1、 目 录 1 绪论 .2 1.1 研究的目的及意义.2 1.2 国内外研究现状 2 1.2.1 国外矿井提升机的现状 2 1.2.2 国内提升机的现状与发展趋向 .3 1.3 本文主要工作3 2 系统方案设计 .5 2.1 系统工作原理6 2.2 系统方案结构和组成 .9 3 PLC 控制电路设计 13 3.1 PLC 的选型与端口分配 . 13 3.1.1 西门子 S7-300 型 PLC 14 3.1.2 PLC 的端口分配 19 3.2 PLC 的布线 . 22 3.3 信号检测及显示电路设计 23 3.3.1 指示电路设计 23 3.3.2 编码器借口电路设计 . 24 3.3.3 位
2、置信号检测电路设计 25 4 变频器控制电路设计. 28 4.1 变频器的基本原理. 28 4.2 变频器的选型及外围电路设计 . 30 4.2.1 西门子 MM440 变频器 . 30 4.2.2 变频器的外围电路设计 33 4.3 变频器的参数设置. 33 4.4 制动控制回路 38 5 软件设计 43 5.1 PLC 控制回路程序设计 . 43 5.1.1 主程序流程图 43 5.1.2 S 型速度控制子程序 44 5.1.3 速度及位置检测程序设计 44 1 5.1.4 故障处理子程序 46 5.2 上位机监控系统设计 . 47 结论 51 致谢 52 参考文献 . 53 附录 54
3、2 1 绪论绪论 1.1 研究的目的及意义研究的目的及意义 矿井提升机是煤矿安全生产的关键设备之一，其作用是提升煤炭、矿石，升降人员 和下放物料等，在整个煤矿生产中占有十分重要的地位。矿井提升机安全、可靠、高效、 准确地运行集中体现在其电气控制系统中，电控系统性能的优劣直接影响全矿的安全生 产及矿工生命的安全。 目前国内各大煤矿矿井提升机电控系统的调速方案大多数还是采用继电器接触器 控制的转子串电阻调速，设备陈旧、技术落后。而且这种控制方式还存在以下问题: （1）转子回路串接电阻，消耗电能，造成能源浪费。 （2）电阻分级切换，为有级调速，设备运行不平稳，容易引起电气及机械冲击。 （3）继电器、
4、接触器频繁动作，电弧烧蚀触点，影响接触器使用寿命，维修成本较高。 （4）交流绕线异步电动机的滑环存在接触不良问题，容易引起设备事故。 （5）电动机依靠转子电阻获得的低速，其运行特性较软。 （6）提升容器通过给定的减速点时，由于负载的不同，而将得到不同的减速度，不能 达到稳定的低速爬行，最后导致停车位置不准，不能正常装卸载。 上述问题使提升机运行的可靠性和安全性不能得到有效的保障。因此，需研制更加 安全可靠的控制系统，使提升机运行的可靠性和安全性得到提高。通过在提升机控制系 统中应用计算机控制技术和变频调速技术，对原有提升机控制系统进行升级换代，大大 提高系统运行的可靠性与安全性。可编程控制器(
5、PLC)是目前作为工业控制最理想的机 型，它是采用计算机技术、按照事先编好并储存在计算机内部一段程序来完成设备的操 作控制。采用 PLC 控制，硬件简洁、软件灵活性强、调试方便、维护量小，PLC 技术己 经广泛应用于各种提升机控制，配合一些提升机专用电子模块组成的提升机控制设备， 可控制高压带动力制动或低频制动，单、双机拖动等。 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 1.2.1 国外矿井提升机的现状国外矿井提升机的现状 （1）晶闸管电动机(SCRD)直流低速直联拖动系统 3 其缺点在于：功率因数低，如三相桥平均功率因数只有 0.45 左右；无功冲击大，高 次谐波对电网影响大。 （2）交流变频调
6、速同步机驱动提升系统 这种拖动系统缺点是：必须有专用的变频电源；在恒转矩调速时，低速段电机 的过载倍数有所降低；高次谐波对电网有影响，需在电网上加滤波器等补偿措施加以 缓解。 （3）微机控制在提升机上的应用 从 70 年代开始，随着微机技术的发展，微机控制技术已逐步应用于矿井提升机中。 目前，国外己达到相当成熟的阶段，使整个拖动控制产生一次重大的变革。其应用主要 体现在以下几方面：提升工艺过程微机控制；提升行程控制；提升过程监视； 安全回路；制动系统的控制与监视；全数字化调速控制系统。 1.2.2 国内提升机的现状与发展趋向国内提升机的现状与发展趋向 （1）交流拖动方式 目前我国提升机约 70采用串电阻调速的交流拖动方式。有单绳和多绳两种系列， 大都采用改变转差率 s 的调速方法，在调速中产生大量的转差功率，使大量电能消耗在 转子附加电阻上，导致调速的经济性变差。极少数提升机采用串级调速方法，其调速范 围窄且投资大。 （2）直流拖动方式 我国提升机采用直流拖动有两种系统：直流发电机直流电动机机组(FD)和晶闸 管直流电动机(SCRD)系统。 （3）研
