基于变频器的矿井提升机-毕业论文]

《基于变频器的矿井提升机-毕业论文]》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于变频器的矿井提升机-毕业论文]（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、I 摘 要 矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉，是矿山最重要的关键设备，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，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，也是国内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

2、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，成功实现了交流电动机大范围的无级平滑调速，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，在整个调速范围内均有很高的效 率，节能效果明显。采用变频器对异步电动机进行调速控制，由于使用方便、可靠性 高并且经济效益显著，所以得到广泛应用。因此，应用变频器对矿井提升机的控制系 统进行改造，将成为历史的必然趋势。 关键词：矿井提升机，

3、PLC，变频调速，控制系统 II ABSTRACT The mine elevator is entitled 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 vi

4、tal to elevator. The traditional shaft hoist control 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, hi

5、gh fault rate, large energywasting and low efficiency. 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 pro

6、grammable logical controller, the controller of mine 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 o

7、f elevator 18. Frequency conversion is developed as a new automatic control technology in recent years, which is used to change the power frequency of the controlled objects, it successfully achieve the speed step less adjusting of the Ac motor in a large scope, and it can make the motor be always i

8、n the best state according to the load conditions at any time. It has very high efficiency and the energy-saving effect is obvious in the whole range of speed. Adopting inverter speed to control the asynchronous motors is widely used because of it is convenient, high reliability and the economic ben

9、efit is remarkable. Therefore, adopting inverter to reform the control system of shaft hoist will become the inevitable trend of history. KEY WORDS：shaft hoist, PLC, frequency conversion, control system I 目 录 第 1 章 绪 论1 1.1 国内外矿井提升机研究现状与发展趋势.1 1.1.1 国外矿井提升机的现状1 1.1.2 国内提升机的现状与发展趋向2 1.2 本文研究意义及内容.2 1

10、.2.1 研究意义3 1.2.2 研究内容3 第第 2 章章 系统工艺流程及控制要求系统工艺流程及控制要求4 2.1 矿井提升机系统简介.4 2.2 提升机电动机运行方式.5 2.3 提升机的速度要求及受力情况.5 2.3.1 提升机的速度要求5 2.3.2 提升机的受力情况6 2.4 矿井提升机的电气传动方案.8 第 3 章 系统控制方案设计11 3.1 控制单元基本原理.11 3.2 控制系统总体设计.12 3.3 可编程控制器（PLC）介绍14 3.3.1 PLC 的基本特点 14 3.3.2 PLC 的基本结构 15 3.3.3 PLC 的工作原理 15 3.3.4 可编程控制器的编程

11、语言16 3.4 变频器介绍.17 3.4.1 变频调速基本原理17 3.4.2 变频器按中间直流环节方式分类19 第 4 章 控制系统硬件设计21 4.1 引言.21 4.2 提升机电控系统变频器选择.22 4.3 变频控制部分设计.21 4.3.1 变频调速主控系统设计21 4.3.2 变频器外部电路设计21 4.4 PLC 控制部分设计21 4.4.1 基本控制功能21 4.4.2 位置检测电路21 4.5 硬件调速控制系统保护措施.21 4.6 小结.21 II 第 5 章 控制系统软件设计28 5.1 控制程序流程图.28 5.2 系统控制程序梯形图.29 第 6 章 人机交互界面3

12、1 6.1 触摸屏概述.31 6.2 触摸屏在工业控制中的应用.31 6.3 PWS3261 触屏简介.32 6.4 触摸屏在矿井提升机控制系统中的应用.32 第 7 章 结 论34 参考文献35 致 谢37 1 第 1 章 绪 论 1.1 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、微电脑技术在提升机控制中的应用已成为必然的发展。 1.1.1国外矿井提升机的现状 近三

13、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。在提升机机械和电气传动技术

14、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了新的提 高。 矿井提升机对安全性、可靠性和调速性能的特殊要求，使得提升机电控系统的技 术水平在一定程度

15、上代表一个厂或国家的传动控制技术水平17。比较国内外矿用提 升机系统，具体来说国外矿井提升机在电控方面的应用特点有以下几个方面： (1)提升工艺过程微机控制 提升工艺过程大都采用微机控制，由于微机功能强，使用灵活，运算速度快，监 视显示易于实现，并具有诊断功能，这是采用模拟控制无法实现的。 (2)提升行程控制 提升机的控制从本质上说是一个位置控制，要保证提升容器在预定地点准确停车， 要求准确度高，目前可达到2cm。采用微机控制，可通过采集各种传感信号，如转 角脉冲变换、钢丝绳打滑、井筒、滚筒及钢丝绳磨损等信号进行处理，计算出容器准 确的位置而施以控制和保护。一般过程控制用微机作监视，行程控制也

16、采用单独下位 机完成。 2 (3)提升过程监视 提升过程监视与安全回路一样，是现代提升机控制的重要环节。提升过程采用微 机主要完成如下参数的监视：提升过程中各工况参数(如速度、电流)监视；各主要设 备运行状态监视；各传感器(如位置开关、停车开关)信号的监视。使各种故障在出现 之前就得以处理，防止事故的发生，并对各被监视参数进行存储、保留或打印输出， 甚至与上位机联网，合并于矿井监测系统中。 (4)安全回路 安全回路是指提升机在出现机械、电气故障时控制提升机进入安全保护状态的极 为重要的环节。为确保人员和设备的安全，对不同故障一般采用不同的处理方法12。 安全回路极为重要，它是保护的最后环节之一。 1.1.2 国内提升机的现状与发展趋向 目前国内的矿井提升机大多采用以下两种拖动方式： (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19。极少数提升机采用串级调速方法， 其调速范围窄，且投资大。