[優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)精品] 礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)

1、<p>　　礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　我國(guó)礦井提升機(jī)大多是采用交流異步電機(jī)拖動(dòng)，其電氣控制系統(tǒng)采用轉(zhuǎn)子串、切電阻調(diào)速，由繼電器-接觸器構(gòu)成邏輯控制裝置。本文以安全、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)為出發(fā)點(diǎn)，以可靠性原則為依據(jù)，對(duì)礦井交流提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，由可編程控制器(PLC)代替繼電器-接觸器構(gòu)

2、成的邏輯控制裝置。其中簡(jiǎn)單介紹了國(guó)內(nèi)外礦井提升機(jī)發(fā)展概況，提升機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)、工作原理，分析了其技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。對(duì)于PLC的控制原理及應(yīng)用做了一般性的介紹。詳述了提升機(jī)電控系統(tǒng)和調(diào)速原理，如：測(cè)速部分和保護(hù)部分。本文以TKD-NT單繩纏繞式礦井提升機(jī)為例，提出了研究設(shè)計(jì)方案，并且在實(shí)踐中成功實(shí)施。PLC電控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)提升過(guò)程的程序控制，精度高；實(shí)現(xiàn)了速度、電流以及矢量的數(shù)字交換等，對(duì)提升機(jī)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)；實(shí)現(xiàn)行程、速度等重要參數(shù)及提升狀態(tài)的監(jiān)視

3、；實(shí)現(xiàn)無(wú)觸點(diǎn)控制，壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高，具有良好的控制監(jiān)視系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)了顯示、記錄等有關(guān)數(shù)據(jù)的全部自動(dòng)化。</p><p>　　關(guān)鍵詞：礦井交流提升機(jī)，PLC，調(diào)速，電控技術(shù)研究</p><p>　　THE DESIGN OF ELECTRIC CONTROL SYSTEM</p><p>　　BASED ON MINE ELEVATOR</p>&l

4、t;p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　In China, mine elevator whose electric control system uses speed regulation by means of stringing and slicing the rotor resistance, and it constitutes the logic

5、control device by the relay and contactor adopting the means of the drive of AC asynchronous motor in most cases. This paper which studies and designs the electric control system of AC mine elevator, adopting PLC which t

6、akes the place of the logic control device constituted by the relay and contactor takes the security, reliability, high</p><p>　　KEY WORDS: AC mine elevator, PLC, speed regulation, electric control technolog

7、y research</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p><p>　　第1章 國(guó)內(nèi)外礦井提升機(jī)發(fā)展概述2</p><p>　　§1.1 錯(cuò)誤!未找到引用源。國(guó)外礦井提升機(jī)現(xiàn)狀2</p><p>

8、　　§1.2 我國(guó)礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀2</p><p>　　第2章 提升機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作原理4</p><p>　　§2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)4</p><p>　　§2.2 工作原理5</p><p>　　第3章 串電阻調(diào)速系統(tǒng)7</p><p>　　§3.1 串電

9、阻調(diào)速系統(tǒng)原理7</p><p>　　§3.2 串電阻調(diào)速程序8</p><p>　　第4章 提升機(jī)電控系統(tǒng)構(gòu)成14</p><p>　　§4.1 引言14</p><p>　　§4.2 主回路15</p><p>　　§4.3 測(cè)速回路16</p>&

10、lt;p>　　§4.4 安全回路16</p><p>　　§4.5 控制回路18</p><p>　　§4.5.1 信號(hào)回路18</p><p>　　§4.5.2 電機(jī)正反轉(zhuǎn)回路18</p><p>　　§4.5.3 制動(dòng)回路19</p><p>　　&

11、#167;4.5.4 轉(zhuǎn)子電阻控制回路19</p><p>　　§4.6 監(jiān)控系統(tǒng)20</p><p>　　§4.6.1 上位機(jī)20</p><p>　　§4.6.2 操作臺(tái)21</p><p>　　第5章 PLC 操作主控系統(tǒng)原理及應(yīng)用22</p><p>　　§5.

12、1 PLC系統(tǒng)組成22</p><p>　　§5.2 各單元基本特點(diǎn)22</p><p>　　第6章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析24</p><p><b>　　結(jié) 論26</b></p><p><b>　　致 謝27</b></p><p><b>

13、　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　礦井提升機(jī)常被人們稱為礦山的咽喉，是礦山最重要的關(guān)鍵設(shè)備，是地下礦井與外界的唯一通道，肩負(fù)著礦石、物料、人員等的重要運(yùn)輸責(zé)任。對(duì)提升機(jī)來(lái)說(shuō)，運(yùn)行的安全性與可靠性是至關(guān)重要的。采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝來(lái)裝備煤炭生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以達(dá)到減人提效、確保安全生產(chǎn)的目的，是

14、科技興煤的必由之路。礦井提升設(shè)備，其中主要是提升機(jī)及其控制和安全設(shè)備，也同樣要面臨著這一必經(jīng)之路。多年來(lái)，礦井提升機(jī)及其拖運(yùn)、安全保護(hù)系統(tǒng)等設(shè)備的技術(shù)水平和安全水平一直是困擾煤炭安全生產(chǎn)和效益提高的重要因素。為改變這一狀況，煤炭行業(yè)的科研、高校、生產(chǎn)企業(yè)和待業(yè)主管部門以及機(jī)行業(yè)的科研和生產(chǎn)企業(yè)的工程技術(shù)人員做了大量的工作，已開發(fā)了眾多適用的產(chǎn)品和技術(shù)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。大家可以看到，眨眼間我國(guó)已經(jīng)可提供多種技術(shù)先進(jìn)、性

15、能可靠、安全性高的礦井提升設(shè)備，大多數(shù)已在煤礦基建、生產(chǎn)和技術(shù)改造等方面獲得了成功的應(yīng)用。由于可編程控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易掌握、價(jià)格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位。繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難于實(shí)現(xiàn)較</p><p>　　提升機(jī)的主電動(dòng)機(jī)采用繞線型異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)其轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)，向轉(zhuǎn)子繞組回路接入電阻，以便進(jìn)行起動(dòng)和

16、調(diào)速。本文詣在對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行局部的修改、完善， 根據(jù)我國(guó)國(guó)情，按照可靠性系統(tǒng)工程的原理，對(duì)現(xiàn)的提升電控系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析、評(píng)價(jià)，盡量采用國(guó)內(nèi)外的新技術(shù)成果，形成一套較為完整的改造方案及適的換代產(chǎn)品。根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)條件，對(duì)繞線異步電機(jī)串電阻的調(diào)速部分的電路，采用無(wú)觸點(diǎn)的PLC系統(tǒng)代替原有觸點(diǎn)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的安全性及可靠性，充分利用PLC的多種功能，進(jìn)一步改善控制性能，防止控制系統(tǒng)的內(nèi)外部干擾。</p><

17、p>　　第1章 國(guó)內(nèi)外礦井提升機(jī)發(fā)展概述</p><p>　　下面對(duì)國(guó)內(nèi)外礦井提升機(jī)的發(fā)展作簡(jiǎn)要的敘述，以在對(duì)比中取得更長(zhǎng)足的發(fā)展。</p><p>　　§1.1 錯(cuò)誤!未找到引用源。國(guó)外礦井提升機(jī)現(xiàn)狀</p><p>　　伴隨著科技的進(jìn)步以及對(duì)安全性能要求的提高，國(guó)外礦井提升機(jī)在拖動(dòng)、調(diào)速、電控等方面成績(jī)斐然。</p><p&g

18、t;　　在直流拖動(dòng)方面，部分發(fā)達(dá)國(guó)家原有的交流提升機(jī)已基本上被晶閘管-電動(dòng)機(jī)（SCR-D）系統(tǒng)所取代。例如：德國(guó)、瑞典等國(guó)家已有90%以上采用直流提升機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用低速直聯(lián)式，省去了減速機(jī)。在調(diào)速方面，直流變頻調(diào)速被多數(shù)專家認(rèn)為是大型提升機(jī)拖動(dòng)的必然發(fā)展方向，其優(yōu)點(diǎn)眾多。如：提升機(jī)容量幾乎不受限制，沒(méi)有整流子電刷這一薄弱環(huán)節(jié)等。另外，在國(guó)外，微機(jī)控制在提升機(jī)上的應(yīng)用已達(dá)到成熟階段。在對(duì)提升行程的控制，對(duì)提升過(guò)程的監(jiān)視，安全回路，對(duì)制動(dòng)

19、系統(tǒng)的控制與監(jiān)視，全數(shù)字化調(diào)速控制系統(tǒng)等方面均應(yīng)用廣泛。例如：德國(guó)AEO公司的Logidynt(32位機(jī))、西門子公司的SIEM“ynd”（16位機(jī)）系統(tǒng)都已應(yīng)用于提升機(jī)上。此外，在國(guó)外，AEG公司生產(chǎn)的內(nèi)裝式提升機(jī)以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地少、成本低等優(yōu)勢(shì)也逐步面向市場(chǎng)。</p><p>　　§1.2 我國(guó)礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀</p><p>　　歷經(jīng)幾十年發(fā)展，我國(guó)的礦井提升機(jī)

20、電控技術(shù)取得了不少的進(jìn)步，但與美國(guó)、德國(guó)等世界發(fā)達(dá)國(guó)家相比，依然存在著很大的差距。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的礦井提升機(jī)電控技術(shù)已全面實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字控制，而國(guó)內(nèi)絕大多礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)還是交流串阻調(diào)速繼電器—接觸器控制，效率低下，安全隱患多，嚴(yán)重制約著我國(guó)礦山產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，急需大規(guī)模的技術(shù)改造和更新。</p><p>　　目前，我國(guó)礦井提升機(jī)90％以上是采用單機(jī)容量在1000Kw以下傳統(tǒng)的交流異步電機(jī)拖動(dòng)，采用轉(zhuǎn)子串、切電阻

21、調(diào)速，由繼電器-接觸器構(gòu)成邏輯控制裝置。其中，約70%采用串電阻調(diào)速的交流拖動(dòng)方式。采用改變轉(zhuǎn)差率S的調(diào)速方法，在調(diào)速中產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)差功率，使大量電能消耗在轉(zhuǎn)子附加電阻上，導(dǎo)致調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性變差。極少數(shù)提升機(jī)采用串級(jí)調(diào)速方法，其調(diào)速范圍窄，且投資大。直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的提升機(jī)不足10%，其中多一半為電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組供電，采用晶閘管整流傳動(dòng)的只占一少部分。近年來(lái)，僅引進(jìn)了幾臺(tái)交一交變頻同步電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)技術(shù)已在提升機(jī)電控系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用

22、。這種由可編程序的控制、調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成的提升機(jī)電控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：可完成提升行程的測(cè)量和設(shè)定；實(shí)現(xiàn)了對(duì)提升過(guò)程的程序控制，精度高，對(duì)提升機(jī)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，具有良好的控制監(jiān)視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了顯示、記錄等有關(guān)數(shù)據(jù)的全部自動(dòng)化。</p><p>　　第2章 提升機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p><b>　　§2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)</b></p><p

23、>　　礦井提升機(jī)是采礦工業(yè)中聯(lián)系井下與地面的主要運(yùn)輸工具。由主軸、卷筒、制動(dòng)器、減速器、牌坊式深度指示器，電控柜、操作臺(tái)、液壓站等部分組成。</p><p><b>　　一、主軸裝置：</b></p><p>　　主軸裝置由兩個(gè)卷筒、主軸、四個(gè)輪轂、調(diào)繩裝置等成。右邊卷筒叫固定卷筒，左邊卷筒叫做游動(dòng)卷筒，在調(diào)繩時(shí)可與主軸作相對(duì)滑動(dòng)，主軸裝置一般采用剖分式或整體焊

24、接式，彈性結(jié)構(gòu)卷筒。卷筒受力均勻，強(qiáng)度大。主軸與輪轂通常采用無(wú)鍵連接，提高了主軸強(qiáng)度。</p><p><b>　　二、減速器：</b></p><p>　　本提升機(jī)采用雙級(jí)圓弧齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)有兩級(jí)人字齒輪對(duì)和機(jī)體、機(jī)蓋等組成。潤(rùn)滑油是從單獨(dú)的潤(rùn)滑油站進(jìn)行稀油強(qiáng)制潤(rùn)滑，各軸承均采用滾動(dòng)軸承。</p><p><b>　　三、盤形制

25、動(dòng)器：</b></p><p>　　盤形制動(dòng)器是礦井提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)的重要部件，作為工作制動(dòng)和安全制動(dòng)時(shí)用。因此該部件不僅要求結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，而且要求安全可靠，動(dòng)作靈敏 [1]。</p><p><b>　　四、液壓站：</b></p><p>　　液壓站主要用于控制制動(dòng)器，主要有以下特點(diǎn)：產(chǎn)生壓力可以調(diào)節(jié)的制動(dòng)油從而控制制動(dòng)器以獲

26、得不同的制動(dòng)力矩；能使制動(dòng)器迅速回油，并可產(chǎn)生二級(jí)安全制動(dòng)及一級(jí)安全制動(dòng)；產(chǎn)生壓力油，控制雙筒提升機(jī)調(diào)繩裝置（即離合器的開合）。</p><p><b>　　五、潤(rùn)滑系統(tǒng)：</b></p><p>　　減速器軸承、齒輪及主軸承的潤(rùn)滑油均由潤(rùn)滑油站集中供給，其結(jié)構(gòu)主要由齒輪油泵、薄片過(guò)濾器，旋塞、電接點(diǎn)壓力表、供油指示器、管路等組成。潤(rùn)滑油站的齒輪泵裝置有兩套，其中一套

27、為備用。過(guò)濾器應(yīng)定期清洗。</p><p><b>　　六、深度指示器：</b></p><p>　　深度指示器是礦井提升機(jī)的一個(gè)重要部件，其用途有如下幾點(diǎn)：指示提升容器在井筒中實(shí)際位置；發(fā)送減速和過(guò)卷訊號(hào)；進(jìn)行限速保護(hù)。本例提升機(jī)所配為牌坊式深度指示器：主要由深度指示器和傳動(dòng)裝置組成。</p><p><b>　　七、測(cè)速發(fā)電機(jī)：&

28、lt;/b></p><p>　　測(cè)速發(fā)電機(jī)裝置，主要由直流電機(jī)、三角皮帶輪、三角皮帶、護(hù)罩等組成。其主要作用如下：隨提升機(jī)減速軸的實(shí)際轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)出相應(yīng)的直流電壓給斜面操縱臺(tái)上的直流電壓表，反映容器的實(shí)際速度；為限速保護(hù)和起速保護(hù)繼電器等提供直流電源。</p><p><b>　　八、聯(lián)軸器：</b></p><p>　　本例提升機(jī)采用兩種聯(lián)

29、軸器，主電機(jī)與減速器高速軸采用蛇形彈簧聯(lián)軸器，此種聯(lián)軸器能減少機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)沖擊，卷筒主軸與減速器低速軸之間采用齒輪聯(lián)軸器，此種聯(lián)軸器傳遞扭矩大，并能補(bǔ)償兩軸安裝時(shí)的微量偏斜和不同心，上述兩種聯(lián)軸器內(nèi)必須加潤(rùn)滑脂以減少磨損。</p><p><b>　　九、調(diào)繩聯(lián)鎖裝置：</b></p><p>　　該裝置用于調(diào)繩時(shí)發(fā)出信號(hào)，告訴司機(jī)離合器“合上”或“離開”位置，以及和液

30、壓站安全閥聯(lián)鎖。</p><p><b>　　§2.2 工作原理</b></p><p>　　如圖2-1所示，在主機(jī)也就是井筒的兩端，一端是電機(jī)，一端是機(jī)械深度指示器，本設(shè)計(jì)采用牌坊式深度指示器。牌坊式深度指示器的結(jié)構(gòu)：由四條支柱、兩條絲杠、兩個(gè)圓盤及數(shù)對(duì)齒輪、蝸輪、蝸桿等組成。其中電機(jī)為主軸提供動(dòng)力，礦井提升機(jī)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由牌坊式深度指示器傳動(dòng)裝置經(jīng)過(guò)

31、齒輪對(duì)傳給絲杠，使兩根直絲杠相反方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)兩左旋轉(zhuǎn)梯形螺母一上一下作相反的直線運(yùn)動(dòng)，分別代表主井和副井的位置，運(yùn)行同時(shí)可發(fā)送位置信號(hào).</p><p><b>　　`</b></p><p>　　圖2-1 提升機(jī)機(jī)械原理示意</p><p>　　與電機(jī)相連的有轉(zhuǎn)子控制柜和高壓換向柜，它們分別接收來(lái)自主令控制柜和制動(dòng)電源柜的控制信號(hào)。轉(zhuǎn)子控制

32、柜通過(guò)串-切電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，高壓換向柜實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制。</p><p>　　操作臺(tái)通過(guò)人為或程序控制主令柜。</p><p>　　在輔助控制系統(tǒng)中，來(lái)自主令控制柜的信號(hào)控制液壓站和潤(rùn)滑站的工作，保證提升機(jī)有效可靠的運(yùn)行。</p><p>　　第3章 串電阻調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　§3.1 串電阻調(diào)速系統(tǒng)原理</p

33、><p>　　提升機(jī)的主電動(dòng)機(jī)采用繞線型異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)其轉(zhuǎn)子軸上的滑環(huán)，向轉(zhuǎn)子繞組回路接入電阻，以便進(jìn)行起動(dòng)和調(diào)速。對(duì)電控系統(tǒng)進(jìn)行局部的修改、完善，根據(jù)我國(guó)國(guó)情，按照可靠性系統(tǒng)工程的原理，對(duì)現(xiàn)有的提升電控系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析、評(píng)價(jià)，盡量采用國(guó)內(nèi)外的新技術(shù)成果，形成一套較為完整的改造方案及適用的換代產(chǎn)品。根據(jù)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)條件，對(duì)繞線異步電機(jī)串電阻的調(diào)速部分的電路，采用無(wú)觸點(diǎn)的PLC系統(tǒng)代替原有觸點(diǎn)的繼電器邏輯控制系統(tǒng)，提高

34、系統(tǒng)的安全性及可靠性，充分利用PLC的多種功能，進(jìn)一步改善控制性能，防止控制系統(tǒng)的內(nèi)外部干擾。使提升控制系統(tǒng)的速度圖達(dá)到如圖3-1所示的理想狀態(tài)。</p><p>　　圖3-1 理想速度[2]</p><p>　　三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為（3-1）式： n=60f/p(1-s) (3-1) 從上式可見，

35、改變供電頻率f、電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)p及轉(zhuǎn)差率s均可達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。從調(diào)速的本質(zhì)來(lái)看，不同的調(diào)速方式無(wú)非是改變交流電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)兩種。 </p><p>　　礦井提升機(jī)是轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。為確保有足夠的拉力，串電阻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速是指電機(jī)高速、低速時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩一樣大，即高速時(shí)輸出功率大，低速時(shí)輸出功率小。恒轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)是，不管電機(jī)的轉(zhuǎn)速快還是慢，其轉(zhuǎn)矩不變。 從調(diào)速時(shí)的能耗觀點(diǎn)來(lái)看，

36、有高效調(diào)速方法與低效調(diào)速方法兩種：高效調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)差率不變，因此無(wú)轉(zhuǎn)差損耗，如多速電動(dòng)機(jī)、變頻調(diào)速以及能將轉(zhuǎn)差損耗回收的調(diào)速方法（如串級(jí)調(diào)速等）。有轉(zhuǎn)差損耗的調(diào)速方法屬低效調(diào)速，如轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法，能量就損耗在轉(zhuǎn)子回路中；一般來(lái)說(shuō)轉(zhuǎn)差損耗隨調(diào)速范圍擴(kuò)大而增加，如果調(diào)速范圍不大，能量損耗是很小的。 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率加大，電動(dòng)機(jī)在較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行。串入的電阻越大，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越低。此方法設(shè)備簡(jiǎn)單，控

37、制方便，但轉(zhuǎn)差功率以發(fā)熱的形式消耗在電阻上。屬有級(jí)調(diào)速，機(jī)械特性較軟。</p><p>　　§3.2 串電阻調(diào)速程序</p><p>　　因?yàn)槔^電器工作于高壓狀態(tài)，觸點(diǎn)閉合時(shí)會(huì)有高壓電弧產(chǎn)生，因此需要做消弧處理，串電阻調(diào)速消弧處理程序如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 串電阻調(diào)速消弧程序</p><p>　　圖3-3為串

38、電阻調(diào)速程序：</p><p>　　圖3-3串電阻調(diào)速程序</p><p>　　第4章 提升機(jī)電控系統(tǒng)構(gòu)成</p><p><b>　　§4.1 引言</b></p><p>　　提升機(jī)電控系統(tǒng)可簡(jiǎn)單地劃分為：控制系統(tǒng)（主控系統(tǒng)、輔控系統(tǒng)）、調(diào)速控制系統(tǒng)（調(diào)速系統(tǒng)、供電系統(tǒng)）、監(jiān)控系統(tǒng)（上位機(jī)、操作臺(tái)），提升機(jī)

39、電控系統(tǒng)構(gòu)成如圖4-1所示。</p><p>　　圖4-1 提升機(jī)電控系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　主控系統(tǒng)主要是指完成提升機(jī)從加速、等速、減速、爬行到停車整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的開關(guān)邏輯控制及其必要的保護(hù)并與其他子系統(tǒng)交換信號(hào)共同完成對(duì)提升機(jī)整機(jī)有效控制的系統(tǒng)。</p><p>　　輔控系統(tǒng)是指各路供電電源、控制回路的接口以及輔機(jī)系統(tǒng)的控制部分。對(duì)傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制系

40、統(tǒng)而言，還包括可調(diào)閘速度閉環(huán)環(huán)節(jié)、動(dòng)力（低頻）制動(dòng)速度閉環(huán)環(huán)節(jié)（對(duì)交流提升機(jī)電控而言）、包絡(luò)線速度保護(hù)環(huán)節(jié)和測(cè)速環(huán)節(jié)等。</p><p>　　調(diào)速系統(tǒng)是指根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)最終對(duì)提升機(jī)的主拖動(dòng)電機(jī)進(jìn)行起停、加速、減速、穩(wěn)速運(yùn)行控制的系統(tǒng)。</p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)是指對(duì)電控系統(tǒng)關(guān)鍵部件，包括提升機(jī)信號(hào)系統(tǒng)工作情況、提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)、參量的曲線、以及司機(jī)操作的正確性

41、進(jìn)行監(jiān)控和顯示，并進(jìn)行必要的記錄以備需要查閱之需的系統(tǒng)。</p><p>　　操作臺(tái)是電控系統(tǒng)的人機(jī)界面，擔(dān)負(fù)著對(duì)提升機(jī)進(jìn)行集中控制、監(jiān)視、參量信號(hào)顯示的重任。</p><p>　　因該控制線路大體可分為主回路、測(cè)速回路、安全回路、調(diào)繩閉鎖回路、控制回路、可調(diào)閘控制回路、減速階段過(guò)速保護(hù)控制回路、動(dòng)力制動(dòng)控制回路、自整角機(jī)深度指示器回路和輔助回路等10個(gè)部分，現(xiàn)分述主回路、測(cè)速回路、安全回

42、路和控制回路。</p><p><b>　　§4.2 主回路</b></p><p>　　主回路用于供給提升電動(dòng)機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)失壓、過(guò)流保護(hù)，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。主回路由高壓開關(guān)柜、高壓換向器的常開觸頭、動(dòng)力制動(dòng)接觸器的常開主觸頭、動(dòng)力制動(dòng)電源裝置、提升電動(dòng)機(jī)、電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻、加速接觸器的常開主觸頭和裝在司機(jī)操作臺(tái)上的指示電流表和電壓表等組成。地面變電所送

43、來(lái)的二路6KV電源，一路工作，一路備用，經(jīng)高壓開關(guān)柜的隔離開關(guān)GLK、油開關(guān)、高壓換向器線路接觸器的主觸頭、正向(或反向)接觸器后到主電機(jī)的定子。在高壓開關(guān)柜內(nèi)還設(shè)有電壓互感器YH，失壓脫扣線圈SYQ，電流互感器LH和過(guò)流脫扣線圈GL，用于失壓或過(guò)流保護(hù)。在SYQ線圈回路中還串聯(lián)接有緊急停車開關(guān)和換向器室欄柵門閉鎖開關(guān)。用以人為的產(chǎn)生安全制動(dòng)。當(dāng)人員進(jìn)入高壓換向器室時(shí)欄柵門閉鎖開關(guān)起安全閉鎖作用。在LH回路中串入三相電流繼電器，它有三個(gè)

44、電流線圈，用來(lái)反映啟動(dòng)過(guò)程中電動(dòng)機(jī)定子電流的變化，與時(shí)間繼電器1sJ～10sJ配合，共同調(diào)節(jié)啟動(dòng)過(guò)程中的速度，實(shí)現(xiàn)以電流為主時(shí)間為輔的自動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程。</p><p>　　高壓換向器由XLC、ZC、FC等三組接觸器組成，用以改變主電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。正轉(zhuǎn)時(shí)，XLC、ZC工作，反轉(zhuǎn)時(shí)XLC、FC工作。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路接有外加金屬電阻和加速晶閘管，用來(lái)獲得電動(dòng)不同的人工特性。&l

45、t;/p><p><b>　　§4.3 測(cè)速回路</b></p><p>　　測(cè)速回路就是把提升機(jī)的實(shí)際速度測(cè)量出來(lái)并轉(zhuǎn)化為電量，以供給速度回路和一些以速度為函數(shù)的電器控制元件。</p><p>　　在傳統(tǒng)的提升機(jī)控制中，速度信號(hào)的獲得都來(lái)源于測(cè)速發(fā)電機(jī)，為模擬信號(hào)量。在PLC控制系統(tǒng)中為了增強(qiáng)系統(tǒng)的保護(hù)功能，我們通過(guò)計(jì)數(shù)模塊計(jì)算提升機(jī)運(yùn)

46、行速度。我們知道計(jì)數(shù)模塊對(duì)位置脈沖的計(jì)數(shù)值代表了容器在井筒中的位置。不同時(shí)刻測(cè)得的脈沖差值即為位置變量△S，而△S與時(shí)刻的變量△T之比即為速度?；谶@一原理，利用PLC具有軟件可設(shè)置中斷功能，通過(guò)中斷程序來(lái)測(cè)速。</p><p>　　在測(cè)速回路中，有光電編碼器，它與提升機(jī)主軸相連。卷筒旋轉(zhuǎn)一周，光電編碼器也旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生固定數(shù)量的脈沖列: A， A-， B， B-。其中一組A， B脈沖信號(hào)作為提升機(jī)深度控制的輸入

47、信號(hào)。對(duì)光電編碼器輸出的脈沖計(jì)數(shù)可產(chǎn)生三個(gè)功能：1)通過(guò)旋轉(zhuǎn)脈沖的累加值可確定提升容器在井筒中的行程；2）脈沖A， B之間相差90°電角度，通過(guò)判斷其相位差的正負(fù)，可以確定提升機(jī)滾筒的旋轉(zhuǎn)方向；3）通過(guò)測(cè)量旋轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)脈沖的頻率，可確定實(shí)際提升速度 [3]。</p><p>　　回路中還有低速繼電器。它主要用于低速爬行。當(dāng)提升機(jī)速度減小至繼電器釋放值時(shí)，它可以使高壓換向器二次給電，提升機(jī)再次加速，當(dāng)速度升高

48、至其的吸合值時(shí)，它又使高壓換向器(接觸器)斷電，切斷電源而減速，由此實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)爬行。</p><p>　　另外，3個(gè)速度繼電器，其觸頭分別接于加速接觸器回路，以便在動(dòng)力制動(dòng)時(shí)按速度原則節(jié)轉(zhuǎn)子電阻。為了使提升重物時(shí)動(dòng)力制動(dòng)減速和下放重物時(shí)動(dòng)力制動(dòng)加速，切換速度均能在特性曲線的臨界值附近。 </p><p><b>　　§4.4 安全回路</b></p>

49、;<p>　　安全回路用于防止和避免提升機(jī)發(fā)生意外事故。安全回路中串有很多保護(hù)觸頭，當(dāng)提升機(jī)工作不正常時(shí)，其中任一個(gè)觸頭打開，就產(chǎn)生安全制動(dòng)。</p><p>　　主要包括通過(guò)軟件和硬件設(shè)置的有關(guān)提升機(jī)連鎖保護(hù)的各種重故障點(diǎn)，發(fā)生重故障時(shí)，具有對(duì)故障種類記憶功能。排除故障后，用故障復(fù)位按鈕復(fù)位，安全保護(hù)由以下幾部分組成：</p><p>　　1）主令控制器手柄零位聯(lián)鎖 當(dāng)

50、主令手柄處于中間零位時(shí)，零位繼電器閉合允許安全回路接通。當(dāng)安全回路斷電后，主令手柄必須回到零位，安全回路才允許重新接通。</p><p>　　2）工作閘制動(dòng)手柄聯(lián)鎖限位開關(guān) 當(dāng)工作閘手柄在全抱閘位置時(shí)，其限位開關(guān)的常開觸點(diǎn)閉合，允許安全回路接通。</p><p>　　3）測(cè)速斷線保護(hù) 當(dāng)主測(cè)速機(jī)損壞或斷線時(shí)，PLC判斷后實(shí)現(xiàn)安全保護(hù)功能。</p><p>　

51、　4）高壓掉電保護(hù) 當(dāng)高壓開關(guān)柜合閘時(shí)FK觸點(diǎn)閉合。當(dāng)由于短路、過(guò)負(fù)荷、欠壓、失壓、司機(jī)人為緊急停車等原因而掉電時(shí)，斷開安全回路。</p><p>　　5）制動(dòng)油壓高保護(hù) 液壓制動(dòng)油壓超過(guò)要求時(shí)，電接點(diǎn)壓力表上觸點(diǎn)閉合，相應(yīng)繼電器得電后斷開安全回路。</p><p>　　6)錯(cuò)向保護(hù) 當(dāng)提升機(jī)運(yùn)行方向與預(yù)選方向不同時(shí)，PLC判斷后安全回路斷開。</p><p

52、>　　7）等速超速 當(dāng)提升機(jī)運(yùn)行速度超過(guò)最大速度的15%時(shí)，PLC判斷后斷開安全回路。</p><p>　　8）PLC輸出安全制動(dòng)繼電器 當(dāng)PLC判斷系統(tǒng)發(fā)生重故障時(shí)（PLC內(nèi)安全回路斷開時(shí)），相應(yīng)繼電器失電，安全回路斷開。</p><p>　　9）減速過(guò)速保護(hù) 減速過(guò)程中，若提升機(jī)運(yùn)行超速，安全回路斷開。</p><p>　　10）過(guò)卷開關(guān) 過(guò)卷

53、開關(guān)分別裝在深度指示器和井架上，當(dāng)提升容器超出正常停車位0.5米時(shí)，相應(yīng)的過(guò)卷開關(guān)動(dòng)作，安全回路斷開。</p><p>　　11）過(guò)卷復(fù)位開關(guān) 當(dāng)提升容器過(guò)卷后，若繼續(xù)開車，應(yīng)根據(jù)容器的過(guò)卷方向選擇過(guò)卷復(fù)位開關(guān)的位置，安全回路方能重新接通，提升機(jī)只能向過(guò)卷的反方向開車。待過(guò)卷故障解除后，過(guò)卷復(fù)位開關(guān)重新扳回工作位置。</p><p>　　另外還有斷軸保護(hù)、彈簧疲勞，閘瓦磨損開關(guān)、松繩保護(hù)

54、、制動(dòng)電源保護(hù)、調(diào)繩聯(lián)鎖等保護(hù)。</p><p><b>　　§4.5 控制回路</b></p><p>　　采用單相220V交流電源，由一接觸器的常開觸頭控制通斷。安全接觸器和加速接觸器的線圈都設(shè)置相交流電源靠近零線一側(cè)，這可保證某些接點(diǎn)或?qū)Ь€絕緣損壞對(duì)地短路時(shí)，安全接觸器立即斷電，進(jìn)行安全制動(dòng)。時(shí)間繼電器均采用直流220V?？刂苹芈钒ㄐ盘?hào)回路、電機(jī)正反

55、轉(zhuǎn)回路、動(dòng)力制動(dòng)接觸器回路、低頻制動(dòng)接觸器回路、轉(zhuǎn)子電阻控制回路。</p><p>　　§4.5.1 信號(hào)回路</p><p>　　提升機(jī)的信號(hào)主要來(lái)自光電編碼器、井筒磁開關(guān)、深度指示。</p><p>　　其中光電編碼器和深度指示器分別在4.3節(jié)和2.1節(jié)介紹過(guò)，因此不再贅述。</p><p>　　井筒磁開關(guān)用于對(duì)位置信號(hào)進(jìn)行校正

56、。兩個(gè)提升容器上分別裝上磁鐵，在井筒接近減速區(qū)域的位置上裝上磁開關(guān)。當(dāng)容器1和容器2向上通過(guò)各自井筒磁開關(guān)時(shí)，發(fā)出深度指示信號(hào)，對(duì)脈沖計(jì)數(shù)值各進(jìn)行一次校正，即用預(yù)置數(shù)取代計(jì)數(shù)模塊中原有的計(jì)數(shù)脈沖累加值，是減速階段的計(jì)數(shù)值更加準(zhǔn)確可靠。</p><p>　　通過(guò)軟件編程，PLC將計(jì)數(shù)值同預(yù)置值進(jìn)行比較，從而設(shè)置各種位置點(diǎn)，如：減速點(diǎn)、二級(jí)制動(dòng)解除點(diǎn)、精針投入點(diǎn)、2m/s限速點(diǎn)、各水平停車點(diǎn)等。在提升機(jī)的運(yùn)行過(guò)程中，

57、PLC發(fā)出不同的位置信號(hào)，并根據(jù)提升工藝完成相應(yīng)的操作控制。</p><p>　　§4.5.2 電機(jī)正反轉(zhuǎn)回路</p><p>　　正反轉(zhuǎn)換向回路由正反轉(zhuǎn)換向接觸器線圈和線路接觸器線圈各保護(hù)元件的接點(diǎn)、方向繼電器接點(diǎn)以及兩個(gè)選擇方向的主令控制器觸頭組成，用以安全地實(shí)現(xiàn)接通或斷開提升主電動(dòng)機(jī)的電源，并改變其旋轉(zhuǎn)方向，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)爬行等。電機(jī)正反轉(zhuǎn)回路有自動(dòng)換向回路和手動(dòng)換向回路。自動(dòng)換

58、向回路用于自動(dòng)化提升。在本控制線路中，自動(dòng)換向回路不能進(jìn)行自動(dòng)換向和自動(dòng)啟動(dòng)，只能自動(dòng)控制正反轉(zhuǎn)接觸器到停車位置時(shí)切斷電源，并防止司機(jī)因操作方向錯(cuò)誤可能造成的過(guò)卷事故。自動(dòng)換向回路中，有兩個(gè)方向繼電器，它受裝于井架上的終點(diǎn)開關(guān)控制。當(dāng)提升機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)終了時(shí)，容器碰撞，其常閉觸頭打開，常開觸頭閉合。手動(dòng)正反轉(zhuǎn)回路中，常開觸頭閉合，提升機(jī)只能正轉(zhuǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)閉鎖。反方向運(yùn)行時(shí)，情況相同。無(wú)論正反轉(zhuǎn)時(shí)，即使司機(jī)誤操作也保證不會(huì)發(fā)生事故。</

59、p><p>　　§4.5.3 制動(dòng)回路</p><p>　　制動(dòng)回路主要包括可調(diào)閘控制以及二級(jí)制動(dòng)控制。</p><p>　　在通常工作狀態(tài)下，可調(diào)閘控制用于保證司機(jī)根據(jù)需要時(shí)調(diào)整工作制動(dòng)油壓以調(diào)整制動(dòng)器的制動(dòng)力，達(dá)到控制提升機(jī)速度的目的。當(dāng)提升容器處于減速階段時(shí)，可調(diào)閘限速控制自動(dòng)投入以保證提升機(jī)安全減速?？烧{(diào)閘控制主要有兩部分組成：一是可調(diào)閘邏輯控制，確定

60、是否敞閘；二是可調(diào)閘油壓控制，確定敞閘大小。</p><p>　　二級(jí)制動(dòng)是指當(dāng)提升機(jī)發(fā)生事故進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，使制動(dòng)油壓很快降到預(yù)先調(diào)定的某一數(shù)值，經(jīng)過(guò)延時(shí)后，制動(dòng)器的油壓迅速回到零，使提升系統(tǒng)處于全制動(dòng)狀態(tài)，即停車狀態(tài)。當(dāng)提升容器接近井口（或井底）某一位置時(shí)，若發(fā)生安全事故，提升機(jī)只能實(shí)行一級(jí)制動(dòng)，使制動(dòng)器的油壓迅速回到零，提升系統(tǒng)立即處于全制動(dòng)狀態(tài)。解除二級(jí)制動(dòng)是根據(jù)提升容器的位置而設(shè)定的。二級(jí)制動(dòng)解除距離可

61、通過(guò)調(diào)整井筒開關(guān)位置而定。</p><p>　　§4.5.4 轉(zhuǎn)子電阻控制回路</p><p>　　轉(zhuǎn)子控制回路由三相電流繼電器，時(shí)間繼電器，中間繼電器，主令控制器觸頭等組成。電流繼電器有三個(gè)電流線圈，用來(lái)反映啟動(dòng)過(guò)程中定子電流的變化，它的常開接點(diǎn)與時(shí)間繼電器配合，共同調(diào)節(jié)啟動(dòng)過(guò)程中的速度，用以實(shí)現(xiàn)以電流為主附加時(shí)間校正為原則的自動(dòng)或手動(dòng)控制。在預(yù)備級(jí)電阻上，電動(dòng)機(jī)定子電流很小，

62、繼電器不動(dòng)作，因此，預(yù)備級(jí)電阻的切除是按時(shí)間原則切除的。16個(gè)中間繼電器，用以控制轉(zhuǎn)子電阻的切除和接入。在加速階段它受lSJ～10SJ時(shí)間繼電器的觸頭以及主令控制器觸頭的控制，可以實(shí)現(xiàn)以電流為主附加延時(shí)以及人工控制的加速過(guò)程。線圈回路中還有常開觸頭，這些觸頭起閉鎖作用，實(shí)現(xiàn)順序切除電阻。當(dāng)電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，再將電阻依次加入到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩下降，得到一定的減速度。1SJ～10SJ為時(shí)間繼電器，用以控制加速接觸器lZJ～10ZJ

63、的延時(shí)，時(shí)間繼電器受電流繼電器常開觸頭控制，在啟動(dòng)過(guò)程中，只有當(dāng)啟動(dòng)電流降到電流繼電器整定和釋放值時(shí)其觸頭才能打開，延時(shí)繼電器才能斷開，經(jīng)整定時(shí)限后控制中間繼電器，若啟動(dòng)電流沒(méi)有降到規(guī)定的釋放值，電流繼電器觸頭仍然閉合，相應(yīng)的加速接觸器就無(wú)法切除電阻，防止了因切換電阻過(guò)早而造成</p><p><b>　　§4.6 監(jiān)控系統(tǒng)</b></p><p>　　&#

64、167;4.6.1 上位機(jī)</p><p><b>　　1.簡(jiǎn)介</b></p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展以及PLC功能的增強(qiáng)和網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，越來(lái)越多的需要得到提升機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的具實(shí)際參數(shù)、工作狀態(tài)、運(yùn)行故障顯示等具體、直觀的表現(xiàn)形式，因此出現(xiàn)了不同種類的人機(jī)交互界面管理計(jì)算機(jī)站，集中管理系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，在工程上稱為工程管理計(jì)算機(jī)站，簡(jiǎn)稱為上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。</p

65、><p>　　一般地，上位機(jī)與過(guò)程控制機(jī)（一臺(tái)或多臺(tái)PLC）構(gòu)成一個(gè)分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，如下圖所示：</p><p>　　2.監(jiān)控系統(tǒng)配置與組成</p><p>　　提升機(jī)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，選用工控機(jī)與PLC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊：利用自行開發(fā)設(shè)計(jì)的監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多畫面監(jiān)控，已達(dá)到監(jiān)控目的。</p><p>　　1)在電控系統(tǒng)內(nèi)配置通訊單元，用通訊電纜將其

66、連接到工控機(jī)的通訊端口上。</p><p>　　2)在司機(jī)操作室內(nèi)配置工控機(jī)，工控機(jī)內(nèi)裝入監(jiān)控軟件。</p><p>　　圖4-2 上位機(jī)的一般構(gòu)成</p><p><b>　　3.主要監(jiān)控畫面</b></p><p>　　監(jiān)控系統(tǒng)形成后，可根據(jù)需要，隨時(shí)切換當(dāng)前工作畫面。主要監(jiān)控畫面有：系統(tǒng)概貌，提升機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)

67、時(shí)運(yùn)行速度，安全回路，提升信號(hào)，液壓站電磁閥工作狀態(tài)等等。</p><p>　　§4.6.2 操作臺(tái)</p><p>　　操作臺(tái)上有兩個(gè)手把，在司機(jī)左邊的叫制動(dòng)手把，在司機(jī)右邊的叫操縱手把，其作用是操縱主電流啟動(dòng)、停止、正反向轉(zhuǎn)等用。 斜面操縱臺(tái)的斜面上裝有兩個(gè)油壓表，12個(gè)訊號(hào)燈及五個(gè)電表，平面右側(cè)裝6個(gè)主令開關(guān)，在操縱臺(tái)底部右側(cè)裝有一個(gè)腳踏開關(guān)，當(dāng)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生緊急故障時(shí)，

68、踩下此開關(guān)，切斷高壓電網(wǎng)，使主電機(jī)脫離高壓電網(wǎng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。</p><p>　　第5章 PLC 操作主控系統(tǒng)原理及應(yīng)用</p><p>　　可編程控制器（PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算、操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用設(shè)計(jì)。它采用可編程序控制的存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)并進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算數(shù)邏輯運(yùn)算等操作指令，通過(guò)數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出來(lái)控制各機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程。具有程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單

69、，通用性強(qiáng)，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高的技術(shù)特點(diǎn)。</p><p>　　可編程控制器PLC主要由電源、CPU、通訊單元、高速計(jì)數(shù)單元、模擬量I/O單元、數(shù)字量I/O單元等硬件組成。</p><p>　　下面對(duì)可編程邏輯控制器的各主要單元進(jìn)行簡(jiǎn)介。</p><p>　　§5.1 PLC系統(tǒng)組成</p><p>　　主控PLC系統(tǒng)由電源、C

70、PU、通訊單元、高速計(jì)數(shù)單元、模擬量I/O單元、數(shù)字量I/O單元等硬件組成。裝在主控柜內(nèi)。</p><p>　　帶有輔控PLC的電控系統(tǒng)，輔控PLC系統(tǒng)由電源、CPU、通訊單元、高速計(jì)數(shù)單元、基本I/O單元等硬件組成。裝在操作臺(tái)內(nèi)。</p><p>　　§5.2 各單元基本特點(diǎn)</p><p>　　1）電源單元：電源輸入電壓100~240V AC.為PLC

71、提供總線電源及基本電源。</p><p>　　2）CPU單元：CPU單元為PLC的核心，包括有存儲(chǔ)器接口，編程接口等，是程序設(shè)計(jì)的載體。其上插入的存儲(chǔ)器模塊用鋰電池保持RAM的內(nèi)容：PLC可在其上設(shè)置為程序執(zhí)行“STOP”或“RUN”方式。其中“STOP”方式：不掃描程序，禁止輸出（信號(hào)狀態(tài)為“0”），可對(duì)PLC編程或修改程序?！癛UN”方式：循環(huán)處理程序，讀進(jìn)輸入狀態(tài)，允許輸出（信號(hào)狀態(tài)為“1”）。</p

72、><p>　　3）數(shù)字量輸入單元：由現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程來(lái)的數(shù)字量信號(hào)用24VDC電壓等級(jí)輸入。每個(gè)輸入均采用光電隔離。輸入信號(hào)狀態(tài)變化時(shí)，PLC上有對(duì)應(yīng)的燈光信號(hào)顯示。數(shù)字量I/O單元將這些開關(guān)量信號(hào)轉(zhuǎn)化為PLC能夠處理的數(shù)字量，作為控制條件參與程序的運(yùn)行。</p><p>　　4）數(shù)字量輸入單元：來(lái)自過(guò)程的信號(hào)送入PLC后，PLC進(jìn)行運(yùn)算和控制并將運(yùn)算結(jié)果通過(guò)輸出接點(diǎn)送給執(zhí)行器。輸出信號(hào)狀態(tài)變化時(shí)，P

73、LC上有對(duì)應(yīng)的燈光指示。輸出形式有三種：繼電器輸出、可控硅輸出、晶體管輸出。</p><p>　　5) 模擬量輸入單元：模擬量輸入單元將現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程來(lái)的模擬信號(hào)（電壓或電流信號(hào)）采集進(jìn)來(lái)，轉(zhuǎn)化為PLC能夠處理的數(shù)字量，作為控制條件參與程序的運(yùn)行。</p><p>　　6）模擬量輸出單元：PLC進(jìn)運(yùn)算結(jié)果（數(shù)字量）通過(guò)模擬輸出單元轉(zhuǎn)化為現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程能夠執(zhí)行的模擬信號(hào)（電壓或電流信號(hào)）。</p&

74、gt;<p><b>　　7）高速計(jì)數(shù)單元：</b></p><p>　　選用高速計(jì)數(shù)單元對(duì)來(lái)自過(guò)程的脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和監(jiān)控，指示提升容器的實(shí)際位置，發(fā)送位置信號(hào)，對(duì)提升機(jī)進(jìn)行行程監(jiān)視和位置閉環(huán)控制。</p><p>　　高速計(jì)數(shù)單元具有計(jì)數(shù)速度快（計(jì)數(shù)頻率可達(dá)50KHZ以上）和計(jì)數(shù)范圍大（32位計(jì)數(shù)器）等優(yōu)點(diǎn)。它可完成高速計(jì)數(shù)器和PLC基本單元之間的雙

75、向信息傳遞，CPU可以接收來(lái)自計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)值，也可以控制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)方式。</p><p>　　在提升機(jī)主軸上安裝和卷筒同步轉(zhuǎn)動(dòng)的光電編碼器，將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成兩路相互交錯(cuò)90°電角度的脈沖信號(hào)送入高速計(jì)數(shù)模塊。這兩路信號(hào)可以防止運(yùn)行過(guò)程中的誤計(jì)數(shù)現(xiàn)象，提高了計(jì)數(shù)的精度和可靠性。</p><p>　　PLC根據(jù)計(jì)數(shù)單元的計(jì)數(shù)值可以確定一些位置點(diǎn)，如減速點(diǎn)、精針投入點(diǎn)、二級(jí)自動(dòng)解除

76、點(diǎn)、停車點(diǎn)、過(guò)卷保護(hù)點(diǎn)等。這樣，包括主機(jī)設(shè)備中的監(jiān)控器發(fā)出的位置信號(hào)，井筒及井架開關(guān)發(fā)出的位置信號(hào)，電控系統(tǒng)具有了對(duì)位置信號(hào)的三重保護(hù)功能。</p><p>　　8）通訊單元：PLC通訊單元用于PLC多個(gè)CPU間的聯(lián)網(wǎng)。多個(gè)CPU通過(guò)通訊單元構(gòu)成各式各樣的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)。不僅可以使系統(tǒng)變得簡(jiǎn)潔，增強(qiáng)抗干擾性能，也可大幅度降低施工成本，并且便于系統(tǒng)的管理。 </p><p>　　第6章 技術(shù)經(jīng)

77、濟(jì)性分析</p><p>　　TKD-NT單繩纏繞式礦井提升機(jī)采用串電阻調(diào)速，利用繼電器-接觸器構(gòu)成邏輯控制裝置。對(duì)于繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點(diǎn)：設(shè)備體積大，可靠性差，動(dòng)作速度慢，功能少，難于實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制。繼電接觸器控制系統(tǒng)雖有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，使設(shè)備連線復(fù)雜，且觸點(diǎn)在開閉時(shí)易受電弧的損害，壽命短，系統(tǒng)可靠性差。特別是由于它是靠硬連線邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο笮枰?/p>

78、變時(shí)，原有的接線和控制盤(柜)就要更換，所以通用性和靈活性較差。通過(guò)繼電器-接觸器去切除電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻，使電動(dòng)機(jī)不能勻速運(yùn)行，對(duì)啟動(dòng)階段電能損耗較大，當(dāng)要求頻繁啟動(dòng)或不同運(yùn)行速度的多水平時(shí)就更為不經(jīng)濟(jì)。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，往往產(chǎn)生4—7倍額定電流的起動(dòng)電流。由接觸器或斷路器來(lái)控制，電器的觸頭則能承受起動(dòng)電流的接通和分?jǐn)嗫己?，即使是可頻繁操作的接觸器也會(huì)引起觸頭磨損加劇，以致?lián)p壞電器，也會(huì)產(chǎn)生電流沖擊使電網(wǎng)電壓的波動(dòng)加大并導(dǎo)致畸變。而PLC采用

79、微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來(lái)完成，大部分繼電器和繁雜的連線被軟件程序所取代，故壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高。因此，采用PLC控制減少系統(tǒng)的故障率和維修率，提高</p><p>　　目前，在中國(guó)市場(chǎng)上最具競(jìng)爭(zhēng)力的西門子公司、三菱公司、歐姆龍公司、AB公司所推出的PLC均為從小到大全系列的產(chǎn)品，可以滿足各種各樣的要求。三菱中型PLC領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有極豐富的指令集，具有強(qiáng)大的多種集成功能和實(shí)時(shí)特性，其

80、性能價(jià)格比非常高，所以它在各行各業(yè)中的應(yīng)用得到迅速推廣，在規(guī)模不太大的控制領(lǐng)域是較為理想的控制設(shè)備。</p><p>　　PLC可編程控制系統(tǒng)，是目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用提升信號(hào)和操車控制系統(tǒng)一體化，增強(qiáng)了系統(tǒng)在各種作業(yè)條件下控制的可靠性，監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，現(xiàn)場(chǎng)使用的靈活性，提高了提升機(jī)的工作效率。本次設(shè)計(jì)對(duì)礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)的技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了提升機(jī)及提升系統(tǒng)自動(dòng)化運(yùn)行，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。提升

81、系統(tǒng)的安全性有了更可靠的保證，在自動(dòng)化程度，能源節(jié)約，噪聲治理、人財(cái)物節(jié)約等方面取得了顯著效果。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的目的就是運(yùn)用先進(jìn)的控制裝置PLC控制提升機(jī)電控系統(tǒng)調(diào)速的運(yùn)行。提升機(jī)的電控系統(tǒng)是采用“繼電器邏輯”控制，雖然其控制邏輯已經(jīng)比較精練、嚴(yán)密，但由于其邏輯控制部分是由繼電器觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的，故障率較高，而且

82、控制柜布線復(fù)雜，給確定故障范圍，查找故障帶來(lái)較大困難。用PLC來(lái)代替繼電器-接觸器構(gòu)成的邏輯控制裝置，既提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，又可以滿足工作現(xiàn)場(chǎng)對(duì)低故障率的要求，并且在滿足使用的情況下，選經(jīng)濟(jì)實(shí)用的型號(hào)。三菱有很強(qiáng)的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力，是使用得最多的產(chǎn)品，控制可靠、價(jià)格較低，性能優(yōu)良，既提高工作質(zhì)量，又取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有程序容量較大、運(yùn)行速度快、編程靈活等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　總體而言，

83、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和對(duì)礦山資源需求的高速增長(zhǎng)，對(duì)礦山生產(chǎn)技術(shù)提出了越來(lái)越高的要求。礦井提升機(jī)作為礦山進(jìn)行生產(chǎn)活動(dòng)的關(guān)鍵設(shè)備之一，其電控技術(shù)的發(fā)展對(duì)促進(jìn)礦井生產(chǎn)效率的提高和安全作業(yè)，無(wú)疑具有極其重大的影響。</p><p>　　我們應(yīng)當(dāng)借鑒國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)思想，結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)測(cè)試技術(shù)的整體發(fā)展水平，基于我們的研究，積極創(chuàng)新，做出更大的貢獻(xiàn)。</p><p>　　相信我國(guó)的礦井提升事業(yè)在實(shí)踐探索

84、與向技術(shù)先進(jìn)國(guó)家學(xué)習(xí)的過(guò)程中一定會(huì)取得長(zhǎng)足發(fā)展!</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　四年前，我懷著對(duì)渴望、向往與期待踏入校園。四年后，“文以治國(guó)、工以立國(guó)、商以富國(guó)”的信念，讓我必須滿懷使命、挺起胸膛的說(shuō)：“我們，以及我們正在把握和即將把握的事業(yè)，理應(yīng)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)崛起的脊梁?！泵褡逍枰莆障冗M(jìn)理念、具有國(guó)際視野、熟悉具體環(huán)境的實(shí)戰(zhàn)先鋒；

85、也告訴我，只有不斷經(jīng)歷考驗(yàn)、挫折、甚至失敗，才能逼近我們最終的理想。生于斯時(shí)，長(zhǎng)于斯境，唯有以雙倍的努力、十倍的耐心、百倍的豪情和千倍的執(zhí)著來(lái)完成原賦的使命。</p><p>　　經(jīng)過(guò)了為期幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在王會(huì)良老師的辛勤指導(dǎo)下業(yè)已完成，從設(shè)計(jì)的題目到具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容，都包含著王老師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，也讓我在這次設(shè)計(jì)中學(xué)到了很多理論實(shí)際知識(shí)，使我受益匪淺。在此向?qū)煴硎旧钌畹母兄x和崇高的敬意。本次設(shè)計(jì)的完

86、成也凝聚了系里各位專業(yè)老師細(xì)心的教誨和指點(diǎn)，以及身邊同學(xué)對(duì)我的信心和幫助，也是他們的支持和幫助，才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文工作順利完成，在此向各位老師及同學(xué)表示由衷的謝意。</p><p>　　感謝我的爸爸媽媽，焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯謝意

87、！ 同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過(guò)我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 楊興瑤．電動(dòng)機(jī)調(diào)速的原理及系統(tǒng)[M]．水利電力出版社，2004．</p><p>　　[2] 盧燕．

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