基于 PLC 矿井提升机智能型电控系统的设计与研究分析 电气自动化专业

基于PLC的矿井提升机智能型电控系统的设计与研究DesignandresearchofminehoistintelligentelectriccontrolsystembasedonPLC摘要摘 要物料以及机械设备的运输。在矿井日常生产中，矿井提升机需要不断的实现提升和下放，其工作的安全性及可靠性直接关系到矿井生产安全和矿工的生命安全，一旦发生故障，轻则停产停工、机械设备损坏，重则发生重大人员伤亡事故，造成恶劣社会影响，因此对提升机电控系统可靠性和安全性的要求更加严苛，提高提升机电控系统的可靠性和安全性，更是当前提升机电控系统研究的热点方向。本文以山西省大同市白洞矿电控系统升级改造为典型案例，对其整个电控系统进行了升级改造。先从该矿的技术参数和提升机系统入手，介绍了提升机系统的组成及各个组成部分的作用，接着分析了电气传动的方案，从而确定了整个电PID控制算法与传PIDPID控制算法的控制效果的优越性，并可将该算法应用于提升机的行程控制之中。在对可编程控制器和高压变频器进行简单介绍之后，最终在硬件方面选择了德国西门子公司生产的S7-300PLCSTEP7编程软件中对电控系统进行了软件部分设计，通过上位机组态软件对万维触摸屏进行组态，通过触摸屏可以对提升机运行情况进行实时监控，最后在试验台完成了电控系统的调试。PLC作为主控系统，交交变频技术作为电气传动方案的提升机电控系统更是今后提升机电控系统发展的趋势。图[52]表[9]参[47]关键词：矿井提升机；电控系统；模糊自适应整定PID；PLC；交交变频调速分类号：TP29IAbstractAbstractThetaskoftheminehoististoachievethecontactbetweentheminefloorandthemine.Itismainlyresponsibleforthetransportationofmineworkers,materialsandmechanicalequipment.Inthedailyproductionofmines,minehoistsneedtobecontinuouslyupgradedanddecentralized.Thesafetyandreliabilityoftheirworkaredirectlyrelatedtothesafetyofminersandthesafetyofmineproduction.Intheeventofabreakdown,thesuspensionofproduction,machineryandequipmentdamage,heavycasualties,andadversesocialimpactswilloccur.Therefore,therequirementsforimprovingthereliabilityandsafetyoftheelectricalandelectroniccontrolsystemaremorestringent,andthereliabilityandsafetyoftheelectricalandelectroniccontrolsystemareimproved.Itisalsothefocusofcurrentresearchontheelectricalandelectroniccontrolsystems.ThispapertakestheupgradingandreconstructionoftheelectroniccontrolsystemofBaidongMineinDatongShanxiProvinceasatypicalcase,andupgradesitsentireelectroniccontrolsystem.Startingwiththetechnicalparametersofthemineandtheelevatorsystem,thecompositionoftheelevatorsystemandtheroleofeachcomponentareintroduced.Thenanalyzedtheschemeoftheelectrictransmission,thusdeterminedtheentireelectriccontrolsystemtransformationplan.BycomparingthefuzzyadaptivetuningPIDcontrolalgorithmandthetraditionalPIDcontrolalgorithmintheintelligentcontrolalgorithm,thesuperiorityofthecontroleffectofthefuzzyadaptivetuningPIDcontrolalgorithmisverified.Thealgorithmcanbeappliedtotheliftcontrol.Afterabriefintroductionofprogrammablecontrollersandhigh-voltagefrequencyconverters,theS7-300seriesPLCmanufacturedbyGermany'sSiemensAGandthecross-converterproducedbyShandongNewVisionCo.,Ltd.werefinallyselectedintermsofhardware.AndinthesoftwareofSTEP7programmingsoftwarefortheelectroniccontrolsystempartofthedesigner.Throughtheconfigurationsoftwareoftheuppercomputer,thetouchscreenisconfigured,andtheoperationconditionofthehoistcanbemonitoredinrealtimethroughthetouchscreen.Finally,theelectroniccontrolsystemwasdebuggedonthetestbench.Raisingthelevelofdevelopmentofelectricalandelectroniccontrolsystemshasadirectimpactontheproductionlevelofmines.PLCisusedasthemaincontrolsystem,IIIandACfrequencyconversiontechnologyisusedastheupgradeoftheelectricaltransmissionscheme.Theelectricalandelectroniccontrolsystemisthetrendofthedevelopmentofelectricalandelectroniccontrolsystemsinthefuture.Figure[52]table[9]reference[47]KeyWords：Minehoist,Electroniccontrolsystem,FuzzyadaptivetuningPID,PLC,AC-ACfrequencyconversionspeedregulationChinesebookscatalog:TP29IV目 录目 录摘 要 IAbstract III目 录 VContents VII插图清单 IX表格清单 XI绪论 1课题的背景及研究意义 1国内提升机电控系统发展与现状 2提升机电控系统未来发展方向 3本文主要研究内容 3提升机电控系统结构及其改造方案 5主井主要技术参数 5提升机系统组成 6提升机电控系统电气传动方案 8提升机电控系统改造方案 10本章小结 12提升机行程控制实现方法 13提升机提升速度图 13提升机理想速度曲线的确定 13提升机速度图计算 14模糊自适应整定PID控制在提升系统中的应用 15模糊控制原理介绍 15模糊自适应整定PID介绍 16模糊自适应整定PID控制器的设计 18模糊自适应整定PID控制仿真 24模糊自适应整定PID与传统PID仿真模型的建立 24仿真结果对比及分析 26模糊自适应整定PID控制实现方法 29本章小结 29V提升机电控系统硬件设计 31PLC简介 31PLC发展历史概述 31S7-300PLC硬件系统组成及选型 32电控系统I/O分配 35高压变频器的介绍 43高压变频器概述 43高压变频器结构 44高压变频器的选型 44高压变频器工作原理 46本章小结 48提升机电控系统软件设计 49编程软件STEP7简介 49硬件配置及网络组态 49PLC程序设计 51安全保护模块介绍 54模拟量处理模块介绍 56上位机程序设计 58本章小结 60系统调试 63调试内容 63过卷保护调试 63本章小结 66总结与展望 677.1总结 677.2展望 67参考文献 69VIContentsContentsAbstract(chinese) IAbstract IIIContents(chinese) VContents VIIIllustrationlist IXFormslist XIIntroduction 1Backgroundandsignificanceofresearch 1HoistElectriccontrolsystemfordomesticdevelopmentandcurrentsituation................................................................................................................................2Hoistthefuturedevelopmentdirectionofelectroniccontrolsystems 3Themainresearchcontentsofthissubject 3Thestructureofhoistelectroniccontrolsystemsandtherenovationplan 5Themaintechnicalparametersofthemainmine 5Hoistsystemcomposition 6Hoistelectricalcontrolsystemelectricaldrivescheme 8Thetransformationplanofthehoistelectricalcontrolsystem 10Chaptersummary 12Hoiststrokecontrolmethod 13Hoistliftingspeeddiagram 13Determinationoftheidealspeedcurveofhoist 13Hoistspeeddiagramcalculation 14ApplicationoffuzzyadaptivetuningPIDcontrolinliftingsystem 15Introductiontofuzzycontrolprinciple 15IntroductionoffuzzyadaptivetuningPID 16DesignoffuzzyadaptivetuningPIDcontroller 18FuzzyadaptivetuningPIDcontrolsimulation 24EstablishmentoffuzzyadaptivetuningPIDandtraditionalPIDsimulationmodel Comparisonandanalysisofsimulationresults 26VIIFuzzyadaptivetuningPIDcontrolmethod 29Chaptersummary 29Thehardwaredesignofthehoistelectricalcontrolsystem 31IntroductionofPLC 31PLCdevelopmenthistoryoverview 31S7-300PLChardwaresystemcompositionandselection 32ElectroniccontrolsystemI/Odistribution 35Introductionofhighvoltagefrequencyconverter 43Highvoltagefrequencyconverteroverview 43Highvoltageinverterstructure. 44Selectionofhighvoltagefrequencyconverters 44Highvoltageinverterworkingprinciple 46Chaptersummary 48Thesoftwaredesignofthehoistelectricalcontrolsystem 49IntroductiontoprogrammingsoftwareSTEP7 49Hardwareconfigurationandnetworkconfiguration 49PLCprogramming 51Safetyprotectionmoduleintroduction 54Analogprocessingmoduleintroduction 56Uppercomputerprogramdesign 58Chaptersummary 60Systemdebugging 63Debugcontent 63Over-volumeprotectiondebugging 63Chaptersummary 66Summaryandoutlook 67Summary 67Outlook 67References 69VIII插图清单插图清单图1 白洞矿主井示意图 6图2 白洞矿提升机系统 7图3 白洞矿提升机系统实物图 8图4 G-M直流可逆调速系统 9图5 直流可逆调速系统 9图6 交-交变频调速系统 10图7 电控系统示意图 图8 白洞矿箕斗速度图 14图9 模糊控制原理图 16图10模糊自适应整定PID控制器结构图 18图模糊控制器结构图 19图12误差E的隶属函数 19图13误差变化率EC的隶属函数 20图14比例修正系数dKP隶属函数 20图15 积分修正系数dKI隶属函数 21图16微分修正系数dKD隶属函数 21图17规则编辑器 23图18模糊自适应整定PID与传统PID仿真模型 24图19子系统1模型 25图20子系统2模型 25图21子系统3模型 26图22模糊自适应整定PID与传统PID仿真结果对比图 27图23KP模糊自适应调整值 27图24KI模糊自适应调整值 28图25KD模糊自适应调整值 28图26S7-300系列的硬件系统组成图 33图27PLC硬件配置图 35图28变频调速系统外形图 45图29高压变频调速系统结构图 46图30功率单元电路结构 47IX图31线电压波形 47图32控制箱线路板实物图 48图33项目创建 50图34主站配置 50图35从站配置 50图36系统硬件网络组态 51图37系统流程图 52图38程序块 53图39系统主程序 53图40安全保护模块流程图 54图41过卷保护程序 55图42软安全回路程序 56图43模拟量处理模块流程图 57图44测速反馈信号处理程序 57图45触摸屏主界面 59图46安全回路界面 60图47故障画面界面 60图48模拟试验台 64图49初始监控画面 65图50减速点监控画面 65图51过卷试验 66图52报警记录 66X表格清单表格清单表1速度图参数表 14表2dKP的模糊规则 22表3dKI的模糊规则 22表4dKD的模糊规则 23表5主控CPU的DO配置 35表6DI模块配置 36表7DO模块配置 40表8AO模块配置 42表9AI模块配置 43XI1绪论1绪论课题的背景及研究意义在煤矿开采过程中矿井提升机担负着矿井地面和井下输送人员、机电设备、物料等重要工作，是整个矿井生产的核心部分之一，被誉为矿山的“咽喉”[1-2]。矿井提升机工作正常与否直接关系到整个矿井的生产安全和矿上工作人员生命财产安全，而提升机的正常工作与否与其电控系统是否安全可靠紧密相关，只有安全可靠的电控系统才能保障提升机安全完成井上和井下联系任务。因此设计合理的、安全的、可靠的矿井提升机电控系统对整个矿井的生产极为重要。一个稳定、安全、高效、可靠、合理的电控系统决定了矿井生产的能力和安[3-5]，由于该电控系统采用继电器、接触器以及磁放大器等老式电器元件，存在着诸多问题如：设备体积大、系统的接线极其复杂，设备维护量大、噪声大、能耗高、可靠性差等，随着我国快速的发展，对能源需求越来越大，这些问题已经严重制约了矿井的生产效率。此外，目前国内矿井提升机在调速系统方面采用仍然采用传统的绕线式异步电动机转子回路串电阻的调速方式进行调速[6-7]，这种调速方案在调速过程中通过改变串入异步电动机转子中的电阻大小，来改变提升机运行速度的大小，实现提升机的调速过程，但由于这种调速方式，需要大量的电阻箱，使得占地面积大，且控制方式可靠性及稳定性不高，实际运行中提升机采用这种调速方案会发生过卷、超速等故障，严重制约生产效率，并且国家从“十三五”以来一直强调节能减排，这种调速方案，在调速过程中会将大量的电能以热量的形式消耗在电阻箱中，已经不符合国家“节能减排”战略的要求。因此，针对上述出现的这些问题，寻求一个稳定可靠且高效的矿井提升机电控系统成为了迫在眉睫课题，对传统旧电控系统的升级改造更是势在必行。山西省是我国的产煤大省，大同市又是我国重要的煤炭城市，其煤炭储存量巨大且质量高，具有“煤都”之美称，白洞矿位于大同市南郊区口泉乡白洞村西南一公里，井田北部和东北部与同家梁矿井田相邻，西部与南部与四老沟井田接-优质煤炭。但由于该矿原电控设备老化，并且采用传统绕线式异步电动机转子回路串电阻的调速方式进行调速，根据国家目前对煤炭企业生产安全的规定以及同1煤集团节能减排的要求，整个电控系统已经不符合要求，急需要改造，本文在此基础上对白洞矿电控系统进行了升级改造。国内提升机电控系统发展与现状矿井提升机系统是矿井生产行业的重要组成部分，它的运行状况直接影响矿井生产的安全性和矿物产出效率。优化提升机的电控系统，首先应该选取较为科学的传动方式，以最大化的满足生产工艺要求。自上世纪五六十年代开始，我国广泛采用交流传统方式。这种传动方式设备价格低廉，技术操作简单，运行维护方便。但是在系统运行时的调速性能较差，不利于调节，需要外加传动辅助装置，从而使得投入成本大大提高，调速系统结构更加复杂。进入七十年代后，由于我国矿井规模的加大，矿物年产量也成倍的增长，传统的交流传动方式逐渐不能满足现场生产对提升机的要求，这亟待我们寻找到新的电控传动方式满足装载容量和性能方面的要求，直流传动方式应运而生。直流传动方式可以划分为两大类型，即发电机——电动机传动和晶闸管整流传动[8]。相对而言，采用晶闸管的传动方式时，在整流过程会对电网产生较大的无功冲击，出现显著地电压降落，为了提高运行时的功率因数，电机的电驱一般多采用串联两组晶闸管。经过改善优化，这种方式的调速范围宽，且调节曲线平滑，系统响应速度快，具有故障率低，维护方便，体积占用小等优点。因此，电控系统多采用直流传动方式，能够提高提升过程的契合度。电机的提升速度不受负载的影响，在低速运行时，提升机依然能够平稳运行，在负力减速阶段，可以将机械能转换成电能返回电网。但是这种电控系统在初期成本投入大，设备花费高。随着电力电子技术和计算机控制技术的迅速发展，大规模集成电路和智能型集成芯片应用于各行各业。电力电子变换器也应用到提升机的电控系统中，结合传统的交流传动技术和日益成熟的计算机控制技术，高效益的矿井提升机电控系统打破了首选直流传动方式的一贯局面[9]。交流电机工作简单，电刷和电机无需经常检查维修，因此不会受到换向限制，从而影响电动机的传输容量和速度。于是，交流调速方案从中崭露头角。近年来，变频调速技术也被应用与提升机电控系统，其无需考虑转子串电阻上的能量损耗，使得能量转换率大大提高。交流变频电控系统提升容量大，调节范围宽，功率因数高，被大多数专家学者所认可。21绪论提升机电控系统未来发展方向经过多年发展矿井提升机电控系统，其发展方向呈现出以下几点：[10]度调节精度而言，提升机应该具有较低的静态转差率，使系统在不同负载下的速度可以控制在一定范围内。一方面，它为了避免在启动过程中吊装容器的掉落。另一方面，在保证安全准确停车的前提下，尽量缩短爬行部分的距离，以达到更高的提升能力。完善的故障监测装置。矿井提升机电气控制系统需具备较高的可靠性，[11]这将大大降低故障出现概率；另一方面当故障出现时能够及时反映，并按照故障性质进行隔离保护，方便排除问题。为了提高安全保护的可靠性，应采用“双线冗余”进行安全的故障检测和故障处理。,以一种全新的方式解决小型化数字控制缺陷，使得提升机的数字控制成为主流控制模式。提升机电控系统采用全数字调速后，实现了大范围内的高精度速度测量。此外，模拟电路难以满足的一些控制规律和方法，如最优控制、自适应控制和复合控制，在采用全数字控匀速、减速、爬行，停车，既有正向电动与制动也有反向电动与制动，因此电气本文主要研究内容本文以矿井提升机电控系统目前国内发展和现状为背景，以山西省大同市白洞矿的电控系统改造项目为典型案例，对整个提升机电控系统设计与研究进行详细的解释和说明，全文共分为七章，具体内容如下：第一章简单介绍了课题研究的背景、提升机电控系统国内发展现状以及未来发展的趋势，为下文的研究做铺垫。第二章从介绍白洞矿主立井参数开始，详细介绍了整个提升机系统的组成以3及各个部分的作用，并且在介绍和比较了四种电气传动方案后，确定了整个电控系统改造的方案。第三章从介绍提升机速度图着手，引出提升的行程控制，并提出可将智能控PIDPIDMatlabPID的控制性能的优于PID。第四章主要介绍了本电控系统改造中所需的硬件部分，包括两个部分，分别为主控系统PLC和变频调速系统的选型及设计。第五章介绍提升机电控系统软件部分的设计，主要包括电控系统PLC的程序设计与上位机触摸屏监控软件的程序设计。第六章介绍了电控系统调试部分，主要包括电控系统需要调试的内容以及在试验台上模拟的过卷保护试验。第七章是对本文的一些总结和展望，总结本文内容，并对不足之处进行了展望。42提升机电控系统结构及其改造方案2提升机电控系统结构及其改造方案主井主要技术参数本文对山西大同煤矿集团有限公司白洞矿主井电控系统进行了改造设计，其主井示意图如图1所示，其主要参数如下：井筒名称：主立井；98米；井口用途：提煤；井筒断面：∮6米；井架（塔）高度：30米；天轮直径：3米；提升机类型：双滚筒缠绕式；（8）提升机型号：2JK-3/1.36；提升机生产厂家：山西新富升；提升容器规格：46吨底卸式；（11）钢丝绳型式规格：6V×34-∮34；（12）额定最大静张力：98000牛；（13）实际最大静张力：96016.48牛；（14）额定最大静张力差：78400牛；（15）实际最大静张力差：50936.48牛；安全闸型式及驱动方式：盘型闸，弹簧驱动式；液压站型号：TE160B；配用减速箱型号：XL-30；配用减速箱速比：1:20；主电机额定容量：500kw；主电机额定转速：738rp.m；主电机定子电压：6000v；主电机生产厂家：南阳防爆电机厂；最大提升速度（绳速）：5.45m/s；一次提升循环时间：57s；5额定提升能力：166万吨；提升车综合保护：M12-3BKHT5D；井口及井筒信号装置：KXTPLC提升信号操作装置；图1白洞矿主井示意图Fig.1ThemainshaftofBaidongmine提升机系统组成白洞矿的提升机系统由主轴装置、减速器、润滑系统、液压制动系统（液压站和制动器）、电动机、深度指示系统、电控系统组成，其组成系统示意图如图2所示。[12-13]。在工作中其缠绕钢丝绳，需要承受住外界不同种类力的作用，当矿井需要提高JK型双筒提升机主轴装置由主轴承、主轴、两个滚筒（固定滚筒和游动滚筒）、四个轮毂、调绳装置等部件组成。[14-15]。它将电动机的高转速经过齿轮转换成提升机提升和下放时较低的工作转速，并且给滚筒提供足够的转矩来使其正常工作。白洞矿采用的是减速比为1:20XL-30减速箱。62提升机电控系统结构及其改造方案面充分润滑，以使齿轮获得最好的润滑，来减小工作时的摩擦损耗，提高提升机械的使用寿命。白洞矿的润滑系统设有两套，一套正常运行，另一套作为备用，当主润滑系统故障时，备用系统投入使用。2Fig.2Baidongminehoistsystem[16-18]TE160，其主要作用为：当需要调绳时，液压站会提供一定的液压油给调绳液压缸完成调绳任务。8对极对数的绕线转子三相异步电动机。[19-20]井中常用的深度指示器为牌坊式深度指示器和圆盘式深度指示器，极少数矿井采用7数字式深度指示器。白洞矿采用的是牌坊式深度指示器，其作用为以下三点：指示提升容器在矿井中的具体位置，方便操作室的操作司机观察和判断。3所示。图3白洞矿提升机系统实物图Fig.3Baidongminehoistsystemphysicalmap提升机电控系统电气传动方案根据国内目前的情况，在电气传动方案方面的应用，提升机主要采取下面介绍的几种方式。（1）G-M4所示。在维持直流电动机励就能够实现直流电动机转速大小的调整[21]G-M直流调速不再是今后发展的方向。82提升机电控系统结构及其改造方案图4G-M直流可逆调速系统Fig.4G-MDCreversiblespeedcontrolsystem5a图表示电枢换向调速，b方案被广泛采用。图5V-M直流可逆调速系统Fig.5V-MDCreversiblespeedcontrolsystem（3）转子回路中串联的电阻大小进行相应的改变，就可实现转速的调节[22-24]。显而易差功率消耗型，此外，该方案由于不能实现提升机所需的平滑调速的要求，并且9效率低下，不符合目前国家节能减排的要求，处于逐渐被淘汰的阶段。（4）6图6交-交变频调速系统Fig.6AC-ACfrequencyconversionspeedregulationsystem白洞矿原先采用的异步电动机转子回路串电阻调速的电气传动方案，由于该方案在调速过程中将大量的能耗全部消耗在电阻上，其工作效率效率级低，再加并且能实现全数字控制。故本电气传动方案采用交交变频调速系统。提升机电控系统改造方案TKD电控系统，由于该电控系统采用PLCSiemensS7-300PLC作为信号采集系统对现场信号进行采集，采用万维7所示。102提升机电控系统结构及其改造方案图7电控系统示意图Fig.6ElectroniccontrolsystemdiagramSiemensS7-300PLC同时I/O的输入与输出由主控PLCPLCPLCPLC的数据PLC并且继续控制整个系统，使得整个系统仍然按照正常生产时的要求运行，不发生失控故障。JD-BP37/38系列高压变频调速系统。PLCPLC进行逻辑判断与处理。11本章小结轴装置、减速器、润滑系统、液压制动系统（液压站和制动器）PLC气传动方案，并通过上位机触摸屏对整个系统进行实时数据的监视。123提升机行程控制实现方法3提升机行程控制实现方法提升机提升速度图的关系[29]提升速度图。提升机理想速度曲线的确定8斗提升设备包括以下几个阶段：T0。箕斗刚开始提升时，为了减小刚启动时对提升系统的1.5m/s。T1。在该状态下的箕斗允许以较大的加速度运行，通常可V0Vm。T2。该阶段电机转速达到最大值，同时箕斗的提升速度也已达到最大值，并保持最大速度做匀速直线运动。T3。该阶段，箕斗的位置已经达到减速点，距离井口的距离VmV4。T42~5V4≤0.5m/s。T5。此时箕斗已经到井口制动。θ次提升。13T0 T T2 T3 T4θT5181Fig.8Baidongminebucketspeedmap提升机速度图计算8Ha0、a1、a32~5m≤0.5m/s，制动阶段，箕斗与卸载点的停车距离误差规定在±100mm以内，以保H40.4m/sa51m/s21s。由此可1所示的速度图参数。1速度图参数表Tab.1Speedchartparametertable提升阶段提升参数计算公式初阶段加速T0V0/a0H0V02/2a0主加速阶段T1(Vm-V0)/a1H1(Vm+V0)*T1/2143提升机行程控制实现方法爬行阶段T4H4/V4H4设定为5m减速阶段T3(Vm-V4)/a3H3(Vm+V4)*T3/2等速阶段T2H2/VmH2H-H0-H1-H3-H4制动阶段T5V4/a5H5V4*T5/2PID控制在提升系统中的应用模糊控制原理介绍模糊控制（FuzzyControl）是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法[30]。它的决策过程就是模仿人的模糊推理和决策过程，模糊控制方法首先要将操作人员或者专家们的经验编写成相应的模糊规则，之后将外界采集到的信号进行模糊化处理，并将处理后的信号作为输入，并在模糊控制器中完成模糊推理，通过模糊推理将推理结果导入执行部件之中，从而实现模糊控制。9实现所需的控制规则。模糊控制算法具体实现步骤如下：e的模糊子集可划分为五个、七个或者九个等级。划的等级越多，则对模糊控制量的处理就越精确。以划分七个等级为例：e={正大，15为三角形隶属函数、高斯型隶属函数[31]。图9模糊控制原理图Fig.9FuzzycontrolschematicPID介绍PIDKI组成。这三部分作用如下：KP统的稳定。积分调节系数KI。当控制系统已经达到稳态时，其通常会存在一定的163提升机行程控制实现方法误差，若想消除误差，则需要积分调节系数的帮忙，但需要注意的是如果该系数设置的过大，静态误差虽然能被快速的消除，但是会引起积分饱和现象的出现，不利于系统稳定。KD应过程快速制动，导致调节时间的延长，大大降低系统抗干扰能力。PID静态性能达到要求。在上面我们已经介绍了模糊控制的基本原理和传统PID适应整定PID技术就把传统的PID象的最佳控制[32]PID最优调整。PID误差误差变化率PIDPIDPID控制器结构10所示。该控制算法具体实现步骤如下：EEC所需要的模糊量。PID控制三个参数的修正量，即dKP、dKI、dKD。dKP、dKI、dKD与系统初始量*KP、*KI、*KDKP、KI、KDPID术。17dedtdedt图10模糊自适应整定PID控制器结构图Fig.10FuzzyadaptivetuningPIDcontrollerstructurediagramPID控制器的设计一般情况下，模糊自适应整定PID控制器设计的过程包括下面四个步骤：E3dKP、dKI、dKDMatlabfuzzy命Matlab所示。PID控制的精EECdKPdKIdKD的模糊集均采用七个等级的划分方式进行划分，即：E={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}；EC={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}；dKP={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}；dKI={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}；dKD={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}；其分别对应的论域为：E的论域为{-6，-4，-2，0，2，4，6}；EC的论域为{-6，-4，-2，0，2，4，6}；dKP的论域为{-6，-4，-2，0，2，4，6}；183提升机行程控制实现方法dKI的论域为{-6，-4，-2，0，2，4，6}；dKD的论域为{-6，-4，-2，0，2，4，6}；图11模糊控制器结构Fig.11FuzzycontrollerstructureE和误差变化率ECdKPdKIdKDMatlab12、13、14、15、16所示。图12误差E的隶属函数Fig.12MembershipfunctionoftheerrorE19图13误差变化率EC的隶属函数Fig.13MembershipfunctionoftheerrorrateEC图14比例修正系数dKP隶属函数Fig.14MembershipfunctionoftheproportionalcorrectioncoefficientdKP203提升机行程控制实现方法图15积分修正系数dKI隶属函数Fig.15MembershipfunctionoftheintegralcorrectioncoefficientdKI图16微分修正系数dKD隶属函数Fig.16MembershipfunctionofthedifferentialcorrectioncoefficientdKD21EEC的实时转变的趋势来设计出与之相对应的能够使误差大大减小甚至彻底消除的控制规则，根据规则又可以制定出3.2.223、4dKP、dKI、dKD的模糊规则表。2dKP的模糊规则dKPfuzzyrulesECENBNMNSZOPSPMPBNBPBPBPMPMPSZOZONMPBPBPMPSPSZONSNSPMPMPMPSZONSNSZOPMPMPSZONSNMNMPSPSPSZONSNSNMNMPMPSZONSNMNMNMNBPBZOZONMNMNMNBNB3dKI的模糊规则dKIfuzzyrulesECENBNMNSZOPSPMPBNBNBNBNMNMNSZOZONMNBNBNMNSNSZOZONSNBNMNSNSZOPSPSZONMNMNSZOPSPMPMPSNMNSZOPSPSPMPBPMZOZOPSPSPMPBPBPBZOZOPSPMPMPBPB223提升机行程控制实现方法4dKD的模糊规则dKIfuzzyrulesECENBNMNSZOPSPMPBNBPSNSNBNBNBNMPSNMPSNSNBNMNMNSZONSZONSNMNMNSNSZOZOZONSNSNSNSNSZOPSZOZOZOZOZOZOZOPMPBNSPSPSPSPSPBPBPBPMPMPMPSPSPB1749条模糊自适应PID17Fig.17Ruleeditor23PID控制仿真PIDPID仿真模型的建立在Matlabsimulink中可对模糊自适应整定PID控制与传统PID控制进行建模仿真，设系统的传递函数为：G(S)

12S23.5S1

（3-1）系统初始*KPKIKDode23tb1819202118中上面为模糊自适应整定PIDPID19是子系1202213的结构。图18模糊自适应整定PID与传统PID仿真模型Fig.18FuzzyadaptivetuningPIDandtraditionalPIDsimulationmodel243提升机行程控制实现方法图19子系统1模型Fig.19Subsystem1model图20子系统2模型Fig.20Subsystem2model25图21子系统3模型Fig.21Subsystem3model仿真结果对比及分析按照3.3节所述，需将做好的模糊控制器.fis文件导入到Matlab的workspace（工作空间3.422PIDPIDPID控PID1KP、KI、KD23、24、25所示。263提升机行程控制实现方法图22模糊自适应整定PID与传统PID仿真结果对比图Fig.22ComparisonbetweenfuzzyadaptivetuningPIDandtraditionalPIDsimulationresults图23KP模糊自适应调整值Fig.23KPfuzzyadaptiveadjustment2724KI模糊自适应调整值Fig.24KIfuzzyadaptiveadjustment图25KD模糊自适应调整值Fig.25KDfuzzyadaptiveadjustment28提升机行程控制实现方法PIDPID还保持很高，教科书般的完美实现了稳准快的控制要求。通过查看KP、KI、KDPIDKP、KI、KDPID对系统进行控制比采用传统PID控制算法对系统进行控制具有更好的动静态性能。PID控制实现方法3.4.2PID控制代替传统PIDPLCPID理，使其不再是控制语言而是一张控制查询表，接着将该查询表存放在S7-300PLCPID参数，PIDPID控制器，从而实现该智能控制算法。本章小结PIDMatlab模糊控制编辑器中设计了合理模糊自适应PIDMatlabsimulinkPID算法PIDPID方法。2930提升机电控系统硬件设计4提升机电控系统硬件设计提升机电控系统硬件部分设计包括主控系统PLC的设计与变频调速系统的PLCPLCI/OPLC简介PLC查找和排除相当困难，需要花费大量的时间，这严重影响了工业生产效率。1968GM[33]数、定时等控制功能，并应用于通用汽车公司的自动装配线上[34]。PLC的特点概括来说主要有以下五个方面。性能可靠，受干扰小。电控装置的主要指标之一就是高可靠性，PLCPLCPLCPLCPLC的电控系统具有极高的可靠性。PLC除了能够自主完成逻辑处理外，大部分还能够准确地实现数据运算，因此越来越受到数字控制领域PLCPLC能够广泛应用于位置PLCPLC组成各种控制系统变得更加简单。简单明了，通俗易懂。PLC是简化的工业可编程计算机，在工矿企业PLC图语言与继电器电路示意图有着相似的语言表达方式，并且可以用少量的逻辑控31制指令来实现继电器的功能，这使得不熟悉计算机汇编语言的工程师也可以熟练运用PLC于工业控制中。便于修改，设计简单，构图方便，维护便利。PLC摒弃了原始的接线缩短工业建设周期，使得维护起来更加方便。此外，在使用同一设备的前提下，可以改变运行程序来转换生产过程。这给品种多样，产量少的工业需求提供了条件。PLC100mm150g以内，其能量消耗仅有数瓦。这种体PLC装置能够很好地安装在设备的内部，实现机电一体化的建设指标。SiemensS7PLC推出后收到了S7-200S7-300S7-400S7-300PLC的大量功能能够支持和帮助用户进行编程、启动和维护，其主要性能如下：0.1~0.6自诊断功能。S7-300PLCCPU智能化诊断系统，可连续监控系统的功能正常与否，并可以记录错误和特殊系统事件。PLCS7-300PLC大量的集成功能使得它的功能更加强大，故本电控系统设计采用S7-300PLC。S7-300PLC硬件系统组成及选型S7-30026（PowerSupply，PS）PLC提供系统供电电源、324提升机电控系统硬件设计信号电源和总线电源等。其功能相当于PLC的后勤保障。CPU（CentralProcessorPLC的计算PLC系统的最高指挥中心。信号模块（SignalModule，SM）：PLC出控制指令。信号模块主要包含了以下几种类型的输入输出：数字量输入模块（DI）：DC24VAC120/230V；DC24VAC120/230V，大部分选用继电器作为输出方式；模拟量输入模块（AI）：一般包含电压、电流、电阻和热电偶等类型输入方式；模拟量输出模块（AO）：一般具有电压或者电流类型的输出方式；（FunctionPLC的一些特殊功能，例如：计数、定位以及闭环控制功能等。接口模块（InterModule，IM）：IM360、IM361等接口模块可以用来完成多层机架的整合，可以将总线信号线间传递，达到线间联络的功能；通信处理器（CommunicationProcessor，CP）：PLC提供连PROFIBUS附件：S7-300PLC的配件需要线路导轨、总线联络结构和前连接器等。图26S7-300系列的硬件系统组成Fig.26S7-300serieshardwaresystemcomposition33本电控系统采用的电源模块为PS307(5A），电源模块主要技术特征如下：AC120/230V50/60HZ；5ADC24V；EN60950标准；具有防短路和开路保护功能；可用于负载电源。CPUCPU314C-2DP，其主要技术特征为：用户内存程序MCCI/O992/992，248/124，1KB0.1msM2048256256MPIDP通信口，PtP通信口，CPU24/16，模拟量输入4+1/2。SM321点数字16DC24V。适用于开2/3/4113~30V0”信号电压范围为-30~5V6.5W600~1000m。SM322DO32×24V/0.5A，其技术特征如下：32点输出，81DC24V，适用于电磁阀、直流继电器和指示灯等负载，输出“1”信号电压最小为-0.8V，500mA，输出“00.5mA，模块功耗典型4.9w600~1000m。SM331AI8×12位，其技术特征如下：4组通道，8点模拟量输入，带光隔离，每个通道可以选择的测量方法（号类型）隔离。SM332AO4×124组通道组数，12CPU314C-2DP中集成有计数器和通信模块已经能满足电控要求，故PLC配置硬件图如344提升机电控系统硬件设计27套系统构成冗余结构。图27PLC硬件配置图Fig.27PLChardwareconfigurationdiagramI/OI/O口的分配关系到整个电控系统的硬件接线和软件编程的方便，它是整个PLC里需要合理配置I/O，依据白洞矿的实际情况，考虑到今后该矿可能扩建，在配I/OCPU314C-2DP仅使用了数字量输出口（DO），5I/O6、7、8、9所示。表5主控CPU的DO配置Tab.5MasterCPU'sDOconfiguration序号信号名称符号名称地址1减速铃铛JSLQ125.02软安全回路继电器RAJQ125.13允许速度给定值YSGQ125.24变频器急停信号BJXQ125.35变频器正向信号BZSXQ125.46PLC闸控PLC-ZQ125.57变频器反向信号BFSXQ125.68工作闸松闸GZJ-SQ125.735表6DI模块配置Tab.6DImoduleconfiguration序号信号名称符号名称地址1主风机启动FQI4.02主风机停止FTI4.13润滑站启动RQI4.24润滑站停止RTI4.35液压站启动YQI4.46液压站停止YTI4.57润滑液压同时启动JQI4.68润滑液压同时停止JTI4.79高压合闸GYHI5.010高压跳闸GYTI5.111备用方式选择BYFI5.212半自动方式选择BZDFI5.313手动方式选择SDFI5.414检修方式选择JFI5.515工作选择GZI5.616调绳选择TSI5.717手动正向SFI6.018手动反向SZI6.119解除方向JFI6.220轻故障QGJI6.321开车KAI6.422正向点动ZDI6.523反向点动FDI6.624停车AN-TCI7.025试验选择SXI7.126液压测试试验YSI7.227过卷测试试验GSI7.328上过卷复位SGFI7.4364提升机电控系统硬件设计29下过卷复位XGFI7.530备用11BY-11I7.631备用12BY-12I7.732润滑站加热器手动SRJI8.033润滑站加热器自动ZRJI8.134液压站加热器手动SYJI8.235液压站加热器自动ZYJI8.336安全回路合闸AC-INI9.037故障开车GKI9.138制动手把零位ZDLI9.239主令手把零位ZSLI9.340主令手把反向ZLFI9.441主令手把正向ZLZI9.542紧急停车CJTI9.643安全回路复位AHFI9.744变频器回路联锁BGI10.145液压温度过高YY-WG-INI10.246液压温度过低RH-WG-INI10.347变频器等待完成BJI11.048变频器报警QGBI11.149变频器启动BQI11.250变频器正向BPQ-ZX-INI11.351变频器反向BPQ-FX-INI11.452主风机电源合闸ZDHI12.053一号润滑泵电源合闸1RDHI12.154二号润滑泵电源合闸2RDHI12.255一号液压泵电源合闸1YDHI12.356二号液压泵电源合闸2YDHI12.457润滑加热器电源合闸RJDHI12.558液压加热器电源合闸YJDHI12.659备用电源合闸BYDHI12.73760交流110V电源合闸AC110HI13.061传动控制电源合闸CKDHI13.162交流220V电源合闸AC220HI13.263UPS电源合闸UDHI13.364闸控电源合闸ZKDHI13.465电路板电源合闸DBDHI13.566DI模块电源合闸DIDHI13.667DO模块电源合闸DODHI13.768主风机接触器合闸ZFJHI14.069一号润滑泵接触器合闸1#RJHI14.170二号润滑泵接触器合闸2#RJHI14.271一号液压泵接触器合闸1#YJHI14.372二号液压泵接触器合闸2#YJHI14.473润滑加热器接触器合闸RJJHI14.574液压加热器接触器合闸YJJHI14.675选择一号液压泵X1#YI15.076选择二号液压泵X2#YI15.177选择一号润滑泵X1#RI15.278选择二号润滑泵X2#RI15.379高压柜跳闸故障GGZGI16.080备用1BY-1I16.181备用2BY-2I16.282离心开关LXKI16.383松绳SSI16.484备用3BY-3I16.585信号急停XHJTI16.686液压站压力过高YYGI16.787一号高压进线柜合闸GYJ-1I17.088二号高压进线柜合闸GYJ-2I17.189馈电柜合闸KDHI17.290备用4BY-4I17.3384提升机电控系统硬件设计91高压柜轻故障GGQGI17.492备用5BY-5I17.593闸瓦磨损ZMI17.694弹簧疲劳THPLI17.795井口减速JKJI18.096井底减速JDJI18.197井口同步JKTI18.298井底同步JDTI18.399井口限速JKXI18.4100井底限速JDXI18.5101井口停车JKTCI18.6102井底停车JDTCI18.7103井口过卷JKGI19.0104井底过卷JDGI19.1105井口极限过卷JKJGI19.2106井底极限过卷JDJGI19.3107牌坊上过卷PSGI19.6108牌坊下过卷PXGI19.7109润滑油箱油温高RYWGI20.0110润滑油箱油温低RYWDI20.1111润滑油箱油压低RYYDI20.2112润滑油压正常RYZI20.3113润滑油出口油温高RCWGI20.4114一号润滑滤油器堵塞R-1LDI20.5115二号润滑滤油器堵塞R-2LDI20.6116润滑油压低RYWGI20.7117备用6BY-6I21.0118备用7BY-7I21.1119一号液压滤油器堵塞Y-1LDI21.2120二号液压滤油器堵塞Y-2LDI21.3121开闸信号KZXI21.439122闭闸信号BZXI21.5123备用8BY-8I21.6124备用9BY-9I21.7125提人XTRI22.0126提物XTWI22.1127下特殊材料XXTI22.2128检修XJI22.3129慢上XMSI22.4130慢下XWXI22.5131提升XTI22.6132下放XXI22.7133开车信号KXI23.0134停车信号TXI23.1135一号断轴保护DZ-1I23.2136二号断轴保护DZ-2I23.3137牌坊减速开关PJKI23.4138备用BY-10I23.5139牌坊上限速开关PSXKI23.6140牌坊下限速开关PXXKI23.7表7DO模块配置Tab.7DOmoduleconfiguration序号注释符号名称地址1馈电柜合闸KDGHQ0.02馈电柜分闸KDGFQ0.13备用1BYQ-1Q0.24备用2BYQ-2Q0.35备用3BYQ-3Q0.46备用4BYQ-4Q0.57润滑加热器控制RJKQ0.68液压加热器控制YJKQ0.7404提升机电控系统硬件设计9主风机控制ZFKQ1.010一号润滑站控制1#RKQ1.111二号润滑站控制2#RKQ1.212液压站控制YKQ1.313G5控制G5KQ1.414G6控制G6KQ1.515下长材连锁1XCL1Q1.616下长材连锁2XCL2Q1.717高压合闸灯GYHDQ12.118变频器就绪灯BJDQ12.219变频器运行灯BYDQ12.320液压站工作灯YGGDQ12.421润滑站工作灯RGGDQ12.522主风机运行灯ZYDQ12.623允许开车灯YKDQ12.724开车信号灯KXDQ13.025松绳指示灯SS-LEDQ13.126提升灯TSDQ13.227下放灯XFDQ13.328过卷复位灯GFDQ13.429减速灯JSDQ13.530二级制动解除灯EZJDQ13.631调绳灯TS-DQ13.732试验方式灯SFDQ14.233备用QBY-6Q14.334一号编码器故障BMQGZ1-LEDQ14.435二号编码器故障BMQGZ2-LEDQ14.536检修灯JXDQ14.637手把零位灯SBLDQ14.738软件安全回路灯RAHDQ15.039高压柜故障灯GG-LEDQ15.14140变频器故障灯B-LEDQ15.241液压站加热灯YJDQ15.342液压站故障灯YGDQ15.443润滑站故障灯RGDQ15.544等速过速灯DSGDQ15.645错向保护灯CXDQ15.746测速故障灯CGDQ16.047减速过速灯JGDQ16.148定点过速灯DGGDQ16.249工作闸故障灯GGDQ16.350溜车保护灯LCBDQ16.451综合上过卷灯ZSDQ16.552综合下过卷灯ZXGQ16.653紧急停车灯JJTDQ16.754轻故障灯QGDQ17.055到位停车灯DWTDQ17.156提人灯TR-LEDQ17.257提物灯TW-LEDQ17.358闸瓦磨损灯ZWMS-LEDQ17.459检修灯JXDQ17.560润滑站加热灯RJ-LEDQ17.661蜂鸣器FMQQ17.7表8AO模块配置Tab.8AOmoduleconfiguration序号信号名称符号名称1变频器频率BPQPL2制动手把给定ZDSG424提升机电控系统硬件设计表9AI模块配置Tab.9AImoduleconfiguration序号信号名称符号名称1电机电压DJDY2电机电流DJDL3液压站油压YYY4润滑站油压RYY5制动手把ZDS6主令手把ZLS高压变频器的介绍高压变频器概述高压交流电动机具有很广泛的应用，是工矿企业的主要动力来源[38-39]。大多数交流电动机都有调速的要求，但目前许多厂矿中，电动机的调速和起动的方法落后，浪费了大量的能源，并且机械的使用寿命也大大降低。因此，高压变频调80随着大功率电力电子器件制造技术的迅速发展和巨大的市场推动，高压变频器的SCRGTRIGBTIGCT根据电机学可知，交流电机转速公式为：n60f

(同步电动机)nn0

0

p60fp

(1s)(异步电动机)

（4-1）（4-2）f表示系统频率，p表示电动机极对数，s表示转差率。4-2psf，可以实现对电动机的转速调节。简而言之，变频器就是通过频率（50HZ60HZ）的转变来控制电动机的转速快慢。43高压变频器结构高压变频器的结构可以分为两个部分，即主回路和控制回路。主回路又包括下面四部分：控制回路包括下面四部分：检测传感电路。主要完成电流、电压、速度、温度的采样。控制信号的输入/输出电路。其一般包括输入多功能选择端子、正反转端包括外接模拟量信号所用电源以及模拟电压量频率设定输入和模拟电流量频率设定输入；模拟量输出端子，包括输出频率模拟量和输出电流模拟量。PWM输保护电路。主要包括残压检测电路、缺相掉电检测电路等。高压变频器的选型根据白洞矿电控系统改造方案，综合经济性、实用性、维护便捷等因素，最终采用了山东新风光电子科技股份有限公司生产制造的JD-BP37/38系列高压变频器。该系列变频器具有以下特点：技术；瞬时停电再启动功能，控制电源掉电，可依旧正常运行；完善的变频器参数设定功能；功率电路设计成集成模块，检修方便，具有较好的互换性能；444提升机电控系统硬件设计触摸屏中文操作界面；PLC利用光纤实现主回路和控制器之间的通信，减少干扰，提高可靠性；完善的故障监测、精确的故障保护及准确的定位显示和报警；输入的功率因数比较高，谐波较少，不用加装补偿设备；6kV6kV10kV；4～20mADCS系统接口；MODBUS、PROFIBUS等作为通信协议；PWM用加设补偿滤波设备；图28变频调速系统外形图Fig.28Frequencycontrolsystemappearance除上述特点外，JD-BP37/38系列高压变频调速系统还具有性价比高、安装、设定、调试简便的优点并且该产品还是国家火炬计划项目，技术水平国内领先。28所示。其主要组成部件为：切换柜/用来连接变频器的输入输出。变压器柜：放置移相整流变压器，为设备提供电源输入。功率柜：主要为电机提供调速变化后的输出电压。45控制柜：主要是控制变频调速系统，处理数据信息，实现通信功能。JD-BP37-560T型高压变频调速系统。高压变频器工作原理29JD-BP37-560T型号有15个功率单元，每5个功率单元串联构成一相，在图29给出了29Fig.29Highvoltagevariablefrequencyspeedcontrolsystemstructurediagram（1）30-直-交单相逆变电路，IGBT进行控制得到所需的机电流、1/5的相电压、1/15的输出功率。二次绕组选用延边三角形接法，旨在15单元数也会出现不同的变化。UVWPWM3146提升机电控系统硬件设计磨损。30Fig.30Powerunitcircuitstructure图31线电压波形Fig.31Linevoltagewaveform（2）32所示，图中从左到右分别为母板、主32DSP通过设计的算法可使电机工作在最优的状态。设备采用中文控制界面，能够非常PLC100%。此外，将移相载波应用到系统中，使得基波相加、谐波相减，从而使得输出波形更加接近真实波形。4732Fig.32Controlboxcircuitboardphysicalmap本章小结本章针对电控系统的硬件部分做了细致的阐述，根据白洞矿提升机电控系统S7-300PLCI/OJD-BP37/38系列高压变频器，并对其的运行工作原理进行了简要分析。48提升机电控系统软件设计5提升机电控系统软件设计PLCPLC件程序的设计。STEP7简介STEP7S7、C7M7，其是可提供编程、监控和参数设置的软件[40]STEP7的编程功能主要如下：程[41]S7SCL(结构化控制语言S7顺序功能图语言）S7HIGRAPHCFC（连续功能图）等编程语言可作为软件包直接使用。名或者地址快速地进行查找。F1或者通过点击菜单栏命令按钮“帮助（H）”→“内容（C）”进入帮助窗口。硬件配置及网络组态STEP730033所示。每一个站PLC息。300(1)PLC的硬件组成的介绍，按照要求对该站点进行硬件编辑。具体步骤为鼠标点击该站点对站点内的硬件进4.1.2PLC的硬件配置，依次查找各个模块将并将其从右侧配置文件，放入导轨之中。主控系统主站34ET200（IM153）35PROFIBUS技49术可以进行网络的组态，整个系统硬件组态如图36所示。图33项目创建Fig.33Projectcreation图34主站配置Fig.34Masterstationconfiguration图35从站配置Fig.35Slaveconfiguration505提升机电控系统软件设计图36系统硬件网络组态Fig.36SystemhardwarenetworkconfigurationPLC程序设计PLCCPU序可以用来实现我们的控制要求。STEP7程序会设置以块的形式出现。（（（、功能块（FB）、功能（FC）、背景数据块（DI）、共享数据块(DB)[42]。各个块的作用简要说明如下：组织块（OB）：该块的功能是实现将我们编写的程序与操作系统的对接，其决定了用户程序的结构。作用。系统功能（SFC）：SFBSFB有存储区域。功能块（FB）：用户编写的功能子程序。FBFB有存储区域。51背景数据块（DI）：FBSFB时用于传递参数的数据块。共享数据块（DB）：该块存储用户数据并提供共享功能。OB可以FC、FB、SFB、SFC，FCFBFC或者FBFBSFB在使用时必须配有与之相对应的背景数据块。整个系统设计的流程图如图37所示。37Fig.37Systemflowchart根据流程图，在CPU314C-2DP中编写了如图38所示的程序块。525提升机电控系统软件设计图38程序块Fig.38ProgramblockOB1FC39FC5FC4FC2查看安全保护模块，FC3FC6对提升速度进行控FC7FC8FC9FC10对可调闸进行控制。图39系统主程序Fig.39Systemmainprogram53安全保护模块介绍FC2（2米限速过卷故障（包括上过卷和下过卷）、高压柜跳闸故障等。该模块程序设计的流程40所示，下面以提升机常见的过卷故障为例简要介绍。过卷保护程序如图41所示。造成系统发过卷故障信号的来源有三个方面即，编码器采集到深度与设定的停车位置有偏差。井口或者井底的过卷行程开关被提升容器碰到。牌坊式深度指示器上的过卷行程开关被碰块碰到。只要这三者满足一种情况，过卷故障保护就会触发，提升机会立即抱闸停车。4040Fig.40Safetyprotectionmoduleflowchart545提升机电控系统软件设计图41过卷保护程序Fig.41Overwindingprotectionprogram55针对上述各种故障必须设计软件安全回路和辅助安全回路，确保系统在故障时，立刻切断安全回路，实现紧急制动，来保证提升安全系统的软安全回路如图42所示。图42软安全回路程序Fig.42Softsafetycircuitprogram模拟量处理模块介绍FC7CPU4344给出了测速反馈信号的处理程序。565提升机电控系统软件设计43Fig.43Analogprocessingmoduleflowchart图44测速反馈信号处理程序Fig.41Speedfeedbacksignalprocessingprogram57上位机程序设计[43-44]。根据白洞矿的电控设计的要求，必须设置合适上位机监控软件实现人机交互，并且能监控提升机在工作过程的数据，这些数据主要包括提升机运行的状态、参数等，通过对这些数据的检测和记录，能及时发现的故障并通过发出警报的方式提醒操作司机来确保矿井生产的安全。KC01ExiblPLC注意以下几点：SIEMENSS7-300MPI；RS485；PLC314C-2DP19200bps。45润滑站的工作情况以及其他需要监视的数据如液压比例阀电压、变频器电流、提3.1提升机参数、和历史速度图的界面查看系统，可点开查看各个界面的工作情况，下面以安全回路界面和故障画面界面为例简单介绍。585提升机电控系统软件设计图45触摸屏主界面Fig.45Touchscreenmaininterface点击触摸屏中的“安全回路”可以在线查看安全回路状况，一旦系统出现故障，可以及时在该界面查找出具体的故障点及故障类型，更加方便检修人员进行对故障的精确定位检修。触摸屏安全回路界面如图46所示。便轮班司机查询，报警记录可以在触摸屏中存储三个月，这些纪录也可通过SDU盘拷贝出来作为永久历史数据保存。59图46安全回路界面Fig.46Safetycircuitinterface图47故障画面界面Fig.47Faultscreeninterface本章小结PLC605提升机电控系统软件设计PLCPLC程序设PLC信创建了人机交互界面，从而实现了上位机的监控。61626系统调试6系统调试调试内容电控系统的调试是运行前至关重要的一步，通过系统调试可以知道，系统软件或者硬件方面可能还存在的问题，确保整个系统无误后，方可投入到矿井中使用。本电控系统的调试主要分