基于PLC的矿井提升机控制系统

1、页眉内容摘要矿井被称作地下矿井系统的咽喉，是井下与地面最重要的通道。矿井提升机承担着矿井与井下人员、矿料、设备等物资运输的重任，是整个矿井系统中的核心部分，矿井提升机的安全可靠运行至关重要。所以设计一套安全可靠的矿井提升机控制系统具有极大的意义。PLM现后以其显着优点迅速成为工业生产控制系统的主流发展方向，其可靠性高，抗干扰能力强；编程简单，使用方便；控制程序可变，具有很好的柔性功能完善；扩充方便，组合灵活，极大减少控制系统设计及施工工作量；体积小，重量轻；非常适用“机电一体化”设备。基于PLCS计矿井提升机控制系统，极大满足对大型机械控制安全与可靠性的要求，且节能环保，便于操作与维护。关键词

2、：矿井提升机；PLC控制系统。AbstractifThemineiscalledthethroatoftheundergroundmine,whichisthemostimportantchanneloftheundergroundmine.1>-1111-Theminehoistbearstheheavyresponsibilityofthemineandtheundergroundpersonnel,theorematerial,equipmentandsoon.Itisthecorepartoftheentireminesystem,andthesafeandreliableope

3、rationoftheminehoistisveryimportant.Therefore,itisofgreatsignificancetodesignasafeandreliablecontrolsystemofminehoist.PLCappearswithitsremarkableadvantagesquicklybecomeindustrialproductioncontrolsystemofthemainstreamofthedevelopmentdirectionof,thehighreliability,stronganti-interferenceability;progra

4、mmingissimple,easytouse;variablecontrolprocedures,withperfectgoodflexiblefunction;tofacilitatetheexpansion,flexiblecombination,greatlyreducingthecontrolsystemdesignandconstructionwork;hastheadvantagesofsmallvolume,lightweight;veryapplicableelectromechanicalintegrationequipment.Designofminehoistcontr

5、olsystembasedonPLC,whichgreatlymeetstherequirementsofsafetyandreliabilityoflargemechanicalcontrol,andenergysavingandenvironmentalprotection,easytooperateandmaintain.Keywords:minehoist;PLC;controlsystem.目录中文摘要mII英文摘要w目录v1绪论11.1 课题研究的背景21.2 提升机国内外发展现状21.3 课题主要研究内容32矿井提升机概述2.1 矿井提升机的简介3精心整理页眉内容2.1.1 矿井

6、提升机的分类42.1.2 矿井提升机的主要组成部分及工作原理62.2 矿井提升机的运行72.3 提升机故障及保护83矿井提升机控制系统的设计3.1 矿井提升机控制要求93.2 硬件的选择及其电气连接103.3 控制系统的参数推导及设置143.4 控制系统的软件设计184矿井提升机的保护设计4.1 安全报警与监控板的设计194.2 抗干扰措施205总结216#考文献22一：”7致谢24I8附录25控制流程图25MM44说明书（部分）26软件设计指令表26程序梯形图30仿真结果图331绪论采矿业是国民经济的重要组成部分，采矿业的健康发展对社会主义建设具有重大的意义。我国幅员辽阔，矿产资源丰富，但是

7、开采难度大，露天矿山屈指可数，众多的矿产资源都埋在深土里。我国的采矿大都是地下做业，对矿井提升机这种矿山的核心设备需求极大。美国通用汽车制造公司（GM最先于196孙提出研制一种新的控制器，并且在用户角度给出了设计要求。第二年美国数字设备公司（DEC研制出了第一台可编程控制器（ProgrammableLogicController）PDP-14,用于通用汽车生产线。随后日本西欧等国也引进PLC制造技术，反展自己的PLCJ术。随着计算机技术与PLCJ术的融合，PLC勺功能得到了巨大的飞跃，其超高的运算速度，可靠的抗干扰设计能力，数字模拟量处理功能，强大的PID功能，极小的体积，极高的性价比，让它在

8、众多工业化国家中得到大量使用。精心整理页眉内容通过对PLC勺大量实践应用国外的PLCT家积累了大量的开发设计经验，凭借技术优势，发达国家生产PLC勺公司在PLC勺全球份额占到了80%几家大型PLC0造公司主导了全球的PLC亍业，这几家公司是德国的西门子（SIEMENS公司、AE虫司、法国的Ta司。日本的三菱、欧姆龙、松下、富士，韩国的三星（SAMSUNGLGPLCK术是现代控制技术的主流技术，代表了高度发达的自动化，智能化水平，PLCK术在工业生产中的蓬勃发展，得益于其优良的可靠性，抗干扰能力；简单的编程要求，方便的使用方法；可变的控制程序，良好的柔性且功能完善；扩充方便，组合灵活，极大减少控

9、制系统设计及施工工作量；体积小，重量轻。发展PLC1论，应用PLC空制，能极大的解放生产力，极大的缓解中国“老龄化”所带来的生产力不足和国家产业转型的政策要求。采矿业中的地下做业是及其危险的，矿井下环境复杂，塌方沁水等问题层出不穷，矿石采掘及其繁重。作为矿山生产中的核心设备一矿井提升机，它的安全可靠运行就几乎决定了整个矿井的安全。我国对于矿井提升机的研发较晚，一直以来，国有大型厂矿都使用国外设备，这即推高了企业的运行成本，也不方便维护，若发生意外事故，还拖延救援的黄金时间。所以，将PLCK术应用于矿井提升机的研发中来，具有极大的经济价值，科研价值和社会价值。1.1 课题研究的背景矿井是矿山的咽

10、喉，是井下与地面沟通最重要的通道；矿井提升机是矿井工作系统中的核心部分，承担着矿料、设备、人员的进出，矿井提升机的安全可靠至关重要。传统矿井提升机控制系统，需要数量众多的继电器设备，布线复杂，体积庞大，耗能多，启动，停车，制动，逻辑控制等方面难尽人意。工作过程中整车下行，体积大，重量高，维护困难，产生大量的热，有电火花，给安全生产带来巨大隐患。采矿业作为现代工业的重要组成部分，伴随着控制技术的进步，由人工控制，半自动控制，逐步向自动化，智能化发展。PLC弋表了现代工业控制的先进水平，相对于传统控制，其可靠性高，抗干扰能力强；编程简单，使用方便；控制程序可变，具有很好的柔性功能完善；扩充方便，组

11、合灵活，极大减少控制系统设计及施工工作量；体积小，重量轻，是“机电一体化”的理想设备。基于PLCJ计的矿井提升机控制系统，能极大改善提升机的控制，提升整个矿井生产的安全性，可靠性与自动化水平，符合社会生产力反展与国家的产业技术升级政策。1.2 提升机国内外发展现状工业革命刺激了对矿料的需求，第一次工业革命时国外就开始研制矿井提升机控制系统，20世纪60年代国外开始研制矿井提升机监控系统，长时间的技术积累使国外在提升机状态监控方面水平较高。特别是对闸控和速度监控等一些重要保护环节，设计更加合理，有些环节设置双重保护，如过速保护，过卷保护等。这些监控保护措施，对提升机的运行安全都是可靠的保证，如瑞

12、典ABB司的矿井提升机速度保护功能齐全，系统可靠，能实现全自动开车；德国西门子公司全数字式提升机实现了数字驱动，具有紧急制动时恒减速，提升钢丝纯张力动态监视，提升系统及设备动态显示和故障自诊断功能。精心整理页眉内容国内有关提升机控制系统的研究起步较晚，相对于国外设备性价比不高。国内大型矿井一般引进国外提升机设备，但是国外企业实行严格的技术保密措施，其核心技术（如程序等）无法掌握，在使用、维修和零部件的供应上都受到限制，且价格昂贵，推高了矿井的生产成本，中小矿井更是难以承担，只好使用质量较差的设备，给安全生产带来隐患。改革开放后国内积极开展了提升机的研制工作，取得了长足进步，但是与国外同类产品比

13、较，还是存在着巨大差距。以交流电控系统主要以TK哀流拖动为代表，主令操作及故障监控仍采用传统的继电器控制线路，每台提升机需要数百个甚至上千个触点的继电器，系统可靠性差，故障率高，且不易维修，数目众多的控制线要和各种动力电缆通过狭小的井筒空间并行下井，安全性差，电磁干扰大。随着技术进步，当代的矿井提升机控制走向自动化，小型化，节能化。以PLE代表的控制理论技术是矿井提升机控制未来的发展方向。1.3 课题主要研究内容h本文阐述部分阐述现代主流矿井提升机的主要机型，运行、保护方式，控制系统主要性能指标。设计部分基于PLCJ计出一套满足实际生产的矿井提升机控制系统。包括硬件选择，参数推导，PLC外部接

14、线示意图，控制流程图，主电路图，I/O分配表，控制版面，安全保护。2矿井提升机概述72.1 矿井提升机的简介矿井提升机又称“提升绞车”，是一种大型提升机械电气设备。主要用于地下采矿作业，通过电机带动钢丝绳连接的容器在井筒中升降，完成输送任务。现代矿井提升机的控制由继电器控制，分离元件控制，模拟电路控制到微电子（PC,PLC的全自动化控制，不过，出于安全考虑，提升机的自动化控制还是相对的，需要人工监测，设计中都会给人工控制留出较高的控制等级。目前使用较广泛的型号有：JTP®、JKffl、JTKSo2.1.1 矿井提升机的分类矿井提升机以电机驱动方式分类有交流式与直流式。交流电机结构简单

15、，组合紧凑，质量坚固，价格便宜，容量大，维护简单，可直接三相电源使用，使用场合广，长时间应用于井下采矿作业等复杂环境场合；但是，交流电机调速性能差，在矿井内调速停车一般是机械硬停，对机械零部件照成冲击，降低了其使用寿命，且冲击过程容易出现火花，增加了安全隐患。20世纪70年代，得益于大功率可控硅与电子控制技术发展，直流电机凭借其良好的调速性能，优良的启动停车，大范围的平滑调速能力，主导了一段时间大中型矿的提升机种类。随着电力电子器件，交流控制理论，PCPLC空制技术的发展，对于交流电机获得了同直流电机一样的调速性能，尤其是大功率的电机，交流电机有明显优势。当前国内井下采矿系统中，提升机大多采用

16、交流绕线式异步电动机转子用电阻的调速方案。矿井提升机按钢缆绕行分为两类：缠绕式与摩擦式。两种方式均可用于主副井，提拉阡石、设备、矿料、人员等，布线简单，操作效果好，机械冲击小，最大的节省材料。下井方式可垂直也可精心整理页眉内容斜入，均能有效利用地形，较好的满足采矿作业需求，国内年产120万吨以下，井深小于400米的矿井大多用缠绕式。摩擦式提升机分作单纯摩擦式和多绳摩擦式，后者摩擦轮和钢丝都较小，故机组尺寸小，制造简单，速度高。多用于年产120万吨以上，井深2100米以下的竖井。经过多年的实际生产经验积累，目前国际上的大中型矿井都使用这两中提升模式，还有其它特殊环境的提升方式，本文就不多做介绍。

17、单绳中擦举式摩擦式厂<多纯摩擦二矿井提升机：f可分离式单卷筒<J单纯缠绕式I/'":.?I-缠绕式单卷筒l''一二多纯缠绕式（布雷尔/Blair式）图2.1.1单纯缠绕式提升机原理示意图1、卷筒；2;钢丝纯；3、天轮；4、容器；5、平衡轮单纯缠绕式提升机布线简单，所用钢纯少，大量减轻其质量与体积，节约钢材，由于质量小，工作过程中对电机的额外负载较少，反应迅速，不易出现卷筒打滑现象。不过同样的，由于钢纯少，在电机急停过程中，钢缆出现断裂可能性增大。现代材料几岁的发展有效的解决了这个问题，应用新的复合材料，钢纯的强度得到极大的提升。精心整理页眉内容5I

18、1"I/X工/、/二图2.1.2多纯摩擦式提升机机原理示意1、卷筒；2;钢丝纯；3、天轮；4、容器;5、平衡纯2.1.2矿井提升机的主要组成部分及工作矿井提升机主要由六部分组成，分别为工作机构：包括主轴装置和离合器；制动系统：包括制动闸和传动装置；机械传动系统：包括减速器和连轴器；润滑系统：包括油泵和油管；观测和操作系统：包括操作台、深度指示器与测速装置；拖动、控制和安全保护系统：包括主动机、拖动装置、电气控制系统和安全保护系统。图2.1.3矿井提升机组成示意图2.2矿井提升机的运行矿井提升机的运行分为启动、匀加速、匀速、匀减速、停车几个阶段，每个阶段对速度要求不相同，且为提升提升机

19、的工作效率，加速度要尽可能大，为减小机械冲击，增加提升机使用寿命，启动、停车、变速过程要平顺。矿井提升机在理论速度要求与实际工作中不完全相同，理论中速度要求是到点变化，在实际生产中呈“S'曲线变化，平顺的速度改变能减少机械冲击，同时减少对回路的电变化干扰，原来使用继电器做控制II时，一般用多级电阻，以实现对电机的平滑调速，现代工业生产中对三相交流电机实现平滑调一般是用变频器。通过变频器进行平滑调速，以达到生产工艺的要求。通常情况下，生产过程中电机输出功率一定时，当速度达到最大值，运转速度一定，扭力最小。利用电机的这个功能，有时可以不用特意调节速度，让其直接运行即可。2.1提升机运行情况

20、示意图图2.2.2五阶段速度示意图根据国内众多矿井实地生产经验，得到矿井提升机在一个提升循环里的运动规律：1）加速阶段容器离开井底后经过t1时间段，以加速度a1运行至最大速度Vmaxo对于提升机，加速度一般不大于1.2m/s2。精心整理页眉内容2）匀速阶段容器以最大速度Vmax运行t2完时间段，直至接近井口。3）减速阶段容器接近井口后以加速度a3运行完t3时间段，实现减速至爬行速度Vp,对于提升机加速度a3一股不大于1.2m/s2。4）爬行阶段容器以爬行速度Vp匀速行驶完t4时间段，以便准确停车5）预备停车阶段容器在t5时间段内速度由Vp至0,施闸停车。2.3 提升机故障及保护矿井提升机工作环

21、境复杂，高温、潮湿、重粉尘等多重因素影响着提升机的正常运行提升机工作过程中不可避免各种故障，大致分为三类。第一类是造成矿井提升机紧急停车的故障，此事故是最严重的故障，故障原因有主回路过压；主回路过流；卷筒两端过卷；提升机错向运行；主电动机失去励磁；终端超速运行；制动系统液压站电动机故障；运行过程中各水平稳定器动作等。第二类是造成提升机事故停车的故障，故障原因有提升机制动轮变形；尾绳故障；紧急停车后未调零；操作限位开关失灵；开车时安全门打开；提升机调零电机故障；终端之间超速等。第三类是造成提升机信号预报的故障，故障原因有直流操作电流接地；主电机轴承过热；制动闸瓦磨损；润滑油压异常；提升机通风故障

22、等。为保障矿井从业人员的生命安全，保护整个矿井系统的设备使用，保证完成安全生产的要求，矿井提升机的故障提示，系统保护设计必不可少。开机后，系统预先进行自检后运行，当矿井提升机发生故障时，系统能够迅速识别故障类型，做出反应，反馈故障部位，以便及时维修。同时应该加载外部保护电路。3矿井提升机控制系统的设计3.1 矿井提升机控制要求矿井提升机是矿井生产设备的核心，关乎人员安全和高效生产。矿井内部情况复杂，矿井提升机在工作时要克服矿井内部高温、潮湿、高粉尘等复杂的外界环境，还需要处理高低压、电流过载、电热效应、闸瓦磨损、液压不足等自身设备问题。所以，矿井提升机的控制要求极高，其控制需要有极高的可靠性，

23、矿井提升机的监测要有及时准确，故障处理要迅速精确。用PLCS计矿井提升机控制系统，需要处理众多的模拟信号，传感器选择很重要，所以需要质量好的传感器。同时，矿井是非常特殊的生产场合，除了系统设计上通过计算设定参数值意外，还需要通过安装的电气设备来监测矿井提升机的实时运行情况。当两者完全都失灵时，还需要有应急保护措施，以保护整个矿井的人员财产安全。当发生不可控的灾害，如地震、塌方、战争等破坏时，整个矿井系统要完全关断电源，避免矿井提升机系统对人员进行二次伤害。精心整理页眉内容通过对矿井提升机尽可能完善的设计，保护整个矿区生产的安全，同时带来良好的社会效应，减少采矿人员的恐慌心理，避免因恐慌而造成的

24、人为操作失误，降低采矿生产行业的事故发生率。图3.1控制系统示意图控制过程如下：1）开机启动，系统自检，自检无故障选择是否开车，开车后进行自动控制，PLC空制变频器调节电动机速度，通过其带动滚筒按照五阶段速度示意图旋转，完成循环。2）开车后自动控制过程中，实时显示运行参数，监测是否出现故障，出现故障迅速判断故障等级，做出紧急停车或者声音灯光警报，显示故障区域。3）出现紧急停车故障后，系统自动跳转到手动操作，进行点动控制。4）运行过程中，出现超速、过卷、松纯等轻故障，系统进行安全回路动作，自动调整运行状态。5）井口下行与井底上行前检测是否过载，若过载预先进行警报。3.2 硬件的选择及其电气连接I

25、：；PLC空制是当代主流的工业控制技术，逻辑控制、顺序控制、计数、定时、数据运算、多点通信功能强，能自诊断、中断控制、加载模块，适合复杂的控制设计，模块结构简化了控制系统设计，方便维护，可靠性高。本次设计使用Siemens（西门子）公司PLCS7-200-CPU22§其共有24点输入，16点输出，内置时钟，有7个扩展模块，高速计数器功能强大，工作环境要求较低，系统配置方便，内置存储器，体积小，价格低廉，适用于众多特殊工作场合，能满足本次设计的要求。下面是S7-200的内部基本结构。图3.2.1S7-200基本结构图三相异步电动机转子的转速相对于旋转磁场的转速低，转子绕组与磁场间存在着

26、相对运动，从而产生感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，通过电磁感应现象实现能量变换。与单相异步电动机相比，三相异步电动机运行性能好，并可节省各种材料。按转子结构的不同，三相异步电动机可分为笼式和绕线式两种。现代以变频技术为主的新技术的发展使交流电机拥有了良好的调速性能，克服了传统三相交流启动转矩不大，启动电流大，能量转换率低等问题，为得到良好的调速性能和控制效果，本次设计电机采用三相异步电机。使用YR-800-12/1230绕线型异步电机。传感器使用温度、压力、电压和电流传感器。为了有效的监控提升容器的位置，二次监测采用磁接近开关，形成对提升容器的双效监控。为能完成控制要求，发挥外

27、接电气设备的最大功能，需要充分考虑PLC勺输入输出点分配，外接模块信号的处理，充分发掘PLC勺运算能力。根据S7-200的输入输出点分配位置，得到其的I/O分配表。并由此的到PLCt气连接示意图。表一控制系统I/O分配表S7-200PLCI/O分酉己表输入输出精心整理页眉内容0.0启动Q0.0变频器通电0.1停止Q0.1变频上升0.2变频Q0.2变频下降0.3工频Q0.3工频上升0.4Q0.4工频下降0.5下降Q0.5系统复位O.6紧急停车Q0.6变频器故障报警0.7系统复位Q0.7变频器停止1.0自动Q1.0紧急停车1.1点动Q1.1速度11.2旋转编码器Q1.2速度21.3过载Q1.3速度

28、31.4松纯Q1.4轻事故1.5过卷Q1.5重事故1.6过流Q1.6降温设备1.7过压Q1.7液压泵2.0超速2.1；液温过高2.2电机温度过高2.3液压过低2.4液压过高2.5闸瓦过热2.6运行方向错误2.7液压泵故障图3.2.2PLC外部连接示意图PLC勺电气连接应能完成指定任务，同时要节约电气设备，即自动化程度要高，节约输入触点与输出触点。在设计途中，考虑触点的使用频率，尽量提高其使用寿命，通常是能自动控制最好自动控制，将控制过程交由内部处理。通过内部处理，充分发挥PLC勺快速运算的功能，同时考虑长时间运行产生的高温对CP帆能影响，需要有降温措施。PLC#部接线图如。旋转编码器采用Omr

29、on秋女5龙）公司生产的E6c2-CWZ6cZ等其置于滚筒主轴上，信号进入PLC寸比计算后得到相应控制。计数器通过累计正转和反转的脉冲个数，通过计算可得到提升容器的确切位置。精心整理页眉内容图3.2.3旋转编码器与PLQ1接图变频器采用西门子公司生产的MM440其能将输入工频电能转换成变频可控电能，以实现对交流电机转速的控制。变频器容量一般取电动机容量的1.4倍。其外部加设声光报警回路和制动回路，以保护变频器和维护生产安全。接线图如下。图3.2.4变频器接线示意图电气接线应在达到控制要求前提下，尽量减少继电器数量，避免过多继电器工作而产生大量的热量影响系统的正常运行，同时节约能源，节省材料，减

30、小系统体积，方便系统设备的维护。主电路图如下。图3.2.5主电路示意图3.3 控制系统的参数推导及设置为符合实际的生产要求，此次设计参数以煤矿安全规程垂直井标准为依据。则升降人员主1 .I.|加减加速度不得超过0.75m/s2,最大速度低于7m/s,升降物料时，主加减加速度不得超过1.2m/s2,最大速度不得超过8m/s,则过卷行程不得大于4.13m。且根据国内一般常设速度，检修运行速度0.3m/s,应急运行速度0.5m/s。本次设计行程给定时间和速度。设定矿井提升机的有效行程为H=400m,主加速度a1=a3=1.2m/s2,最大速度Vmax=8m/s,爬升速度VP=1m/s,井口加速度ap

31、=0.2m/s2。则根据运动学公式v=at（公式3-1）s=1at2+vt（公式3-2）2可得主加速时间t1=*=8m/s2定7sa11.2m/st1通过距离s1=at2=3M1.2m/s2M72=29.4m22第一次减速时间t3=Vmax7P=8m/s-1m/s-6sa31.2m/s1 2122t3通过距离s3=Vtat=8m/sM6sX1.2m/s父6s=26.4m2 2爬升结束至停止时间t5=V=1m/s2=5sap0.2m/sp同理，t5通过距离s5=2.5m择根据通过以上计上计算数据，经理论推出矿井提升机在井下匀速通过的距离为s2+S4=H-s1-s3-s5=400m-29.4m-2

32、6.4m-2.5m=341.7m为了提高工作效率，兼顾生产安全，以Vmax运行s2=328m,以Vp运行s4=13.7m精心整理页眉内容则可得t2=41s,t4=13.7s。一个提升周期时间t=t112t3t4t5=7s41s6s13.7s5s-72.7s图3.3.1行程参数示意图取卷筒直径为2.5m,卷筒由周长公式L=2nr(公式3-3)得L=2nr=3.14M2.5=7.85m则一个提升周期卷筒旋转次数N=400<7.85：51我们通过卷筒转一周旋转编码器发出脉冲2000t,则可以算出一个提升周期脉为51M2000=102000个，该系统平均每米脉冲102000。400=225脉冲/

33、m。产葭.r，：dYR-800-6/1230绕线型异步电机参数如下：|L额定功率R=22KW额定电压Un=380V额定转速ne=982r/min、：机械效率，=0.915-I过载系数，=2.67由三相异步电机转速公式n=60f(1-s)/p(公式3-3)推出频率公式f=np/60(1-s)(公式3-4)n为电机转速，单位r/minf为电机频率，单位Hzp为电机磁极对数，以上述电机为参考，p=6s为电机转差率，以上述电机为参考，s=1.8%由频率公式(3-4)推得f=np/60(1-s)=3n/58.92由线速度与转速换算公式n=(公式3-5)2二r得卷筒以Vmax=8m/s速度运行时转速nma

34、x5t61r/min卷筒以VP=1m/s速度运行时转速np之7.6r/min精心整理页眉内容设电机与卷筒的减速比为16:1。则电机相对应转速由公式（3-4）f=np/60（1s）=3n/58.92得最高运行速度电机频率fmax49.69Hz爬升运行速度电机频率fp6.19Hz根据MM44说明书（详见附录）与上述参数可得变频器参数设置表，参数设置前先复位为工厂缺省设定值；电机参数设定快速调试P0010=1,设置完成后准备P0010;P0003=2fc许访问扩展参数表二变频器参数设置数字量输入参数功能P0003=1允许访问使用最多参数P0010=1快速调速P0100=0频率缺省值50HZP0300

35、=1选择电动机为异步电机P0304=380V电动机额定电压”.1用工；/!P0305=292A电动机额定电流P0307=22KW电动机额定功率P0308=0.95电动机额定功率因数P0310=50电动机额定频率P0601=1电动机温度传感器P0701=1ON/OF正向运行P0702=1ON/OF咬向运行P0970=1复位P1002=5速度2频率P1005=20速度3频率P1011=50速度1频率P1120=72.7止转时间P1121=72.7反转时间P1058=30正向点动频率P1059=20反向点动频率3.4控制系统的软件设计精心整理页眉内容软件设计梯形图详见附录。4矿井提升机的保护设计4.

36、1安全报警与监控板的设计矿井提升机在工作过程中难免出现故障，安全回路一般在停车故障发生时工作，用以保护矿井提升记得安全，避免造成更大的事故。一般采用电气设计。此时矿井提升机需要报警回路的及时响应，使之防患于未然，并指示出故障等级与故障位置，为工作人员做决策做依据。图4.1安全报警回路示意图同时，为了较准确的定位容器位置，需要设计一个电气的电路，用于监测容器位置。使用磁性接近开关TCK-1T在容器上安装一个永磁体，当其接近磁性开关时，磁性开关闭合，连接该开关的指示灯亮，两秒后其自动复位。用这种方法辅助观察，帮助操作员做出合理判断，以便操作。由于矿井提升机的安全要求较高，磁接近开关在接近井口与井底

37、的两个开关还需要连接声光提升。通过声光提醒，警示提升容器旁的工作人员回避，以免发生事故。同时，由于井下布线复杂，有时电回路产生强磁现象，提升容器自身磁化都会干扰磁接近接近开关的正常工作。为了避免出现这种状况。对磁接近开关的的抗干扰保护要做好，避免发生磁扰动等电磁干扰现象。图4.2磁性接近开关示意图为方便监控提升机的运行状态，需要一个便于操控的面板。监控面板示意图如下。图4.3控制面板示意图4.2抗干扰措施矿井生产场合干扰量大，对系统正常运行影响极大，所以抗干扰措施是必不可少的。一般抗干扰的主要措施有：1）保持良好的通风环境，尽量不要将PLC巨安装在潮湿、多尘、有腐蚀性气体、热源、油烟重或强电磁

38、的环境中。2）对数字与模拟信号，必须分开电缆传输。模拟量信号采用双芯屏蔽线作为信号线，并尽量缩短其长度。3）合理布线。电力电缆、输入输出电缆、信号回路汇接线均要分开铺设，不能合成一捆包扎，且信号电缆线接线端子都需要安装在柜体下侧。4）采集数据最好用屏蔽电缆，为扩大屏蔽作用且抑制芯线间干扰，所有屏蔽电缆层汇线接地，多芯电缆中的备用芯线也需一端接地。5总结本次基于PLC寸矿井提升机系统的设计，我通过指导老师的细心指导，自己学习PLC勺硬件工作原理与语言编程教程，上网查阅资料，加上同学之间的探讨，基本完成了此次设计任务的要求。了精心整理页眉内容解了矿井提升机在矿井生产中的重要作用，深刻感受到未来PL

39、Qt自动化领域中的重要作用。此次设计我独立完成了控制流程，PLC俞入输出点的分配，PLC#部电器接线，PLC空制程序的编程，操作界面的设计，保护电路设计，变频器理论调试。不过由于自己的知识储备不够充分，设计经验过少，动手能力差，该次设计在实际生产还有一些欠缺。但基本功能够完成基本的生产任务的要求。此次设计作为我大学最重要的一次设计，即兴奋，有伤感。兴奋的是大学四年所学的专业知识第一次能用在重要的场合；伤感的是之前浪费了许多时间，没有好好钻研PL或口识，以至于很多要点不能好好把握。通过这次设计，我感触良多，重压之下犯了许多低等错误，本来以为自己承压能力很强，看来还很欠佳，今后要更加努力，完善自己

40、的性格，增强自己的能力，才能回馈社会，做一个有用新时代的大学毕业生。本次设计经历了很多困难，难点在于提升机速度的控制与故障保护的及时处理。通过与传统继电器控制比较，在理解PLC勺编程语言与模块功能后，采用变频器与外接模块，比较理想的解决了这一问题。同时，切身感受PLQt自动控制领域中的广阔未来，其智能化，自动化水平相对于传统继电器控制，高了好多个层级，给予我在科技快速反展的今天，不与时俱进就要被社会所淘汰的警示。毕业设计让我检验自己是否有所进步，审视自己还有那些不足，给我未来的方向有所指引。设计中解决问题的过程中让我受益良多，硬件的搭载让我复习了一遍控制理论与继电保护知识，软件的设计要求我静下

41、心来，不可浮躁。这为毕业后到工作岗位创造价值，为脱离了学校生活后融入社会，为完成社会与自我的价值积累了丰富的经验。感谢母校的细心栽培，指导老师的关心指导，同学的热心帮助，今后的时间我会到以后的时间里加倍努力做有意义的事，做有意义的人。：.-",-；6参考文献1程丽，郭健.PLC控制系统编程与实现(第三版)M.北京：中国铁道出版社，20102廖常初.可编程序控制器应用技术(第四版)M.重庆：重庆大学出版社,20023俞国亮.PLC原理及应用M.北京：清华大学出版社，20054闫纲.可编程控制器原理及应用M.北京：北京理工大学出版社，20125张运刚，宋小春，郭武强.从入门到精通一西门子S7300/400PLCJ术与应用M.北京：人民邮电出版社，2007.6廖常初.S7-300/400应用技术M.北京：机械工业出版社，2005.7索楠，马春燕，李永刚.基于PLC勺矿井提升控制系统设计J.机械工程与自动化，2012(6):140.8裴志强.基于PLC勺矿井提升机变频调速系统设计J.自动化应用，2014(5):49-60.9朱志勇.基于PLC勺矿井