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1、. . . . 毕业设计（论文）报告 题 目 矿井提升机的电控系统设计 机电工程 院（系）电气工程及其自动化专业 学 号 100616035 学生 指导教师 起讫日期 2014.2.25-2014.4.25 设计地点 . . . 学 位 论 文 独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得井冈山大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了意。 论文作者签名： 日期：
2、年 月 日 学 位 论 文 使 用 授 权 声 明井冈山大学有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的容和纸质论文的容相一致。除在期的论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分容。论文的公布（包括刊登）授权井冈山大学教务处办理。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年月 日 摘 要矿井提升机被称为矿山的咽喉，是生产的关键设备，是地下矿井与外界的唯一通道，肩负着运输矿石、物料、人员等的重要责任。对提升机来说，运行的安全性与可靠性是至关重要的。传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器接触器进行控制，
3、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、效率低等缺点。因此对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是国外相关行业专家学者的一个研究课题。随着计算机和PLC技术的不断发展，采用先进的控制技术改造传统矿山行业的传统控制系统，从而使矿井提升机的控制性能得到极大的改善，其自动化水平、安全性、可靠性都达到了新的高度，并采用现代化的管理和监视手段保障提升机的安全运行，保证矿井提升机可靠、准确地运行，实现矿井提升机的计算机控制。 关键词：矿井提升机，PLC，控制系统ABSTRACTThe mine elevator is en
4、titled as the throat of mine, and it is the most vital equipment in mine. The mine elevator is the only channel to the underground mines, and it is shouldering the transportation of mineral, materials and people. The safety and security is the most vital to elevator. The traditional shaft hoist cont
5、rol system is always controlled by the relaycontactor, and adopts the methods of connect series additional resistant in rotors winding loop to start and adjust speed. The system has many disadvantages such as bad reliability, complicated operation, high fault rate, large energywasting and low effici
6、ency. So, carrying on the research on the shaft hoist control system has realistic meanings, and it is a subject for research by relevant experts and scholars, both at home and abroad too.Along with the development and application of computer and programmable logical controller, the controller of mi
7、ne elevator come forth new visage, the level of automatization and safety and security arrived at the new altitude, and provided a new and modern manage and monitor means. Advanced industry control computer are used to monitor and manage the course of elevator KEY WORDS：shaft hoist, PLC, control sys
8、tem目 录第一章 概述11.1系统设计的目的及意义11.2 矿井提升机的国外发展研究现状21.2.1 国外矿井提升机的现状21.2.2 国提升机的现状与发展趋向21.3设计方案分析及确定41.3.1拖动与调速方案分析41.3.2控制方案分析与确定4第二章 主要元部件的选择92.1可编程控制器（PLC）的选择92.1.1 S7-200系列西门子PLC的基本特点92.2 变频器的选择112.2.1 MM440通用变频器的简介112.2.2 MM440变频器的工作原理及其调速原理122.2.3变频器MM440的控制面板132.2.4 MM440通用变频器的参数设置142.2.5变频器各端子说明15
9、2.3 电动机的选择17第三章 系统硬件设计183.1 矿井提升机控制系统的主回路183.1.1系统主回路原理图183.1.2 PLC与变频器的接线图193.2 变频调速主控电路接线193.3矿井提升机控制系统的控制回路20第四章 系统软件设计234.1提升速度图及分析234.2 控制程序流程图244.3梯形图编制254.3.1 梯形图的编程原则254.3.2 系统梯形图254.4 调试过程304.5系统抗干扰措施30致 32参考文献33第一章 概述1.1系统设计的目的及意义矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉，是矿山最重要的设备，是地下矿井与外界的唯一通道，肩负着运输矿石、物料、人员等的重要责任
10、。对提升机来说，运行的安全性与可靠性是至关重要的。传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器接触器进行控制，这种系统存在着很多的缺点。因此对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是国外相关行业专家学者的一个研究课题。采用新技术、新设备、新工艺来装备煤炭生产的各个环节，以达到减人提效、确保安全生产的目的，是科技兴煤的必由之路。矿井提升设备，其中主要是提升机及其控制和安全设备，也同样要面临着这一必经之路。多年来，矿井提升机及其拖运、安全保护系统等设备的技术水平和安全水平一直是困扰煤炭安全生产和效益提高的重要因素。为改变这一状况，煤炭行业的科研、高效、生产企业和待业主管部门以及行业的科研和生产企业的
11、工程技术人员做了大量的工作，已开发了众多适用的产品和技术，积累了丰富的经验，取得了长足的进步。大家可以看到，目前我国已经可提供多种技术先进、性能可靠、安全性高的矿井提升设备，大多数已在煤矿基建、生产和技术改造等方面获得了成功的应用。随着计算机和PLC技术的不断发展，采用先进的控制技术改造传统矿山行业的传统控制系统，从而使矿井提升机的控制性能得到极大的改善，其自动化水平、安全性、可靠性都达到了新的高度，并采用现代化的管理和监视手段保障提升机的安全运行，保证矿井提升机可靠、准确地运行，实现矿井提升机的计算机控制。变频调速是近年来发展起来的一门新兴的自动控制技术，它利用改变被控对象的电源频率，成功实
12、现了交流电动机大围的无级平滑调速，在运行过程中能随时根据电动机的负载情况，使电机始终处于最佳运行状态，在整个调速围均有很高的效率，节能效果明显。在矿井提升机控制系统设计中，采用变频器和可编程控制器相结合的方法，具有编程简单和控制可靠性高的优点。电力拖动系统中，选用先进的变频传动装置，优化了调速系统的性能，在使用过程中实现了变频调速，换向等功能，使运行更加平稳可靠。适应围广，节能效果更加明显。通过对已改造的提升机设备进行调研以及相关文献的阅读可以看出PLC控制的变频调速提升机有明显的社会效益和经济效益。为保证提升设备无事故，在提升设备有可能出现故障的各个重要环节上，设置双回路系统，并在系统的各个
13、环节上设有各种检测、控制、自诊断以及记录和保护装置(如负载、速度、加减速、产量、运行时间等记录)。1.2 矿井提升机的国外发展研究现状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，人们对提升机工作特性的认识进一步深化，提升设备及拖动控制系统也逐步趋于完善，各种新技术、新工艺逐步应用于矿井提升设备中。特别是模拟技术、微电子技术、微电脑技术在矿井提升机控制中的应用已成为必然的发展。1.2.1 国外矿井提升机的现状矿井提升机作为矿井运输系统的主要运行形势之一，最早起源于英国、美国、德国等一些采煤技术发达的国家，五十年代已经大规模服务于煤炭行业。随着科学技术的发展，
14、近三十年来，国外矿井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。上世纪七十年代德国西门子公司发明矢量控制的交直交变频原理后，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。在提升机机械和电气传动技术飞速发展的同时，电子技术和计算机技术的发展，使提升机的电气控制系统更是日新月异。早在上世纪七十年代，国外就将可编程控制器(PLC)应用于提升机控制。上世纪八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。计算机和PLC的应用，使提升机自动化水平、安全、可靠性都达到了一个新的高度，并提供了新的、现代化的管理、监视手段。特别要强调的是，此时期在国外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，
