论文总字数：15738字

摘 要

矿井提升机在矿山安全控制系统中具有重要作用，承担着运输矿石、物料、人员和其他的任务。传统的矿井提升机变频调速控制系统主要采用的继电器-接触器进行控制，这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等众多缺点。针对于这种情况采用PLC与变频器相结合的控制方案对原来电控系统来进行改造，提高整个电控系统的安全可靠性和控制精度以及调速性能。因此，对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是对于国内外相关行业专家学者来说的一个热门的研究课题。本文把变频器和可编程序控制器应用于提升机控制系统上，并且在可行性方面进行了较深入透彻的研究。事实表明，采用此控制系统，可以使得提升机工作可靠、使用方便，同时还具有动态显示的功能，节能效果明显。

关 键 词： 变频调速，矿井提升机，矢量控制，PLC（可编程控制器）

Abstract：Mine hoist is plays an important role in mine safety control system, bear the transport ore, materials, personnel, and other tasks. Traditional mine hoist mainly adopts frequency control of motor speed control system of relay - contactor to control, this type of hoist is usually in motor concatenated additional resistance in the rotor loop start and speed control. This control system is poor reliability, complicated operation, high failure rate, power consumption, low efficiency, many shortcomings. For this kind of situation by adopting the combination of PLC and frequency converter control scheme, the modification of the original electric control system for improving the safety of the electric control system reliability and control precision and high performance. Therefore, the study of mine hoist control system has a practical significance, is also for related industries at home and abroad experts and scholars of a hot research topic. In this paper, the application of frequency converter and PLC in the elevator control system, and the feasibility of an in-depth study. Facts show that this control system, can make the hoist work reliable, easy to use, at the same time also has the function of the dynamic display, energy saving effect is obvious.

Keywords：frequency control of motor speed， mine hoist,vector control，PLC (programmable logic controller)

目 录

1 绪论 5

1.1 课题概述 5

1.2 国内外矿井提升机研究现状与发展趋势 5

1.2.1 国外矿井提升机的现状 5

1.2.2 国内矿井提升机的发展 5

1.3 本文内容及研究意义 6

1.3.1 研究内容 6

1.3.2 课题研究意义 7

2 矿井提升机系统 9

2.1 提升系统简介 9

2.2 提升机电动机运行方式 10

2.3 提升机的速度图和力图 10

2.4 矿井提升机控制单元基本原理 12

3 PLC系统 13

3.1 PLC简介 13

3.2 PLC的基本结构 13

3.3 PLC的工作原理 14

3.4 PLC的编程语言 16

3.5 PLC的性能指标 17

3.6 梯形图的编程规则 17

4 变频器 18

4.1 变频器介绍 18

4.2 变频器的结构 18

4.3 调速的基本方法 18

4.4 变频调速基本原理 19

5 总体设计 21

5.1 控制系统要求 21

5.2 系统流程框图 21

5.3 控制系统总体设计 22

5.4 系统硬件部分设计 24

5.4.1 系统主电路图 24

5.4.2 PLC与变频器的外围接线图 24

5.4.3 系统控制电路图 25

5.4.4 控制系统外部接线图 26

5.4.5 模拟输出信号规格图 27

5.5 系统软件部分设计 28

5.5.1　系统的软件设计 28

5.5.2 梯形图 28

结论 35

参考文献 36

致谢 37

1 绪论

1.1 课题概述

矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械，在煤炭、黑色金属、有色金属、化工、非金属等矿井的斜井、竖井中应用广泛，是运送矿物和人员的重要工具。提升机在煤炭生产中主要负责运送矿石、煤炭、下放材料、升降人员和设备的任务，是沟通井上与井下的唯一桥梁，被称为“矿井咽喉”。提升机的电力传动特性十分复杂，电动机正反向运作非常频繁，处于负荷运转和电动、制动不断地转换的状态中是很平常的事情。所有的提升机首要保障就是安全，矿山的生产效率和提升机在主井中的性能有直接关系，同时运送人员的副井，如果提升机性能不稳定，往往造成机毁人亡的严重后果。提升机运行的安全系数关乎着矿井的生产能力、矿山的经济效益，更重要的是工作人员宝贵的生命。因此，研制安全稳定高效的提升机是采矿业的重要步骤。

1.2 国内外矿井提升机研究现状与发展趋势

矿井提升装置是采矿业的重要设备，随着科学技术的进步和矿井生产现代化要求的不断提高，人们能更加深入的认识到提升机的工作特性，提升机的硬件设施和软件设施也逐步趋于完善，各种新的控制系统、新工艺正逐步在矿井提升设备中广泛应用。其中较突出的是微电子技术、模拟技术、微电脑技术在提升机控制中的应用已成为必然的发展趋势。

1.2.1 国外矿井提升机的现状

在最近的三十年中，国外提升机得到了飞速的发展，主要表现在机械部分和电气部分，这两者互相促进，互相提高。最初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，后来出现的提升机是直流电动机悬臂安装直接传动的较之之前性能较好和后出现的直流慢速电动机也较之之前性能更好。在科技飞速发展的现代，新技术尤其重要。提升机设备与电气传动系统的日新月异，融入了先进的技术，尤其是计算机技术。国外在上世纪七十年代就已经在提升机控制系统中应用了PLC技术。上世纪八十年代初，提升机的管理和监视领域又融入了先进的计算机技术。在PLC中应用计算机技术，把提升机的安全性、可靠性、自动化水平提升到了一个新的高度，并提供了新的、现代化的管理和监视手段。

1.2.2 国内矿井提升机的发展

目前，我国超过百分之九十的矿井提升机都是采用单机容量1千千瓦以下的传统的交流异步电机来实现拖动，这种传统的提升机大多采用的转子串电阻调速，通常是由接触器—继电器构成的逻辑控制装置。这中间由发电机组—电动机供电的占绝大多数，剩下的少部分使用晶闸管整流传动(SCR-M)。传统的交流拖动的系统有很多的不足：能耗大，调速的性能差，控制的精度低，落后的给定的方式，安全保护差，监测环节薄弱，安全可靠性差，维修步骤复杂，并且能耗大。

目前，国内拥有行程控制水平比较低的提升机，速度给定环节主要有两种，分别是：机械式行程是给定的和时间是给定的，然而应用了计算机技术的新型提升机的行程监控以及保护与研究还依然在探索阶段。“九五”期间我国生产的全数字的直流提升机已经成为了煤矿提升机的首要选用机型，它主要采用的是计算机技术，使得提升机的安全保护系统更加的完善。但是到目前为止，采用智能控制装置来实现高性能的行程控制系统的成套装置还未出现。目前，我国的矿井提升机，急待解决的课题就是实现高精度行程控制和实现安全可靠的制动控制系统。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：15738字