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1、1毕毕 业业 设设 计计 （论文）（论文） 说说 明明 书书设计题目：设计题目：数控技术在矿井提升机系统中的应用数控技术在矿井提升机系统中的应用专业专业函函 授授 站：站： 新汶矿业职工大学新汶矿业职工大学 班级：班级： 10 自动化控制专业自动化控制专业 设设 计计 人：人： 李昆仑李昆仑 山东科技大学继续教育学院山东科技大学继续教育学院年年 月月 日日2山山 东东 科科 技技 大大 学学 继续教育毕业设计任务书继续教育毕业设计任务书发给 自动化控制 专业 10 级 班学生 李昆仑 一、毕业设计题目： 数控技术在矿井提升机系统中的应用 二、设 计 专 题： 数控提升机的电控系统 三、设计原始
2、资料： SIMATIC STEP7 系统编程软件和 6RA70 调试软件 提升机的控制模型 四、设计应解决下列各主要问题: 1、建立了提升机的控制模型 2、对提升机驱动系统控制及应用 五、设计说明书应附有下列图纸： 1、 副井高压配电图 2、副井液压站原理图 六、命题发出日期： 设计应完成日期： 设计指导人（签章）： 系 主 任（签章）： 院 长（签章）： 3指导教师对毕业设计的评语指导教师对毕业设计的评语指导教师（签章：） 年 月 日4特特 邀邀 评评 阅阅 人人 意意 见见评阅人（签章：） 职 称（签章：） 年 月 日5答辩（考试）委员会鉴定意见答辩（考试）委员会鉴定意见答辩（考 试）成绩
3、： 鉴 定 意 见： 主 任（签章：） 副主任（签章：） 年 月 日6摘 要本文在分析矿井提升直流传动全数字控制技术的基础上，建立了提升机的控制模型，确定了直流提升系统的整体控制方案，进一步研究了部分子系统的功能开发，设计了整套硬件电路，开发了整套控制系统软件，根据现场使用状况条件进行了运行调试。重点对提升控制工艺的研究开发，使用 SIMATIC STEP7 系统编程软件和 6RA70 调试软件，运用提升系统控制基本原理，建立了实验开发模型，达到了对提升机驱动系统控制及应用。研究、开发一套由高压开关柜、整流变压器、电枢整流柜、司机控制台、PLC 柜、辅助柜、低压配电柜、上位监视机、高速直流电动
4、机组成的 TSA 型全数字自动化副井提升电控系统。数控提升机的电控系统主要包括主控、驱动控制、监控、井筒信号、制动控制、人机对话、显示、硬件安全回路及其它子系统等硬件和软件。关键词：关键词： 数字化 ；现场总线 ；提升机 ；电控系统 ；直流传动7目录目录1 绪 论8 1.1 矿井提升直流传动全数字控制技术研究的必要性和研究意义 81.2 矿井提升直流传动全数字控制技术研究现状及发展前景81.3 本文主要研究内容92 矿井提升直流传动理论分析102.1 直流传动系统概述102.2 直流传动系统的调速方案112.3 矿井提升机电气传动装置112.4 电气传动的计算机控制133 数控化提升机系统开发
5、设8计143.1 系统功能设计143.2 硬件总体设计213.3 系统软件设计234 数控化提升机电控系统在煤矿的运用274.1 副井概述274.2 改造研发内容274.3 主要经济技术指标、项目最终目标304.4 研究、开发或实施技术路线305 数控化提升机系统运行效果32致致 谢谢93333参参 考考 文文 献献34341 绪 论1.1 矿井提升直流传动全数字控制技术研究的必要性和研究意义 目前我国提升机设备的制造和技术水平远远落后于世界提升机的发展水平，无论在硬件还是软件上都有较大差距。国内提升机电控系统设备技术水平较国外还有较大差距。数字化电控设备虽然已有部分产品，但尚未实现系列化、系
6、统化、规模化。在提升机数控技术上仍处于学习发展阶段，多为消化吸收国外的成熟技术，技术相对较简单的软硬件已能够设计编制，但一些关键软件技术如驱动控制等尚未有较大突破若使用还需购买，生产的较高档电控设备的硬件多为国外公司的成熟产品。国内产品尚未达到国外八十年代末的技术水平。德国 SIEMENS（西门子）公司和瑞典 ABB 公司是世界提升机电控设备生产领域的两大主要公司，代表了提升机电控技术和装备的世界先进水平。他们均生产系列化的提升机直流和交流驱动数据化电控设备，德国 SIEMENS（西门子）公司的代表产品为 SIMATIC S5 系列（用于主控、制动控制、井筒信号等）和 SIMADYN D 系列
7、（用于驱动控制和监控） ；瑞典 ABB 公司代表产品为 MASTER PIECE 系列（用于主控和监控） 、PRIDE 系列（用于直流驱动控制）和 TCDC 系列（用于交交变频交流驱动控制） 。对应于硬件设备，两公司开发了适应不同系统要求的模块化、系列化、易读、易编的专用程序软件。该系统不仅可用于煤炭、冶金行业的提升机系统，还可广泛应用于有驱动控制的领域及许多过程控制需要的场合，不仅可以成套使用，还可以根据实际情况使用某些系统，前景十分广阔，国外进口设备不仅价格高，而且技术服务和配件购置不方便；国内数控设备有取代国外数控设备的趋势。对提高我国提升机等领域的技术水平和经济效益具有重要意义。101
8、.2 矿井提升直流传动全数字控制技术研究现状及发展前景提升机是承担矿山人员和物料提升任务的关键生产设备，是矿山井上下联系的咽喉，是矿井中技术含量最高的设备之一，也是实现矿井生产和效益目标的保证。80 年代 PLC 在工业领域已成熟使用，数字化驱动技术在 80 年代末 90 年代初形成，随着数控技术的产生与发展，以及 PLC 产品在提升机领域的应用。世界先进的提升机已实现电控系统的全数字化控制，硬件和软件都有成熟的、系列化的产品。如美国 GE 公司。提升机的主控系统、驱动控制系统、监控系统、制动控制系统、井筒信号系统、定量控制、井筒通讯等已完全实现数控化。德国 SIEMENS（西门子）公司和瑞典
9、 ABB 公司是世界提升机电控设备生产领域的两大主要公司，代表了提升机电控技术和装备的世界先进水平。我国提升机大部分使用模拟控制，模拟提升机的主控系统采用继电器控制，触点多，接线复杂，故障率高，维护困难；驱动控制系统采用直流发电机组拖动，无功电耗较大；保护系统、监控系统等的信号采集采用机械传动、分离元件处理。随着数控技术进入中国，中国也进行了数控化的产品开发研制，并且逐渐的应用到了提升机领域，国内如大中院校、企业院所正在做数字化提升机电控系统的集成开发尝试。但由于资金投入少，人力、技术力量不强，并且由于国际矿山领域经济的不景气，整个系统的成熟性没有再上一个台阶，目前应用在提升机领域的国内的数控
10、产品存在下列问题：1） 、驱动控制产品不成熟，功能不够强大，可靠性还需要提高；2） 、对提升控制工艺没有深入的研究，缺乏提升控制与维护的经验，产品适应性不强；3)、在硬件配置上，存在安全性差，系统可靠性需要探讨，不能完全满足提升控制的需要。考虑当今数控技术的发展，紧密结合提升机控制工艺的需要，我们认为当今先进的数字化提升机应具有以下特点：1)、在驱动控制上，矿井提升机直流拖动与交流拖动相比，调速性能好，不需附加其它拖动装置，随着驱动控制产品的成熟，完全能够实现全数字化控制，大大增加了系统的可靠性与控制精度。与此相比，交流控制产品不够成熟，存在造价高、不易维护的特点；2） 、在整个系统的配置上，应
