽然 plc 所使用之阶梯图程式中往往使用到许多继电器 计时器与计数器 等名称 但 plc 内部并非实体上具有这些硬件 而是以内存与程式编程方式做 逻辑控制编辑 并借由输出元件连接外部机械装置做实体控制 因此能大大减 少控制器所需之硬件空间 实际上 plc 执行阶梯图程式的运作方式是逐行的先 将阶梯图程式码以扫描方式读入 cpu 中并最后执行控制运作 在整个的扫描过 程包括三大步骤 输入状态检查 程式执行 输出状态更新 说明 如下 步骤一 输入状态检查 plc 首先检查输入端元件所连接之各点开关或 传感器状态 1 或 0 代表开或关 并将其状态写入内存中对应之位置 xn 步骤二 程式执行 将阶梯图程式逐行取入 cpu 中运算 若程式执行中 需要输入接点状态 cpu 直接自内存中查询取出 输出线圈之运算结果则存入 内存中对应之位置 暂不反应至输出端 yn 步骤三 输出状态更新 将步骤二中之输出状态更新至 plc 输出部接点 并且重回步骤一 此三步骤称为 plc 之扫描周期 而完成所需的时间称为 plc 之反应时间 plc 输入讯号之时间若小于此反应时间 则有误读的可能性 每 次程式执行后与下一次程式执行前 输出与输入状态会被更新一次 因此称此 种运作方式为输出输入端 程式结束再生 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 7 页 共 17 23 页 plc 内部运作架构 2 5 本章小结 本章从学习可编程控制器 plc 的原理及结构出发 让我们熟悉并且掌握 plc 的工作原理 plc 控制系统的种植贿赂采用先进的 plc 取代原有的继电器逻辑控制系统 plc 作为工业计算机 具有独特的微处理功能 通过采集外部的信号进行逻辑 判断后 传输给各个不同的执行元件 实现对提升机的自动控制功能 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 8 页 共 17 23 页 第 3 章 plc s7 300 对矿井提升机的直流调速控制的设计 3 1 概述 目前国内矿井提升机交流调速系统主要以高压绕线电机转子串电阻的方式 工作 其组成主要为继电器 接触器等有触点器件 系统可靠性差且硬件复杂 其速度控制不够平滑 而且在减速阶段和重物下放需要切断电机主回路 用动力 制动或低频电源来使电动机按照设计曲线运行 存在切换失控问题 为适应矿井提升机自动化和高性能运行的需要对副井提升机惊醒直流化改 造 基于安全 可靠和搞笑的原则设计 s7 300 直流调速系统 tp270 的系统 结构 下图 2 为系统的结构图 操作台控制高压开关柜 主回路 分闸 直流 快速开并合闸 并给出 plc 部分提升方向 提升速度及松闸信号等 操作台还 控制润滑泵 制动油泵等设备及信号提示 图 2矿井提升机直流调速系统结构图 plc 部分接受操作台 直流调速系统的反馈 轴编码器 井筒信号灯信 号 产生直流调速系统运行信号 给定直流调速系统的速度 并与制动系统配 合 在停车点抱闸停车 此外 plc 部分还实时件事系统运行状态 对各种故障 情况进行分析处理 直流调速系统接受 plc 的起 停控制 根据给定速度的大小控制电动机运行 速度 6ra70 采用全数字速度电流双闭环的控制方式 实现较高控制精度 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 9 页 共 17 23 页 3 2 实验研究的设计 系统采用西门子 6ra70 直流调速控制器 电动机功率为 1 250 kw 磁场可逆 逻辑无环流电枢回路口脉动的工作方式 控制回路为全数字速度电流双闭环控 制方 实现无静差调度 可靠性高 抗扰能力强 系统速度给定通过 plc 的 ao 模 块输出 1 s 曲线速度的给定 1 为了提高提升机的舒适性和减少对机械部分的冲击 本系统中借助于 plc 实 现升机速度的 s 曲线变化 s 曲线不但要求系统在加 减速过程中速度变化平 滑 而且要求系统的加 减速度变化平滑 如图 3 所示 3 3 理想曲线的产生方法 1 加速度的基本公式 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 10 页 共 17 23 页 根据曲线对速度和加速度的要求 在加速过程中加速度和速度都是时间 t 的变量 给出加速阶段速度表达式为 v1 t 12a1t2 0 t t1 1 v2 t v1 am1 t t1 t1 t t2 2 v3 t v2 am1 t t2 2a2 t t2 2 t2 t t3 3 式中 am1 为加速启动段的最大加速度 m s2 a1 为 0 t1 段加速度的变化 率 m s3 a2 为 t2 t3 段加速度的变化率 m s3 2 等速段减速段和爬行段的基本公式等速段是指提升机以最大速度等速运行的 过程 v4 t vm t3 t t4 4 减速段与加速段一样 可以分为 3 个阶段 分别用 v5 t v6 t v7 t 表示 给出减速各段速度表达式为 v5 t vm 12a3 t t4 2 t4 t t4 5 s5 t vm t t4 16a3 t t4 3 t4 t t5 6 v6 t v s 2am2s v25 t5 t t6 7 v7 t v6 am2 t t6 12a4 t t6 2 t6 t t7 8 s7 t v6 t t6 12am2 t t6 2 16a4 t t6 3 t6 t t7 9 式中 vm 为等速运行速度 m s a3 为 t4 t5 段加速度的变化率 m s3 am2 为 减速段的最大减速度值 m s2 s 为匀减速段行程值 m s s6 s t s6 为参考点 r6 位置 根据实际情况决定 m v6 为参考点 r6 速度 根据实际情况决定 m s a4 为 t6 t7 段加速度的变化率 m s3 爬行段即提升运行速度降为 vp 而进入的一低速运行段 表示为 v8 t vp 10 通常 a1 a2 a3 a4 0 25 m s3am1 am2 0 5 m s2 变加速度时间 2 3 s 3 4 实际的 s 曲线速度给定校正 以上给出的速度给定公式在最大速度情况下的出来的 在实际情况中 特 别是手动操作方式下 很难保证 vm 为常数 1 减速点后移法 这种方法的原则是保持 a3 am2 a4 不变 结合实际速度 vm 计算出减速 3 个 阶段的距离 s5 s6 s7 和爬行段距离 sp 由 sj s5 s6 s7 sp 计算出实际距离 再根据总行程就可以计算出减速点位置 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 11 页 共 17 23 页 2 减速度变化法 这种方法的原则是减速点保持不变 可以通过改变减速段 ii 的减速度 am2 来实现 由 am2 v25 v26 2s6 并保持减速段 i 和减速段 iii 的时间不变 这 样 vm 的变化就会影响 v5 am2 发生变化 本系统采用的就是这种方法 3 5 plc 软件设计 1 s7 300plc 软件配置 step7 编程软件采用的是块式结构编程 可以分为组织块 ob 系统功能块 或系统功能 sfb 或 sfc 功能块 fb 功能 fc 背景数据块 背景 db 和数据 db 等 ob 块中的 ob1 是必须的 其它块根据需要来增减 本系统 plc 程序部 分用到了主程序循环 ob1 循环中断 ob35 诊断中断 ob82 暖启动 ob100 等组 织块 另外还用到了自定义的功能 fc 数据块 db 系统功能 sfc 等 2 程序结构设计 操作保护 plc 必须确保提升机安全运行 所以其程序中主要是两大类故障 的处理 给出其软件程序方框图如图 4 所示 各个组织块之间的切换由 plc 的 操作系统负责 操作系统检测系统运行时间 如达到中断时间则调用一次 ob35 若 发现有硬件故障 则调用 ob82 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 12 页 共 17 23 页 行程控制 plc 主要是为了给出完整的 s 曲线 起程序结构和操作保护 plc 类似 3 6 本章小结 1 基于双 plc 结构的提升机直流调速系统设计功能完善 运行安全可靠 2 s 曲线速度给定使得提升机系统运行平滑 大大改善人员舒适度 3 触摸屏上显示提升的位置 速度图 系统状态 方便司机观察和操作 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 13 页 共 17 23 页 第 4 章 s7 300 对矿井提升机直流调速控制的研究总结 本文在详尽的实验方法和理论分析上 采用理论与试验相结合的方法研究 了 s7 300 对矿井提升机直流调速的影响 实现良好的人一机对话 实时监控提 升机的运行状态 上位机动态模拟显示及故障闭锁 可进行故障报警 数据查询 报表打印 记录提升钩数以及每班 每日 每月 每年的提升量累计 故障声光 指示 记忆及部分传感器上位机的紧急处理 本人从理论和实验两方面详细研究了利用 plc 对矿井提升机控制系统的设 计 在以后的理论分析与实验中 我们利用 plc 来实现控制的原因 第一 不需要建立被控对象的数学模型 在自动控制理论中的分析和设计方法主要是建立在被控对象的线性定常数 数学模型的基础上的 需要把提升系统的机械特性 从电动机的转子惯量到钢丝 绳的惯性 从系统空载运行到满载运行 电气特性 包括控制电路参数以及电力 电子器件的触发延迟等微观参数 转变成较为理想的数学模型 该模型忽略了实 际系统中的非线性和时变性 与实际系统有较大差距 然后计算出硬件电气控制 系统每一个元件的电气参数 并选择 组装 调试才能完成 使用 plc 的 pid 程 序控制可以得到满意的效果 第二 结构简单 容易实现 plc 程序设计简单 计算工作量较小 各参数有明确的物理意义 参数调整 方便 容易实现复杂的控制 第三 有较强的灵活性和适应性 根据提升系统各模拟量的不同控制要求 可以采用 pid 程序的多种变种和改 进的控制方式 例如速度要求使用带死区控制的 pid 电流控制使用 pi 功能 制 动力控制使用 pd 功能等 第四 可以实现参数自整定 plc 的 pid 程序可以在一定程度上实现参数自整定 可根据实际系统反馈 回来的反馈量的幅值 相位 时间差等参数进行自动参数调整 大大简化了人工 计算参数的工作量 基于 s7 300plc 对矿井提升机控制系统的设计 作者 刘伟 第 14 页 共 17 23 页 参考文献 1 钟肇新 彭侃 可编程控制器及应用 第二版 m 广州 华南理工大学出 版社 2001 2 史国生 电气控制与可编程控制技术 m 北京 化学工业出版社 1999 3 宋德玉 可编程序控制原理及应用系统设计技术 m 北京 冶金工业出版社 1999 4 rana kps and khan s h measurement 2008 41 1032 1039 5 zulkifli m z harun s w and thambiratnam k et al ieee transactions on instrumentation and measurement 2008 57 2677