【《PLC煤矿提升机的控制系统硬件设计案例》2900字】

PLC煤矿提升机的控制系统硬件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u17908PLC煤矿提升机的控制系统硬件设计案例 1281501.1可编程控制器的选型和特点 1258881.2变频器型号选择 278081.3电动机选型 542121.4可编程控制器控制系统设计 61.1可编程控制器的选型和特点本设计采用的是西门子1214C系列可编程控制器，它的开发设计是用西门子专用博途编程软件完成的，中高端设备会用到该系列的PLC，如图3-1所示为1214C系列PLC的外观图。图3-1PLC外观图本设计采用的是西门子的新一代可编程控制器，有以下几个特点。系统的性能：这个可编程控制器有着很好的控制能力，并且在短时间内能够精确的处理信号。S7-1200能快速反应在两点之间且速度极快，这都取决于它具有高速背板总线。工艺：S7-1200可以直接连接兼容驱动和模拟量控制运动，而且不需要其他的工具帮助，工作人员想要快速调试控制器及优化驱动的话，就要用Trace功能来完成。而另一个能自行整理参数和保证质量的集成工艺功能便是PID控制。工业信息安全：S7-1200具有一个很好的安全性能。只有它的使用用户才能对它进行拷贝和修改等动作。它的SIMATIC存储卡也不用考虑内容泄露的情况，因为它只能在匹配授权过的卡上运行正常。而且用户之间的授权方法也是截然不同的，只有授权用户才能对相应的配置进行修改。并且它可以智能识别数据是否经过修改，这样可以避免数据混乱错误[28]。故障的安全：S7-1200具有优秀的故障安全保障。配置故障安全型控制器就是能保证安全自动化，而且程序也应用了相同设计理念。用户能自己定义并修改参数。这种全新的控制器在安全保障方面做的相较于原来已经相当的不错了，而且还达到了不少国家的安全标准。系统诊断：可编程控制器具有一个很强大的诊断能力，它的强大之处就是它仅仅配置一下就能诊断，不需要再做其它的工作。而且，显示器上可以简单清楚的显示各种错误信息。指示灯和相同分配比例的接线端子能替我们减少了许多时间。并且，我们能快速检测并分配到对应的通道。这个S7-1200就是用的博途软件。使全集成自动化的完成的平台软件就是博途，它是首个拥有组态设计的软件。博途软件对可编程控制器做相关的工程设计，控制器、人机界面以及一些驱动产品的规范使用的概念就是这个设计给予的，并且它还提供了一个无比强大的库，现在所有的自动化对象都被包含收容在内[29]。1.2变频器型号选择本设计就是西门子G120C变频器。对于变频器来说，不同的用户有不同的需求，有的用户想要一种体积小，且安装方便，还要容易调试操作，这时候这种变频器就正好符合该用户的特殊要求。这种型号的变频器与它同类不同型号的其他变频器相比，具有很大的优势。它的接线方法也比较简单，性价比比其他型号的变频器高了很多。多种功能结合在了一起，其中包括：安全功能（STO,可通过端子激活），常用于现场总线接口可以有许多种选择，还有许多拷贝参数的存储卡槽。如图3-2所示为G120C变频器外观图。这个变频器可调节的功率区间很大，最低低至几千瓦，最高可高达十几千瓦，因为它具有一些其他变频器所没有的优点，所以他被其他的变频器当成了标榜。它的结构相对比较紧凑，而且它能很容易的被操作，可以方便快捷的调试安装，就算出现了一些故障，修复起来也很简单。它还优化了一个应用，一个属于相对较小的控制柜的应用，从而使它的安装变得非常简单。一个驱动装置会常常被这应用使用，这个装置就是体积较小的简单控速的驱动装置，因为它的体积较小，所以它的占用空间就大大减小了[30]。图3-2G120C变频器外观图通过设备的功率我们选择0.75KW,2.2A系列作为本设计用变频器，如图3-3所示为G120C系列变频器选型。图3-3G120C变频器选型图使用者可以用存储卡拷贝相关数据来进行速调，同样工作人员也可以进行基本调试代替盲盖板，亦可以对变频器的参数进行设置借用计算机工具[31]。G120C变频器的端子注释如下图3-4。图3-4变频器端子台接线图它可以被分为四种接线方式。在开关闭合前提下，数字量变为高电平输入且内部电源接线的为第一种方式。数字量变为高电平输入且外部电源接线的为第二种方式。数字量变为低电平，并且内部电源接线的方式为第三种。数字量变为低电平，并且外部电源接线的方式为第四种。图3-5变频器调试工具上图就是变频器调试的工具，它们可以很方便的进行调试。其中有三种调试方式，可以查询调试工具说明手册来进行相关调试。图3-6固定调速的参数我们可以用调试工具调节相关参数来控制多段速度的运行状态。我们也可以调节P1120和P1121参数来改变加减速的时间。电机的正转反转也由变频器决定，根据需求设置参数，设置参数可以决定各段速度的大小，加速和减速的时间也是参数决定的，根据实际情况调整，矿井的深度不同，设计的参数也不同。根据实际要求设置变频器的参数，变频器的参数设计可以查看相关说明手册，根据不同的情境设计相关的参数设置，使电动机的运行状态能达到相关的要求。1.3电动机选型提升机的速度取决于电动机，提升机会随着电机转动而做出相应动作。交流电动机的转矩决定了转子磁动势矢量与磁通的大小。想要调速的话说白了就是控制电机转矩。控制系统在很多情况下会使用电压和电流的控制型标量，但它也有不足的地方，不足的地方就是动态控制性能不是让人很满意。为了解决这个问题，就可以采用对电动机的定子电压和电流实行磁通方向矢量控制的方式。本设计采用是三相交流电动机，而且是异步的。驱动电机我们选择的是三相异步电动机，型号为YZTD225L2-4/8/32，24/24/5.4KW，接线时以△接法接入三相火线，将三根火线按照顺序依次接入到变频器的输出电机接线端子部分，YZTD系列的电动机自身带有制动器[31]。当变频器发出命令时，制动器的接触器闭合，当停止时，制动器进行制动。三相异步电动机如图3-7所示。 图3-7三相异步电动机电机相关参数如表3-1所示，本设计中通过改变变频器频率来实现电机速度运行的调节。表3-1电机基本技术参数表级数Pole电流A转速r/min功率KW450138324852.5699243234.21415.41.4可编程控制器控制系统设计分配表如下表所示。表3-2I/O分配表输入名称输出名称I10.0启动Q4.0变频器运行I10.1停止Q4.1多段速度一I10.2开车Q4.2多段速度二I10.3超速信号Q4.3超速报警I10.4松绳Q4.4松绳报警I10.5过载Q4.5过载报警I10.6过卷Q4.6过卷报警在可编程控制器选定完成之后，就要进行下一步，而这一步就涉及到了对I/O地址的分配。硬件设计的内容就是设计控制系统的相关内容。可编程控制器的外部接线图见下图3-8。一是24V直流传感器在输出时抗噪能力非常优秀，就算它不用电源，也能将“M”通过机壳与大地相连。二要关注的是，对于漏型输入的话，就是将“-”号连接到“M”。同样对于源型输入，就是将“+”连接到“M”。可编程控制器说明书有一张图显示的是CPU连接器针脚的位置，针脚的具体位置能够从图中看出来。下面的图是外部接线图图3-8CPU1214C的外部接线外部接线具体情况能从图中很容易看出来。在控制相关部分，电路的设计与实际工程应用的便捷性有关系，并且与后续修理和升级有关系，本课题控制的电气主接线图如图3-9所示。主电路一共包括电机、变频器的供电部分、直流电源部分等几大类。主电路的接线图如下。图3-9主电路接线图电动机正常运行时是380V，因此要采用三根火线，一根零线，一根地线作为供电电源；变频器是380V供电的，热过载继电器保护前端的部分，三相电源连接变频器的输入模块部分，三