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1、.山 东 科 技 大 学本科毕业设计（论文）开题报告题 目 矿井提升机电控系统设计 学 院 名 称 山东科技大学 专业班级 电气工程及其自动化11级5班 学生姓名 高鑫 学 号 201101100307 指 导 教 师 冯开林 填表时间：二一五年四月六日填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。装订在左侧。4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5.开题报告作
2、为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。设计（论文）题目矿井提升机电控系统设计设计（论文）类型（划“”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它 一、 本课题的研究目的和意义提升机作为矿山进行生产活动的关键设备之一， 其电控调速技术的发展对促 进矿井生产效率的提高和安全作业，无疑具有极其重大的影响。历经几十年发展， 我国的矿井提升机电控技术取得了不少的进步，但与美国、德国等世界发达国家 相比，依然存在着很大的差距。目前，发达国家的矿井提升机电控技术已全面实现了全数字控制，而国内绝大多矿井提升机电控系统还是交流串阻调速继电器接触器控制，效率低下，安全隐患多，严重制约着我国矿山产业的健康发
3、展，急需大规模的技术改造和更新。 采用全数字交流提升机电控系统对提升机电控进行设备配置，以满足正常提升 的需要。该系统采用技术先进、性能可靠的原装进口可编程控制器,实现了系统间的相互通讯，适用于矿山竖井，斜井或其他要求提升的场所中，用于绕线式交流 电动机拖动的各种型号的提升机，是改造矿井和新建矿井选型的理想设备，对于提高矿井自动化、安全保障能力，以及矿井现代化管理水平具有十分重要的现实意义。二、 本课题的主要研究内容（提纲） 本课题主要完成矿井提升机电控系统的初步设计，包括主电路结构选择计算、控制方案的确定、动静态计算等。 具体的课题内容有： (1) 总体设计方案的制定：系统整体方案的确定、各
4、模块实现方法的选择、各模块及整个系统的实现框图；(2) 相关硬件电路的设计：矿井提升机主电路的选择与设计，矿井提升机控制电路和保护电路的设计等； (3) 系统中相关参数的计算：根据矿井提升机电控系统的要求进行动静态相关计算以及相关器件的选择。三、 文献综述（国内外研究情况及其发展）1、 国内研究应用情况 目前，我国提升机设备中, 交流提升机数量占大多数,我国绝大部分矿井提升机 (超过 80%)采用传统的交流电控系统并普遍使用 TKD 系统,这种控制系统是采用继电 器有触点的逻辑控制, 以磁放器为核心组成模拟量可调闸闭环调节。几十年来, 这种控制系统由于受元器件水平的限制而存在着缺陷,突出表现在
5、: 使用大量继电器、接触器及其它分离电子元件,故障率高,可靠性差；采用磁放大器做调节控制, 稳定性差, 线性度差,调速精度很难保证；系统安全保护环节不全面, 工作不可靠, 故障显示不直观,分析查找故障难度大；这种电控系统起动和调速换挡过程中电流冲击大；属于有级调速，调速性能差, 机械冲击大。国产提升机安全性、可靠性差，在关键部位上下两井口减速区段没有配套的有效的速度监视装置，就提升机控制 技术而言，依然是陈旧的，和国外相比，我们存在很大的差距。 2、 国外研究情况 近三十年来，国外提升机机械部分和电气部分都得到了飞速的发展，而且两者相互促进，相互提高。起初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系
6、统，后来出现了直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。上世纪七十年代西门子发明矢量控制的交一直一交变频原理后，标志着用同步电动机来代替直流电机 实现调速的技术时代已经到来。1981 年第一台用同步机悬臂传动的提升机在德国 Monopol 矿问世，1988 年由 MAVGHH 和西门子合作制造的机电一体的提升机(习惯 称为内装电机式)在德国Romberg矿诞生了，这是世界上第一台机械和电气融合成一体的同步电机传动提升机。特别要强调的是，此时期在国外一著名的提升机制造公司，如西门子、ABB、ALSTHOM 都利用新的技术和装备，开发或完善了提升机的安全保护和监控装置，使安全保护性能又有
7、了新的提高。 采用可编程逻辑控制器(PLC)的新型电控系统取代传统的继电器逻辑控制系统，代替了原系统中大量的继电器等硬件，改由软件来实现其各项功能，克服了传统电控系统的缺陷，提高了系统的可靠性和稳定性，大大改善了煤矿提升机设备的工作性能。目前该新型控制系统已较成功的应用于矿井提升实践。四、 拟解决的关键问题本课题拟解决的关键问题是控制策略研究，提升机是矿山生产中的关键设备，它属于大转动惯量机-电-液系统，提升机要按所要求的速度图运行， 否则在系统中容易产生大的惯性力，降低机器的寿命，甚至产生脱轨等恶性 事故。控制策略研究就是要通过电液控实时地、准确地使提升机按给定的速度图运行，使控制系统的精度
8、和稳定性满足提升机运行的要求。因此关键是解决提升机控制系统。 应用先进的计算机和 PLC 技术改造传统老旧得矿井提升机控制系统，提高矿井的产量和质量从而在市场竞争中取得优势地位。采用先进的计算机控制系统同时也可以使矿井生产的安全性和可靠性也可以得到有力的保障，同时也可以提高矿山企业的自动化和现代化管理水平。五、 研究思路和方法 根据设计题目的要求，本设计主要分三部分：(1) 总体设计方案的制定；(2) 相关硬件电路的设计；(3) 系统中相关参数的计算。主要方法是对现有的提升机电控系统进行改造设计，提高精度，在更安全的范围内保证矿山生产的顺利进行。设计中充分考虑到保护系统恶劣的使用环境，采用控制
9、功能强大的PLC来代替传统的大型交流接触器，简化了控制线路。在软件中采用提升机电控系统中断模块及故障处理模块，使超速报警更加科学合理。为了更直观的显示提升机的工作状态及故障来源，增加了提升机监视控制系统，通过显示器对整个提升系统进行监控。六、 本课题的进度安排12周:搜集资料，弄清整个设计的原理并划分子模块;34周:参加实习;59周:逐一完成各个子模块儿的设计;1012：完成系统的整体连接，并进行仿真;1314周:进行硬件总体连接，并完成设计报告;1516周: 准备毕业答辩。七、 参考文献 1赵彩霞，PLC技术在矿井提升机电控系统中的应用，科技创新导报，2014年13期2张国庆，矿井提升机PL
10、C电控的应用与思考，山西煤炭，2010(6):152-1563王玉中，基于PLC技术的交流提升机电控系统改造，煤炭科学技术，2005,33(11):40-424矿井提升机故障处理和技术改造编委会.矿井提升机故障处理和技术改造M.北京：机械工业出版社，2006:1-95黄仰金.矿山副井提升机计算机控制系统的设计及应用D.湖南：中南大学，2004.6范狄庆、吴子岳.矿井提升机理想 S 形速度运行曲线的模型研究J.煤矿机械，2006 ,(021).7曹舒春，戴鹏.矿井提升机的行程控制的研究与实现C.第十五届全国煤矿自动化学术年会和中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会学术会议论文集.2005.8Bowye
11、r，J.M.；ChaneyT.；Earll，J.R.；Mine hoists：a study in control，Industry Applications Conference，1997.Thirty-Seeond IAS Annual Meeting，IAS97.，Conference Record of the 1997 IEEE，Volume：3，5-9 Oct.1997 Page(s)：2098-2105 vol.3.9Michael J. Beus and Todd M. Ruff. Development of a Mine Hoist and Ore Pass Research Facility. U.S. DEPARTMENT OF HEALTH AND HUMAN SERVICE. February 1997:1-16.10李敬兆，王清灵.矿井提升机计算机监控系统J.煤炭科学技术，2000，(10)：4-7.指导教师意见指导教师（签名）： 年 月 日所在系（所）意见 负责人（签章）： 年 月 日.
