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1、 摘 要 矿井提升机 是矿山重要设备,肩 负着矿石、材 料、人员运输 责任。传统的矿山机械 和电气控制 系统采用绕组转子串联电阻 调速,控制电 路复杂、效率低、能耗 大等缺点。所以提升 控制系统的研究 具有重要 的现实意义。 本文针对当 前矿井提升机 电控系统的现 状，在可编程序 控制器(PLC)和变频器的基 础上，研究并设 计了一套可靠性 高、控制性能良 好的矿井提升机控制 系统。分 析了PLC和变频 器的性能特点 并进行选型，论 文根据矿用提升机的 运行特性要求，对变 频器和PLC进行 选型，最终选定 西门子公司的S7-200 PLC 和ABB公司的ACS800 变频器。对系统的软、 硬件
2、进行设计，最后进行系 统集成和调 试,选用MCGS组 态软件 来完成矿井提 升机控制系统的上位监控。关键词 矿井提 升机 变频器 PLC MCGSABSTRACTMine hoist is the most important equipment in mines, is shouldering the ore, materials, personnel transportation liability. Traditional mine mechanical and electrical control system adopts winding rotor series resistanc
3、e speed control, poor control circuit is complex, high performance, high failure rate, power consumption, low efficiency of faults, so the mine hoist control system Research has practical significance.This article in view of the current status of mine mechanical and electrical control system, the pr
4、ogrammable controller (PLC) and frequency converter, on the basis of research and design a set of high reliability, good control performance of mine hoist control system. Analyzes the performance characteristics of PLC and frequency converter and selection, the paper according to the requirements of
5、 the mine hoist running characteristics, the selection of frequency converter and PLC, finally selected Siemens S7-200 PLC and ABB ACS800 inverter. The system hardware and software design, finally carries on the system integration and debugging, use the MCGS configuration software to complete the up
6、per monitoring of mine hoist control system.Key words Mine hoist Inverter PLC MCGS目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 引言11.2 国内外研究现状11.2.1国外提 升机的研究现状21.2.2国内提升机的研究现状31.3系统技术要求31.4提升机电气传动系统速度图41.5方案比较6第2章 矿井提升机及其电气控制系统72.1矿井提升机种类72.2矿井提升机主要组成部分及其作用72.3变频调速基本原理9第3章 提升机控制系统硬件设计103.1 变频器选择103.2 确定合理的经济速度103.3
7、提升机滚筒直径的确定123.4 提升机的最大静张力计算133.5 电动机功率的估算133.6 估算电动机转速143.7 加速度和减速度的确定153.8 设备选型173.8.1 断路器选择193.8.2 隔离开关选择203.8.3 熔断器选择203.8.4 输入电抗器设计213.8.5 接触器选择243.8.6 制动电阻选择253.8.7 PLC选型273.8.8 触摸屏选型283.8.9 深度指示器系统选择283.8.10 角编码器选择29第4章 提升机控制系统软件设计314.1 PLC软件设计314.1.1 主程序及注释324.1.2 故障子程序及注释404.1.3 逆变子程序及注释464.
8、2 MCGS触摸屏软件设计504.2.1 MCGS嵌入版组态软件的主要功能504.2.2 矿井提升机运行监控画面514.2.3 矿井提升机报警记录画面524.2.4 矿井提升机数据修改画面53结 论54致 谢55参考文献56附 录.57ContentsAbstract ( in Chinese )IAbstract ( in English )IIChapter 1 Introduction11.1 Introduction11.2 Research status at home and abroad11.2.1 The foreign research situation of the el
9、evator21.2.2 The research status of domestic elevator31.3 System technical requirements31.4 Speed electric drive system in figure41.5 Scheme comparison6Chapter 2 mine hoist and electrical control system72.1 Mine hoist type72.2 Mine hoist the main component and its effects72.3 Basic principle of freq
10、uency control of motor speed9Chapter 3 hoist control system hardware design103.1 Inverter choose103.2 To determine the reasonable economic speed103.3 Determine the diameter of the hoist drum123.4 Hoist the maximum static tension calculation133.5 Motor power estimation133.6 Estimate the motor speed14
11、3.7 The determination of acceleration and deceleration153.8 The original selection173.8.1 Circuit breaker selection193.8.2 Isolating switch choice203.8.3 Fuse choice203.8.4 Enter the reactor design213.8.5 Contactor selection243.8.6 The brake resistance selection253.8.7 The PLC type selection273.8.8
12、Touch screen selection283.8.9 Depth indicator system choice283.8.10 Angle encoder options29Chapter 4 Elevator control system software design314.1 The PLC software design314.1.1 The main program and comments314.1.2 Fault subroutine and annotations394.1.3 Inverter subroutine and comments454.2 The MCGS
13、 touch screen software design494.2.1 The main function of configuration software MCGS embedded version494.2.2 Mine hoist running monitoring picture504.2.3 Mine hoist alarm record514.2.4 Mine hoist data change52Conclusion.54Extend Thanks to55Reference56Appendix57I第1章 绪 论1.1 引言矿井提升机 的任务是提升或 下放矿物和 材料、升
14、降工作 人员和设备，它是煤矿生 产的关键设备 之一，是运输井上 和井下货物及人 员的枢纽。矿井提升系统 的组成主要包括 :提升容器、 滚筒、钢丝绳 、减速器、井架、拖动电机、电控 设备以及制 动装置等 几个部分。整个 煤矿的生产能 力和经济效益取决于提 升机的电控系统 是否安全可 靠，因为它 直接影响 到井下工作人员的生命安全。目前，发 达国家的矿井 提升机电控 技术己经全面 实现了全 数字控制，而国内绝 大多数矿井提升 机的电控系统还是采用 效率低下、安全隐 患多的继电器一 接触器控制技术， 严重影响着我 国矿山产业的健 康发展，所以需要对 矿井提升机 进行大规模技 术改造和更新。在设计矿井 提 升机时，总是把安全性、 可靠性放 在首要位 置。就其本质而 言，提升机电 控系统的高可靠性 主要表现在两个方面:一是 电控装置本身质量好 ，故障率低；二是 电控系统出 现故障后应 能根据故障 性质及时进行保护，并能 对故障内容进 行记忆和显示，以便 能迅速排除。1.2 国内外研究现状由于矿井提 升机对电控系 统的安全性、可靠性和调 速性能的要 求
