矿井提升机毕业设计-说明

1、目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc327264541 1简介 图 4-1逆变器基本结构变频器按中间直流环节模式分类：(1)电流型逆变器AC-DC-AC电压转换装置的中间直流环节采用大电感滤波器时，直流电流波形比较平坦，因此电源阻抗较大，基本上是负载的电流源，输出交流电流为矩形波或阶梯波，这种变频装置称为电流源变频器。(2)电压型逆变器在AC-DC-AC电压转换装置中，中间直流环节经过大电容滤波后，直流电压波形比较平坦，理想情况下是零阻抗恒压源，输出交流电压为矩形波或阶梯波，这种变频装置称为电压源变频器。4.1 变频器的基本原理交流调速系统的控制变量基本上是转

2、矩、速度和位置，可以根据不同的用途组合成各种闭环系统。异步电动机定子的对称三相绕组通入对称三相交流电，在电动机气隙中产生旋转磁场，其转速为同步转速(4-1)式中定子绕组电源的频率；P电机的极对数。异步电机转差(4-2)异步电动机的速度(4-3)由上式可知，异步电动机调速方法如下一个。可变同步速度：变极p，变频，湾。可变转差：定子调压、转子串联电阻、电磁转差离合器、串极调速。在变频调速领域，异步电机的控制方式多种多样，但从转矩响应性和过渡特性来看，变频调速的控制方式分为以下几种：U/F控制U/F 控制是交流电机最简单的控制方法。通过在控制过程中保持 U/F 恒定，可以保证转子磁通量恒定。但U/F

3、控制是一种开环控制方式，速度动态特性差，电机转矩利用率低。控制参数（如加速/减速等）需要根据不同的负载进行调整，特别是由于定子电阻和变频器等器件在低速时存在切换延迟，系统可能会变得不稳定。这种控制方式多用于调速精度要求不高的地方。转差频率控制转差频率控制是检测异步电动机的转速，对转差频率采用闭环控制。与U/F控制相比，调速精度更高，系统易于稳定，即可以在较宽的调速范围内将电机的转矩、功率因数和效率控制在最佳状态。但采用这种方法的电机调速系统只能在单机上运行，转差频率控制无法实现电机瞬时转矩的闭环控制。适用于对响应速度要求不高的系统。矢量控制矢量控制是一种基于转子磁链方向的控制方法，通过一系列坐

4、标变换，实现电机定子电流转矩分量和磁通分量的解耦。感应电动机作为控制对象可视为一种控制方式。直流电机用于控制瞬时转矩。目前在实践中多采用转差频率矢量控制，因为它没有实现对直流磁通的闭环控制，也不需要检测磁通，所以很容易实现。但是，其控制器的设计在一定程度上取决于电机的参数。为了降低控制对电机参数的敏感度，提出了多种参数辨识、参数补偿和参数自适应方案，均收到了较好的效果。直接转矩控制直接转矩控制(DTC)也是一种转矩闭环控制方法，它克服了坐标变换和故障排除操作的复杂性，直接控制转矩，通过转矩误差和磁通控制误差按照一定的原理进行选择。逆变器开关状态，控制加在定子端子上的三相电压，调节电机转速和输出

5、功率，达到控制电机转速的目的。由于DTC直接关注转矩控制，转子参数的变化表现为状态扰动而非参数扰动。 DTC 方法比矢量控制方法具有更高的鲁棒性。但是，DTC 也有它的缺点。最大的困难是低速性能不理想。4.2 变频器选型及外围电路设计4.2.1西门子MM440变频器MICROMASTER 440 变频器适用于各种变速驱动器。由于其高度的灵活性，它可以用于广泛的领域。它特别适用于起重机和起重系统、存储系统、食品、饮料和烟草行业以及包装行业的定位系统。主要特点：调试方便； 模块化结构，配置具有最大的灵活性； 6路带隔离的可编程数字输入； 2个可校准的模拟输入（0V到10V，0mA到20mA），它们

6、也可以作为第7和第8个数字输入； 2 个可编程模拟输出（0mA 至 20mA）； 3 个完全可编程的继电器输出（30V DC/ 5A，阻性负载；250V AC/ 2A，感性负载）； 使用较高的开关频率时，电机可以低噪音运行（开关频率较高的情况下，应降级使用）； 完善的变频器和电机保护功能保护功能：过载能力； 过压/欠压保护； 逆变器过温保护； 采用PTC，通过数字输入实现电机过热保护； 接地故障保护； 短路保护；防止电机失速； 参数联锁表 4-1 MICROMASTER 440 变频器的技术数据电源电压和功率范围CT（恒转矩） VT（可变转矩）1AC200 至 240V10% 0.12kW 至

7、 3kW -3AC200 至 240V10% 0.12kW 至 45kW5.5kW 至 45kW3AC380 至 480V10% 0.37kW 至 200kW 7.5kW 至 250kW3AC500 至 600V10% 0.75kW 至 75kW 1.5kW 至 90kW输入频率47 至 63 赫兹输出频率0 Hz 至 650 Hz（在 v/f 模式下）功率因数0.98逆变器效率96% 至 97%合闸浪涌电流小于额定输入电流控制方法矢量控制、转矩控制、线性v/f控制特性、平方v/f控制特性、多点v/f控制特性（可编程v/f控制）、磁通电流控制（FCC）。固定频率15、可编程跳跃频率4、可编程脉

8、宽调制 (PWM) 频率0.12kW - 75kW90kW - 200kW4kHz（标准配置）； 16kHz（230V、0.12kW-5.5kW逆变器标准配置）2kHz 至 16kHz（每步 2kHz）2kHz（VT操作标准）； 4kHz（CT操作标准）2kHz 至 8kHz（每步 2kHz）设定值的分辨率0.01Hz数字输入0.01Hz串行通讯输入10 位二进制模拟量输入数字输入6、可编程（带电隔离）、可切换高/低电平有效（PNP/NPN 线）模拟输入2 个可编程模拟输入0V 至 10V、0mA 至 20mA 和 -10V 至 +10V (AIN1)0V 至 10V 和 0mA 至 20mA

9、 (AIN2) 两个模拟输入可用作第 7 和第 8 数字输入继电器输出3路可编程30VDC/ 5A（阻性负载）、250V AC/ 2A（感性负载）模拟输出2、可编程（0到20mA）串行接口RS-485，可选 RS-232电机电缆长度0.12kW-75kW 不带输出电抗器 带输出电抗器90kW-250kW无输出电抗器 有输出电抗器最长50m（有盾），最长100m（无盾）最长200m（有盾），最长300m（无盾）最长100m（有盾），最长150m（无盾）准备中制动阻性制动带直流注入制动、复合制动、集成制动斩波器（集成制动斩波器仅适用于功率为0.12kW-75kW的变频器）过载能力-恒定扭矩（CT）

10、：0.12kW -45kW 90kW - 200kW1.5x 额定输出电流（即 150% 过载），持续时间 60s，间隔周期时间 300s 和 2.0 x 额定输出电流（即 200% 过载），持续时间 3s，间隔周期时间 300s1.36x 额定输出电流（即 136% 过载），持续时间 57s，间隔循环时间 300s 至 1.60 x 额定输出电流（即 160% 过载），持续时间 3s，间隔循环时间 300s过载能力- 可变扭矩 (VT) 5.5kW - 90 kW 110 kW - 250kW1.4 x 额定输出电流（即 140% 过载），持续时间 3s，间隔循环时间 300s 至 1.1x

11、 额定输出电流（即 110% 过载），持续时间 60s，间隔循环时间 300s1.5x 额定输出电流（即 150% 过载），持续时间 1s，间隔循环时间 300s 至 1.1x 额定输出电流（即 110% 过载），持续时间 59s，间隔循环时间 300s受保护的功能欠压、过压、过载、接地、短路、电机失步保护、电机锁定、电机过温、变频器过温、参数PIN保护4.2.2逆变器外围电路的设计图 4-2 逆变器外围电路设计4.3 变频器参数设置通常一台新的MM440逆变器一般通过以下三个步骤进行调试：参数复位是将变频器参数恢复到出厂状态下的默认值的操作。该操作一般在变频器出厂时参数混乱时进行。在快速调试

12、状态下，用户需要输入与电机相关的参数和一些基本的驱动控制参数，使变频器能够很好地驱动电机。此操作一般在复位操作后或更换电机后需要。功能调试是指用户根据具体生产工艺的需要进行的设置操作。这部分的调试工作比较复杂，经常需要现场调试多次。(1) 参数复位：如图4-3所示。图 4-3 参数复位(2) 快速调试：是指通过设置电机参数和变频器的指令源和频率给定源，可以简单、快速地运行电机的运行方式。如表4-2所示。表 4-2 参数设置参数号设定值设置说明P00033将参数访问级别设置为专家级别P00101开始快速调试P01000选择电机功率单位为kw，电网频率为50HzP02050变频器的应用对象是恒转矩

13、P030001选择电机类型为异步电机P03040380电机额定电压P03050371电机额定电流P03070180电机额定功率P030800.81电机功率因数P030900.935电机额定效率P0310050电机额定频率P03110740电机额定转速P032000电机的励磁电流通常取默认值P033500电机的冷却方式是通过电机轴上的风扇自冷却P06400150电机过载系数将电机的过载电流限制为电机额定电流的百分比P070002选择命令给定源（启动/停止）作为 I/O 终端控制P100003将频率给定源设置为固定频率P108000限制电机可以运行的最低频率P1082050限制电机可以运行的最大频

14、率P1120010电机从静止加速到最大频率所需的时间P1121010电机从最大频率减速到静止所需的时间P130000线性 V/F 需要精确的电机电压频率比P39003快速调试完成后，计算电机数据，其他参数不恢复出厂设置。P19101启用电机识别，如果出现A0541报警，立即启动变频器(3)功能调试：根据需要设置控制方式和各种工艺参数。开关量输入功能MM440 包括六个数字开关量输入端子，每个端子都有对应的参数来设置端子的功能。表 4-3 数字输入参数设置数字输入终端号参数号设定值设置说明DIN15P07011打开前进/关闭停止DIN26P07022开倒车/关停DIN37P07039故障复位DI

15、N48P070417固定频率代码选择+ON指令DIN516P070517固定频率代码选择+ON指令DIN617P070617固定频率代码选择+ON指令9+24V 公共端阐明：1、开关量输入逻辑可通过P0725改变2、开关量输入状态由参数r0722监控，开关闭合时对应行程亮起开关量输出功能逆变器的当前状态可以通过继电器以开关量的形式输出，方便用户通过输出继电器的状态来监控逆变器的状态。并且每个输出逻辑都可以颠倒，即改变P0748的每一位。表 4-4 开关量输出参数设置继电器号对应参数默认值功能说明输出状态继电器 1P073152.3故障监控继电器断电继电器 2P073252.7报警监控继电器通电

16、继电器 3P073352.2逆变器正在运行继电器通电模拟输入功能MM440变频器有两个模拟量输入，相关参数用in000和in001区分，每个通道的属性可以通过P0756单独设置。表 4-5 模拟量输入参数设置范围设定值参数功能P07561带监控的单极电压输入（0 至 +10V）P0757022V 的电压对应于 0% 的刻度，即0HzP075800%P075901010V 的电压对应 100% 的刻度，即50HzP07600100%P076102死区宽度注：带“监控”表示模拟通道具有监控功能。当线路断开或信号超限时，会报故障F0080。模拟输出功能MM440变频器有两路模拟量输出，出厂值为020

17、mA输出，可校准为420mA输出（P0778=4），如需电压信号可在对应端子并联一个500欧电阻.输出的物理量可通过P0771 设定。输出信号校准为 050 Hz 输出 420mA。表 4-6 模拟量输出参数设置范围设定值参数功能P077127输出电流P07770%0Hz对应4mA的输出电流P07784P0779100%50Hz对应20mA的输出电流P078020多段速功能多段速功能又称固定频率，是在设定参数P1000=3的情况下，利用开关端子选择固定频率的组合，实现电机的多段速运行。采用二进制码选择+ON指令（P0704-P0706=17）方式实现。使用这种方法最多可以选择 7 个固定频率。

18、本设计采用五段速，即五个固定频率，每个固定频率的取值如表4-7所示。表 4-7 多段速功能参数设置频率设定17 号航站楼16 号航站楼8 号航站楼频率赫兹实现功能P1001120开始加速P1002150匀速P10031130一减速P1004120匀速爬行P10051110二次减速制动停车和制动：停车是指将电机转速降低到零速的操作。表 4-8 驻车制动参数设置停车方式功能说明应用关2变频器阻断脉冲输出，电机惯性滑行，直到速度为零。设备需要急停，配合机械制动制动方式功能说明相关参数动态制动变频器将电机反馈的能量通过制动单元和制动电阻以热能的形式消耗掉P1237=1-5，能耗制动工作停止周期P124

19、0=0，禁用直流电压控制器，因此防止自动延长减速时间自动重启和飞行重启自动重启：变频器在市电跳闸或故障后重启的功能。要求启动命令在数字输入端并保持 ON 以进行自动重启。捕捉再启动：变频器快速改变输出频率，搜索自由旋转电机的实际转速。一旦捕捉到电机速度的实际值，电机就会按照正常的斜坡函数曲线加速到频率的设定值。表 4-9 变频器重启参数设置自动重启：（P1210）飞车重启：（P1200）应用上电自启动重新启动旋转电机参数设置=6 电源消隐、电源中断或故障后重新启动3 捕捉再启动故障时有效，OFF2停止，双向搜索电机转速同时使用以上两个功能4.4 制动控制回路矿井提升机制动装置是矿井提升机的重要

20、保护装置。制动装置的作用可以摘要为： 卷扬机使用完毕或卷扬机不工作时，可靠锁紧卷扬机；作为安全机构，在发生紧急情况时保护起升系统；双卷筒提升机，当调绳离合器打开，改变水平，调整绳索长度时，可以制动活卷筒，释放死卷筒，方便调绳操作。现在矿井提升机的制动装置多为盘式制动系统，主要由制动器和液压站组成。盘式制动器是应用于矿井提升机制动系统的液压执行器 HYPERLINK :/auto.315che / 。准确的名称应该是：常闭后缸 HYPERLINK :/inf.315che /qichebaike/k1961-panxingzhidongqi.htm 盘式制动器。目前使用较多的后缸。卷扬机启动时，

21、液压站输出压力油打开制动器，卷扬机开始工作。当液压站 HYPERLINK :/inf.315che /qichebaike/k900-gongkuang.htm 根据 HYPERLINK :/inf.315che /qichebaike/k269-zhidongqi.htm 工况增加或减少压力时，制动器将提供相反的制动力。在 HYPERLINK :/inf.315che /qichebaike/k592-shigu.htm 事故状态下， HYPERLINK :/inf.315che /qichebaike/k1086-yeya.htm 液压站的 HYPERLINK :/inf.315che /

22、qichebaike/k395-yali.htm 压力恢复到残压，制动器 HYPERLINK :/inf.315che /qichebaike/k1628-zhidong.htm 以最大的制动力在最短的时间内停止卷扬机 HYPERLINK :/inf.315che /qichebaike/k84-dongli.htm 。盘式制动器是矿井提升机制动系统的重要组成部分，用于工作制动和安全制动。表4-10 YZ液压制动器技术参数1模型YZ-1602额定正压，KN1603溢流阀调节油压，Mpa12.54安全阀设定油压，Mpa105最大制动蹄比压力，N/cm 21486设计摩擦系数0.357蓄能器充气压

23、力值 Mpa3液压站主要由油箱、电接点压力温度计、滤网、电动机、纸滤油器、压力表、电液调压装置、电磁阀、溢流阀、减压阀、弹簧蓄能器等部件组成作品。液压站主要用于控制盘式制动器，其主要功能有：可为盘式制动器提供不同油压值的压力油，以获得不同的制动力矩。发生事故时，能迅速将制动器油压降至预设值。延迟一段时间后，制动器的整个油压可以快速归零，从而使制动器达到完全制动状态。单绳双卷筒提升机使用的液压站，提供控制提升机绳索调节装置所需的压力油。本设计采用RH-6.3型葫芦盘式制动器高可靠性液压站。图4-4 液压站系统配置图图4-5 液压站系统示意图1 电动机 2 油泵 3 粗滤器 4 电液比例溢流阀 5

24、 精滤器 6 液压控制阀 7 油箱 8 油压表 9 溢流阀 10 电接点压力表 11 单向节流阀 12 蓄能器 13 制动器气缸 G1G7 两位二通电磁阀 G8、G9 三位四通电磁阀表4-11 液压站各电磁阀工作情况动作情况工作类型G1G2G3G4G5G6七国集团八国集团G9韩国电信马达评论正常工作+-+-+表面节目经过电-表面节目破碎的电紧急制动井-+延迟-+延迟-+井口紧急制动绳索调整离合器离合器打开+-+固定卷轴旋转-+-+离合+液压站的工作过程主要包括工作制动和安全制动两个方面。液压站由可编程逻辑控制器 (PLC) 控制。其工作原理是根据液压站的动作过程进行编程的。电磁阀的动作状态如表

25、 4-11 所示。(1) 正常工作刹车提升机启动时，给液压站电机1供电，油泵2启动，液压站电磁阀由可编程控制器（PLC）控制，G1、G2、G3、G4、 G6、G7 通电（见动作状态）。米），驾驶员推动可调闸手柄，升降电控系统发出一个增加的电压值，该电压进入液压站电控柜内的放大板，控制电液比例溢流阀4调整系统压力，使系统油压升高到一定值。一部分压力油进入A、B管打开提升机制动器，提升机可以开始运行；另一部分压力油进入蓄能器13，为安全制动储存压力能量。当卷扬机停止时，操作者拉回可调闸门把手，卷扬机电控系统发出一个降低的电压值以降低系统油压，将把手完全拉回，PLC控制电磁阀G6和G7断电，系统当油

26、压降至零时，制动葫芦，等待下一个葫芦。(2) 安全制动安全制动分为两种情况：一种是提升容器在井筒内运行时，提升机紧急情况下的井内安全制动；另一种是起重集装箱靠近井口，起重设备处于紧急状态时。井口安全制动。井内安全制动：当卷扬机发生紧急情况时，交流接点信号闭合。为满足制动减速度要求，采用二级制动。此时液压站电机1断电，油泵2停止供油，电磁阀由可编程控制器（PLC）控制，G1、G2、G6、G7断电（见上图）动作状态表），B管内油压降为零，B管控制的制动器作用一半，产生制动力矩；而控制A管的电磁阀G3、G4仍通电，G5通电。此时，A管和安全阀9与蓄能器连接。 13接通，使管路产生并保持与溢流阀9对应

27、的稳定油压值，由A管控制的另一半制动器也施加制动，产生相应的制动力矩。两部分制动力矩之和必须满足制动减速度的要求，即一级制动。 G5、G3、G4由可编程控制器（PLC）延时一定时间后断电，所有刹车制动使葫芦停止。这是二级制动。井口安全制动：提升机在紧急情况下，采用井口安全制动，防止恶性事故的发生。提升容器到位信号闭合，交流触点信号闭合，液压站电机1断电，油泵2停止供油，电磁阀由可编程控制器（PLC）控制，G1 、G2、G3、G4、G6、G7断开电（动作状态见上表），A、B管油压迅速降至零，所有制动器充分作用，卷扬机制动。绳索调节功能：当起重绞车需要调节绳索时，按下“离开”按钮时，此时电机和电磁

28、阀G8通电，调节可调制动手柄，增加系统压力，打开离合器;按下“调绳”按钮，此时电磁阀G2、G6、G7通电，调节可调制动手柄，系统压力升高，固定卷筒制动器打开，活动小车可以调绳；绳子调整好后，按下“关闭”按钮，此时电磁阀G9通电，其他电磁阀断电，离合器复位闭合。(3)电磁阀检测信号：液压站中的每个电磁阀都有一个阀芯检测传感器。当电磁阀工作正常，但阀芯未到位或卡死时，检测传感器会发出故障信号，并通过可编程序控制PLC（PLC）报警并在液晶屏上显示故障电磁阀，以便它可以修复。(4)超压报警：当液压系统出现故障，压力超过系统设定值时，超压接点压力表的触点闭合，产生报警信号，保护液压系统和制动装置，方便

29、维修。(5)压差报警信号：当滤油器堵塞时，进、出口会有压差。此时滤油器上的压差开关动作，液晶显示屏上会产生故障报警信号进行维修。(6)温度报警信号：当油箱7内液压油温度过高时，温度报警信号关闭，PLC和液晶屏报警或显示故障模式。主要技术参数：最大工作油压 6.3 MPa油泵最大供油量14 L/min一级制动油压值为05 MPa二次制动延迟时间 010 s工作温度1565电机参数 2.2 kW, 960 r/min电液比例溢流阀最大控制电压 9 V电液比例溢流阀控制电流100800 mA液压油标签46#液压油图 4-6 电机制动电路控制电路5 软件设计5.1 PLC控制回路编程5.1.1主程序流

30、程图PLC控制软件的主要功能是控制提升机的启动、加速、减速、停止过程，并对数据信号进行采集和处理。 PLC软件设计采用模块化结构，编程采用梯形图。 PLC软件结构设计是根据起重过程和控制要求，将控制过程和任务分解成多个子过程和子任务，然后对每个子过程和子任务进行模块设计和功能描述，形成模块化的程序结构。图 5-1 主程序流程图5.1.2S型速度控制子程序PLC通过变频器的5、6端口分别控制电机的正反转，通过向变频器的8、16、17端口输入代码控制电机以S形速度曲线运行。图 5-2 S 型调速子程序图5.1.3速度和位置检测程序设计为保证速度控制的准确性和变频器在低速运行时输出电流不下降，电机输

31、出的电磁转矩仍能满足负载机械的要求。旋转编码器安装在卷筒侧以检测卷筒速度。提升容器在井中的深度可以通过卷筒的速度与时间积分得到，或者通过比例关系分析计算提升容器在井中的深度。速度检测采用E6B2-CWZ6C型旋转编码器两线输入。使用高速计数器C252和C253对旋转编码器信号进行计数，其中高速计数器C252记录编码器A相信号用于行程速度监控和显示，高速计数器C253记录编码器B相信号用于行程速度保护。程序中不断比较两组编码器的数据。当比较结果不一致时，程序将发出故障安全制动命令。速度子程序的流程如图所示：图 5-3 速度检测子程序流程图E6B2-CWZ6C型旋转编码器测量。使用高速计数器C25

32、1对编码器信号进行计数，第一次升级时手动低速运行一个周期，得到高速计数器C251全行程的当前值，即全行程对应的脉冲数。然后，通过比例关系分析和计算，可以知道井筒中笼子的当前位置。设井筒深度为H，如果起重容器从井口下降到井底，高速计数器C251记录的脉冲数为C，那么当起重容器下降时，如果C251的当前值为X，起重容器在井筒中的位置高度为：h=XH/C (5-1)提升容器时，若C251当前值为X，则提升容器在井筒内的位置高度为：h=H(1-X/C) (5-2)5.1.4故障处理子程序程序进行故障处理时，分为以下几种情况： 立即安全制动故障，发生此类故障时，立即断开安全电路，停止油泵运行，停止变频运

33、行。在工作状态下，进行一级或二级制动。主要包括：主断电、刹车油超压、后备保护、变频故障、操作台急停信号、减速段超速、恒速段超速、爬行段超速、松绳信号、深指故障、误报抱闸释放保护、过卷信号、方向错误保护、速度反馈断线（编码器故障）、PLC故障、滚动小车故障等完成，但不内容第二次驱动。如果在驾驶前发生此类故障，则不内容再次驾驶。如润滑油超压/欠压、润滑油超温、刹车蹄磨损、刹车油超温。 工作制动器失灵时的故障排除。当程序检测到工作制动器出现故障时，安全制动器立即投入运行，同时检测制动油压。正常则系统断电，实施安全制动；电动刹车自动投入运行，使提升机在高速行驶时不会被小车强制，小车安全停在底部平台上。

34、同时，系统发出特殊警报，提醒操作者手动安全制动（在制动缸回油口加装泄压阀和回油回路）。图 5-4 故障处理子程序流程图5.2 上位机监控系统设计为了提高系统的可靠性，需要对提升机的各种物理量进行控制和监控，例如速度和深度。还应监测相关控制单元的工作状况。提升机的动态监控由工控机或触摸屏和组态软件组成。配备打印机，可实现图表、汉字的显示打印，实时报警。严重和严重故障自诊断，实时显示深度、速度、压力等，提升机运行过程中的各种关键数据和事故过程记录，作为PLC的上位机，通过通讯达到监控目的.组态软件由“组态环境”和“运行环境”两部分组成，既独立又相互关联。配置环境是生成用户应用系统的工作环境。在组态

35、环境中，用户完成动画设计、设备连接、编写项目所需的控制程序和信息报表、打印结果等所有组态工作，并生成组态结果数据库，与操作环境构成用户应用系统。MCGS（Monitor and Control Generated System）是一套基于Windows平台的组态软件系统，用于快速构建和生成上位机监控系统。它可以在Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系统上运行。 MCGS为用户提供解决实际工程问题的完整解决方案和开发平台，可以完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、过程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出到与企业监控网络通信等功能。 MCGS具有

36、操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁工业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原料、农业自动化、航空航天等领域，系统在各个现场长期实际运行后稳定可靠。MCGS 5.1软件系统包括配置环境和运行环境。配置环境相当于一套完整的工具软件，帮助用户设计和构建自己的应用系统。运行环境根据配置环境中构建的配置项目，按照用户指定的方式运行，并进行各种处理，以完成用户配置设计的目标和功能。组态环境：组态环境：组态生成应用系统运行环境：解释执行组态结果组态结果数据库图 5-5 组态软件组成MCGS组态软件由“MCGS组态环境”和“MCGS运行环境

37、”两个系统组成。两部分相互独立，又密切相关。图5-6 组态软件模拟运行MCGS运行环境是用户应用系统的运行环境，由可执行程序McgsRun.exe支持，存储在MCGS目录的Program子目录下。在运行环境中完成对项目的控制。 MCGS组态软件建立的工程由五部分组成：主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略。主控窗口主控窗口设备窗口用户窗口实时数据库运行策略MCGS工控组态软件菜单设计设置工程属性添加工程设备连接设备变量注册设备驱动创建动画显示设置报警窗口人机交互界面定义数据变量编写控制流程使用功能构件图 5-7 组态软件框图MCGS 如何与设备通信：MCGS 通过设备驱动程序与外部

38、设备交换数据。包括数据采集和致设备指令。设备驱动程序是用 VB 和 VC 编程语言编写的 DLL（动态链接库）文件。设备驱动程序包含符合各种设备通信协议的处理程序，收集或致设备运行状态的特征数据。 MCGS负责在运行环境中调用相应的设备驱动，将数据传输到工程的各个部分，完成整个系统的通信过程。每个驱动程序都有一个专属线程，以达到互不干扰的目的。MCGS如何产生动画效果：MCGS为每个基本图形元素定义了不同的动画属性，例如：一个矩形动画属性具有可见性、大小变化、水平移动等，每个动画属性都会产生一定的动画效果。所谓动画属性，其实就是反映图形大小、颜色、位置、可见性、闪烁等状态的特征参数。但是我们在

39、配置环境中生成的图片都是静态的，如何在项目运行中产生动画效果呢？方法是：在图形的每个动画属性中都有一个“表达式”设置栏，在该栏设置一个与图形状态相关的数据变量，并连接到实时数据库，从而建立对应的一致。关系，MCGS 称之为动画连接。MCGS如何实现远程多机监控：MCGS提供了完整的网络机制，可以通过TCP/IP网络、Modem网络和串行网络将多台计算机连接在一起，形成分布式网络监控系统，实现实时网络监控。数据同步、历史数据同步和网络事件的快速传递。同时，可以利用MCGS提供的网络功能，在工作站上直接读写服务器中的数据库。分布式网络监控系统的每台计算机上都应安装一套MCGS工控组态软件。 MCG

40、S 采用父设备组件和子设备组件形式的多种网络形式供用户调用，并设置工作状态、端口号、工作站地址等属性参数。如何有效控制项目运营过程：MCGS专门开辟了“运营策略”窗口，建立用户运营策略。 MCGS提供丰富的功能组件供用户选择。通过组件配置和属性设置这两个配置操作，生成各种功能模块（称为“用户策略”），使系统能够按照设定的顺序和条件进行操作。实时数据库，实现动画窗口的任意切换，控制系统的运行过程和设备的工作状态。所有操作都以面向对象和直观的方式进行，避免了繁琐的编程工作。(1) 创建用户窗口(2)设置窗口属性(3) 设计动画祖先状态(4)进入实时数据库进行数据设置根据控制过程要求，本设计设计的矿井提升机监控系统画面如图5-8所示。图 5-8 矿井提升机监控画面综上所述采矿业是我国的传统产业。目前，相当数量的矿井提升机控制系统仍然陈旧过时。这种落后的控制系统不适合当前的矿山开发要求。因此，在对目前矿井提升机控制系统进行分析比较。结合国外控制技术的现状和发展，对矿井提升机控制系统进行了研究和设计。本文的主要工作总结如下：（1）根据提升机的运行特点和过程控制要求，矿井提升机控制系统采用可编程序控制器（PLC）、动力单元、液压站、变频器、旋转编码器、磁力开关（接近开关）、减速机、操作台和控制监控系统。(2)PLC系统采用西门子产品，可控制卷扬机的运