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1、黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要为了缩短矿工上下井的路途时间，减轻矿工上下井的体能消耗，并且针对部分地区煤矿因斜井巷道比较窄，索道长度在500米左右，最大倾角为15，地势环境比较差以及起重运输不便等原因，不能使用双向无极循环运行模式，而需采用单向循环运行模式。实现其具有运行安全可靠、人员上下方便、随到随行、不需等待、一次性投入低、动力消耗小、操作简单、便于维护、工作人员少和运送效率高等特点。于是本设计采用PLC系统控制，并在控制系统中加入一氧化碳传感器、甲烷传感器、紧急停车装置、过摆保护开关等元件进行设计，设计出满足要求的猴车控制系统，对架空乘人装置、PLC、气体传感器进行选型和计算，解决实
2、际使用中容易出现的问题，根据系统要求设计出能满足控制要求的控制电路、流程图以及控制程序，并达成预期目标。关键词：猴车；PLC；斜井；单向运行；起重运输ABSTRACTIn order to shorten the journey time miners fluctuation Wells, and reduce the miners fluctuation Wells physique consume, and in order for some part of inclined coal roadway is narrow in somewhere, the maximum Angle in
3、 about 500m for 15, hypsography environment is poorer, and lifting transportation inconvenient and so on, cannot use two-way non-polar circular running mode, and the need to adopt one-way cycle operating mode. So this design adopts PLC control system and the control system by adding carbon monoxide
4、sensors, methane sensors, emergency mobile forces stop apparatus, over pendulum protect switch and other components pendulum design designed to meet the requirements of the sitting-like-a monkey control system, overhead Equipment, PLC, gas sensors for selection and calculation easy to use in solving
5、 practical problems depending on system requirements designed to meet the control requirements of the control circuit, flowchat and control program reach target.Keywords: Sitting-like-a monkey; PLC; Inclined; One-way operation; Hoisting and conveying II黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 设计背景及其
6、意义11.2国内外研究现状11.3 设计研究内容2第2章 课题的提出及方案论证32.1 架空乘人装置结构组成32.2系统的控制要求32.3控制系统的方案选择42.4猴车控制系统52.4.1架空乘人装置电控系统52.4.2系统的基本结构52.5本章小结6第3章 控制系统的硬件设计73.1 PLC的选型73.2 驱动装置的选型83.2.1 电机的选择83.2.2 制动器的选择123.2.3 减速机的选型133.3 气体传感器的选型143.3.1 一氧化碳传感器的选型143.3.2甲烷传感器的选型153.4 FP1 A/D 转换单元173.5 PLC电气控制线路203.6 PLC控制I/O分配223
7、.7本章小结24第4章软件设计254.1 控制系统程序流程图设计254.2 控制系统程序梯形图设计254.3 本章小结29结论30参考文献31致谢32附录：程序梯形图33第1章 绪 论1.1 设计背景及其意义 随着矿井的大型化发展和开采深度的增加，如何既能减少人员下井的体力消耗，又能安全舒适地运送人员，是广大煤矿工作者一直致力研究的一项工作。猴车以其安全性而得到各矿物局的支持，跟过去的罐笼车相比，它投资少，使用简单。地下矿用架空索道（俗称猴车）为矿山长距离安全快速地运输人员提供了经济适用的解决方案。其工作原理类似于地面旅游索道，它通过电动机传动到减速机上的摩擦轮作为驱动装置，以架空，无极循环的
8、钢丝绳作为牵引承载，此钢丝绳靠尾轮张紧装置进行张紧和绳长调节，沿途采用绳轮支撑，以维持钢丝绳在托轮间的贴合力；抱索器将乘人抱索器与钢丝绳连接并循环运行，从而实现运送人员的目的。其优势能长期运输，维护工作量较少，这种井下索道运输具有安全实用、运送能力大、动力消耗小、设备简单等优点，深受井下工人的欢迎，大大提高了井下辅助运输的效率。地下矿用架空索道的最新发展方向呈现大运量、高速度、集中控制、稳定安全等特点。具有大运量、连续运输、连续变坡拐弯的特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中控制，经济效益十分明显。地下矿用架空索道也是煤矿乘人装置最为理想的高效连续辅助运输设备，特别是煤矿高产高效现代化的大型
9、矿井，地下矿用架空索道已成为矿井辅助运输机电一体化技术与设备的关键设备。随着高产高效矿井的发展，矿用架空索道各项技术指标有了很大提高。1.2国内外研究现状矿用架空索道在国内一直被作为一个煤矿辅助运输机械装备，传统矿用架空索道在技术上已经基本成熟，产品应用很普遍，由于它只是生产过程中的辅助设备，产品不需要很高的科技含量就能满足要求，国内厂家所生产的产品已经能够满足生产中的要求，其中绝大部分驱动方式为机械传动，液压驱动方式使用的不多，从2009 年开始，才有部分厂家生产液压驱动方式的矿用架空索道，这是因为液压驱动投资大、技术含量高、难以维修，而在全国范围内我国的液压传动技术水平较低，难以占领高端产
10、品市场。在国外，架空乘人装置技术水平比较高，他们采用比较先进的液压驱动技术，系统采用悬挂式无极 绳连续运转的工作方式，用于各类煤矿井下随时快运送人员。动力源采用全液压驱动，运输系统无论是高速还是低速均可实现等加速启动以及电动机的无负荷启动，对其他电力设备影响小。运行速度调节方便、液压驱动的功率控制准确、系统无过载运行，因无需增加电动机备用功率而节能、运行特性软，无冲击。驱动部件与泵站分开布置，而液压驱动所具备的高功率密度的特点，使得设备的动力部件体积小、重量轻，占用空间小，非常适应煤矿井下的小断面巷道以及起重运输不便的场合布置、安装和维修。油箱采用全封闭增压构造以及多道过滤元件和完善的保护装置
11、，杜绝了油的泄漏和故障率。整机性能稳定、工作可靠且寿命长。由于液压减速机体积小且没有倾斜角度的限制，驱动部安装时无倾角要求且不需要挑顶，对巷道的适应行更强，安装施工量小、钢丝绳使用寿命长。液压驱动方式可以同时满足高速和低速两种形式的运行，高速运行时无需配备变频装置。因此，以PLC 为主体构成的煤矿井下的小断面巷道，矿井地势环境比较差以及起重运输不便的场合控制系统，尤其是对我国多煤矿的省市地区来说，其具有广阔的应用前景和明显的经济效益。1.3 设计研究内容 本次研究的主要内容是基于PLC 控制一台驱动电机运行的煤矿运人猴车控制系统，该控制系统主要由PLC、显示器、气体传感器等组成。本次研究的目标
12、是对煤矿安全性和猴车的使用性给予提升，减少工人上下班的时间，使系统的稳定性和节能效果进一步提高，故障报警及故障排除及时迅速。根据系统要求，设计出满足要求的猴车控制系统，对架空乘人装置、PLC、气体传感器进行选型和计算，解决实际使用中容易出现的问题，根据系统要求设计出能满足控制要求的控制电路、流程图以及控制程序。第2章 课题的提出及方案论证2.1 架空乘人装置结构组成架空乘人装置主要由驱动部分、乘人部分、托绳部分、尾轮部分、张紧部分以及电控系统组成（如下图2.1）。本文主要是针对猴车电控系统的设计图2.1 斜井架空乘人装置的组成框图2.2系统的控制要求猴车作为一个煤矿辅助运输机械装备，在国内绝大
13、部分驱动方式为机械传动，液压驱动方式使用的不多，并且主要应用在巷道比较空旷的场合；而在国外大多采用比较先进的液压驱动技术，并且非常适应煤矿井下的小断面巷道以及起重运输不便的场合。减少矿井工作人员上下班时间是该控制系统的第一个目的，经济实用和安全是本设计的另外一个目的。而本系统拟解决国内现在存在的这一不足，以减少工人的上下班时间，为企业带来一定的经济利益，具有一定的实用性，为该控制系统的第一个目的。保证工人的生命和财产安全是本设计的另一个目的。 系统控制要求实现的功能如下：（1） 猴车控制系统启动要求 在井上和井下分别设有操作台，当在井上有人需上车时，井上操作人员按下正转启动按钮，制动器松闸，系
14、统发出3声预警信号用以提示乘客猴车即将启动，注意安全；另外一个作用是作为与井下操作台上的工作人员之间的一种通信信号：告知矿井下的操作人员此时井上有人上车，若井下有人需上车，此时必须等待，只到所有上车的人都到达井下时，方可上车；同理若是在井下的操作人员按下反转启动按钮，则若井上有人需上车时，此时必须等待，只到所有上车的人都到达井上时，方可上车。当第3声预警时，猴车启动开始运行，5秒后播放MP3。如果在井上（井下）所有矿工都已上车并在不过载的情况下时，控制台操作人员调节减速机调速开关，使电机加速运转，达到节能、减少乘坐时间的目的；若有乘车者下车，调节减速机调速开关，使电机减速运转。若过载，则重锤上
15、升到达上限限定高度，触动钢丝绳张紧保护开关动作，架空乘人索道自动停车。（2）系统停车 正常停车：转换开关置于停止位置，设备进入停机状态，任何设备不能启动。（3）完善的系统保护、报警功能。全程紧急停车保护：在架空乘人装置的沿线装有紧急停车拉线开关间隔80米1 个，并由钢丝绳连接起来。当巷道内有紧急情况时，在沿线的任意一个地方拉动该钢丝绳，相应的急停拉线开关将给控制系统一个急停信号，架空乘人装置将自动停止运行，同时显示窗将显示触动此开关的相应位置。乘人吊椅摇摆保护：间隔80m安装一个，此开关是用于防止吊椅过摆而设置的保护装置。当吊椅过摆到一定高度时，车触动此开关动作，候车自动停车。同时显示窗将显示触动此开关的相应位置。 煤矿安全报警系统：当矿井内的一氧化碳（CO）和甲烷（CH4）的气体浓度高于安全标准浓度时， 由CO传感器和CH4 传感器给控制系统一个井内有毒气体超标的信号，使电机反转，使猴车返回矿井地面并发出警报。越位保护。机头、机尾越位保护：机头和机尾分别有越位行程开关，当矿工乘坐吊椅上井或下井进入机头或机尾的禁止部位点时，由越位保护装置给控制系统一个越位的信号，系统自动停机并发出故障报警声，同时显示窗口显示相应的故障。 制动器动作保护：制动器与电机在电气上为互锁保护，主
