矿用主井提升机定量装载装置主控系统的设计
提升机作为矿井大型固定设备之一，作为竖井提升矿物和升降人员、材料设备之用。它的主要任务是沿井筒运煤，其性能好坏直接关系到矿山的生产效率和安全性及可靠性，其中定量装载装置是其重要方面。本课题针对某一矿井的工况设计定量装载装置涵盖的控制系统，包括给料系统及运输系统信号传输、数据采集及处理、信号显示及记录，实现煤矿一次性装载运作。本课题采用西门子S7-200 PLC对下位机进行编程控制，而上位机部分选用LabVIEW软件进行界面设计，和实时监测给煤机、皮带机、定量斗等。上位机与下位机之间选用PPI协议，通过RS-232和RS-485进行电缆连接来实现数据的传输。
目录
第一章 绪论 1
1.1本文研究意义和重要性 1
1.1.1研究意义 1
1.1.2重要性 1
1.2主要内容 1
1.3国内外研究现状与趋势 2
1.4主井装卸系统的简介 4
第二章 设计方案选择 6
2.1系统硬件结构方案选择 6
2.2系统软件的选择 7
2.2.1三菱PLC 7
2.2.2西门子PLC 8
2.2.3控制软件选择 10
2.2.4 LabVIEW简介 10
2.2.5组态王的简介 13
2.2.6监控软件选择 13
第三章 理论分析及设计 14
3.1装载系统设计 14
3.1.1西门子S7200简介 14
3.1.2装载系统工作原理 15
3.2 A/D转换模块设计 17
3.2.1 EM231模拟量输入模块简介 17
3.2.2 EM231外部接线 17
3.3串行通信接口 18
3.3.1主机与从机的连接 19
3.3.2通信协议 19
3.3.3通信下位机程序 20
3.4下位机PLC程序的设计 20
第四章 上位机系统的设计 28
4.1上位机系统软件的特点 28
4.2上位机总体设计 29
4.2.1上位机结构设计 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
4.2.2串口通信测试 29
4.3系统的操作界面 30
4.3.1上位机总体界面设计 31
4.3.2重量、速度监测设计 32
全文总结 41
参考文献 42
第一章 绪论
1.1本文研究意义和重要性
1.1.1研究意义
矿井提升机是煤矿运输必不可少的主要的关键的机电设备之一。因此，提升机的电控系统的技术对煤矿的生产能力和每位在井内工作的矿工的生命安全起着直接的关系。所以对电控系统的改进有着更高的要求，加上人们科技的发展对煤矿的矿井提升机的自动化水平、提升能力的要求也相应的提高。调速精度高并且调速性能也要好，还能经常的提升、下放物资和人员，可靠性高，定位准确等，这些都已成为了现今提升机传动系统的要求。
对于矿井提升机的全自动化运行的实现，将会很大的提高了矿井系统的可靠性以及运行效率，还有控制的准确性，尽可能的避免了人为因素的影响，让主提升系统具有了显示故障、自动判断，运行速度的自我调整，后备保护和多重互锁，实现了全自动化、智能化的控制系统。为矿山的调度操作集中化、数据采集离散化、生产管理信息化等综合自动化矿井进一步打下了基础。
1.1.2重要性
矿井提升机是集机、电、液为一体的大型机械，是井底到井口连接的唯一通道，被认为是矿井的“咽喉”。提升机的电力系统非常复杂，电动机不断的正反转，所以经常处于电动与制动的转换中，因此，它的控制系统的安全可靠性与控制性能的好坏会直接影响煤矿的生产和工作者的安全问题。中国传统的矿井提升机采用继电器接触器构成逻辑控制系统，这样的系统更多的接触点，故障也更安全，和可维护性。所以，对提升机进行改进，提高它的安全系数是很有必要的。
1.2主要内容
（1）对工况年产值约150万吨、箕斗每次定量运载16吨的煤矿进行定量装载装置主控系统的设计
（2）设计上位机对整个装载系统进行实时监控
（3）在给煤机、皮带机和箕斗处安装传感器和行程开关，对其进行控制
（4）用PLC编写好下位机的程序，出PLC梯形图和引脚接线图
（5）完成上位机与控制部分的信号连接
1.3国内外研究现状与趋势
从1827年出现了第一台蒸汽提升机起，提升机的历史已经有180多年了。矿井提升机最早是在一些采煤技术比较发达的西方国家发明的，20世纪50年代在煤炭生产中已经得到大规模的运用了。自80年代以来，国外的提升机得到了突飞猛进的发展，在机械和电气部分特别突出。一开始的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，随着技术的不断发展，部分西方发达国家比如德国、瑞典就出现了晶闸管电动机直流低速直联拖动系统。紧随着自动化的发展，微机控制技术慢慢应用到矿井提升机技术中。提升机的工艺过程微机控制、过程监视、安全回路、行程监控等已经达到了非常成熟的阶段。
我国在公元前1100年的时候就有使用辘轳提水和提升重物的记录了，这应该就是现代提升机的始祖了。1953年，我国第一台单绳缠绕式提升机在沃顺重型机器厂制造出了，紧接着几年后，在洛阳矿山机器制造厂我国多绳缠绕式提升机、最大直径2JK6.3、20提升机问世了。
我国提升机多数采用绕线式异步电动机的拖动方式，用在单绳交流提升机的国产电控系统主要有JTKDPC系列、TKDG系列、TKDA系列、TKDNT系列。电控系统用在多绳交流提升机的主要有JKMK/JPC系列、JKMK/JA系列等。
目前，我国大部分的矿井提升机均是采用的单机容量在1000KW以下的交流异步电机来拖动的。这样的拖动系统，它的控制装置主要由继电器、接触器组成，为了实现对电机的调速一般都是通过串、切转子回路中的附加电阻，但是它存在着很多的缺点：①速度控制差，调速范围有限并且调速性能不好。②电能损耗过大在电机启动时，工作效率低并且对电机的冲击也很大。③在电机低速运转时，它的转动波动较大。
随着计算机技术和电子技术的不断发展，国外提升机的电控系统也在发生着日新月异的变化。在二十世纪七八十年代，可编程控制器（即PLC）和计算机就相继运用到矿井提升机的监视和控制中了。PLC与计算机的应用，使机器的生产效率，自动化，操作性能，安全性和可靠性都达到了新的高度。如今，交流变频同步机拖动调速系统因为它的功率因素高、提升容量大、调速范围宽等特点，正得到大型矿井提升机提升系统的广泛应用。
目录
第一章 绪论 1
1.1本文研究意义和重要性 1
1.1.1研究意义 1
1.1.2重要性 1
1.2主要内容 1
1.3国内外研究现状与趋势 2
1.4主井装卸系统的简介 4
第二章 设计方案选择 6
2.1系统硬件结构方案选择 6
2.2系统软件的选择 7
2.2.1三菱PLC 7
2.2.2西门子PLC 8
2.2.3控制软件选择 10
2.2.4 LabVIEW简介 10
2.2.5组态王的简介 13
2.2.6监控软件选择 13
第三章 理论分析及设计 14
3.1装载系统设计 14
3.1.1西门子S7200简介 14
3.1.2装载系统工作原理 15
3.2 A/D转换模块设计 17
3.2.1 EM231模拟量输入模块简介 17
3.2.2 EM231外部接线 17
3.3串行通信接口 18
3.3.1主机与从机的连接 19
3.3.2通信协议 19
3.3.3通信下位机程序 20
3.4下位机PLC程序的设计 20
第四章 上位机系统的设计 28
4.1上位机系统软件的特点 28
4.2上位机总体设计 29
4.2.1上位机结构设计 29
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
4.2.2串口通信测试 29
4.3系统的操作界面 30
4.3.1上位机总体界面设计 31
4.3.2重量、速度监测设计 32
全文总结 41
参考文献 42
第一章 绪论
1.1本文研究意义和重要性
1.1.1研究意义
矿井提升机是煤矿运输必不可少的主要的关键的机电设备之一。因此，提升机的电控系统的技术对煤矿的生产能力和每位在井内工作的矿工的生命安全起着直接的关系。所以对电控系统的改进有着更高的要求，加上人们科技的发展对煤矿的矿井提升机的自动化水平、提升能力的要求也相应的提高。调速精度高并且调速性能也要好，还能经常的提升、下放物资和人员，可靠性高，定位准确等，这些都已成为了现今提升机传动系统的要求。
对于矿井提升机的全自动化运行的实现，将会很大的提高了矿井系统的可靠性以及运行效率，还有控制的准确性，尽可能的避免了人为因素的影响，让主提升系统具有了显示故障、自动判断，运行速度的自我调整，后备保护和多重互锁，实现了全自动化、智能化的控制系统。为矿山的调度操作集中化、数据采集离散化、生产管理信息化等综合自动化矿井进一步打下了基础。
1.1.2重要性
矿井提升机是集机、电、液为一体的大型机械，是井底到井口连接的唯一通道，被认为是矿井的“咽喉”。提升机的电力系统非常复杂，电动机不断的正反转，所以经常处于电动与制动的转换中，因此，它的控制系统的安全可靠性与控制性能的好坏会直接影响煤矿的生产和工作者的安全问题。中国传统的矿井提升机采用继电器接触器构成逻辑控制系统，这样的系统更多的接触点，故障也更安全，和可维护性。所以，对提升机进行改进，提高它的安全系数是很有必要的。
1.2主要内容
（1）对工况年产值约150万吨、箕斗每次定量运载16吨的煤矿进行定量装载装置主控系统的设计
（2）设计上位机对整个装载系统进行实时监控
（3）在给煤机、皮带机和箕斗处安装传感器和行程开关，对其进行控制
（4）用PLC编写好下位机的程序，出PLC梯形图和引脚接线图
（5）完成上位机与控制部分的信号连接
1.3国内外研究现状与趋势
从1827年出现了第一台蒸汽提升机起，提升机的历史已经有180多年了。矿井提升机最早是在一些采煤技术比较发达的西方国家发明的，20世纪50年代在煤炭生产中已经得到大规模的运用了。自80年代以来，国外的提升机得到了突飞猛进的发展，在机械和电气部分特别突出。一开始的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，随着技术的不断发展，部分西方发达国家比如德国、瑞典就出现了晶闸管电动机直流低速直联拖动系统。紧随着自动化的发展，微机控制技术慢慢应用到矿井提升机技术中。提升机的工艺过程微机控制、过程监视、安全回路、行程监控等已经达到了非常成熟的阶段。
我国在公元前1100年的时候就有使用辘轳提水和提升重物的记录了，这应该就是现代提升机的始祖了。1953年，我国第一台单绳缠绕式提升机在沃顺重型机器厂制造出了，紧接着几年后，在洛阳矿山机器制造厂我国多绳缠绕式提升机、最大直径2JK6.3、20提升机问世了。
我国提升机多数采用绕线式异步电动机的拖动方式，用在单绳交流提升机的国产电控系统主要有JTKDPC系列、TKDG系列、TKDA系列、TKDNT系列。电控系统用在多绳交流提升机的主要有JKMK/JPC系列、JKMK/JA系列等。
目前，我国大部分的矿井提升机均是采用的单机容量在1000KW以下的交流异步电机来拖动的。这样的拖动系统，它的控制装置主要由继电器、接触器组成，为了实现对电机的调速一般都是通过串、切转子回路中的附加电阻，但是它存在着很多的缺点：①速度控制差，调速范围有限并且调速性能不好。②电能损耗过大在电机启动时，工作效率低并且对电机的冲击也很大。③在电机低速运转时，它的转动波动较大。
随着计算机技术和电子技术的不断发展，国外提升机的电控系统也在发生着日新月异的变化。在二十世纪七八十年代，可编程控制器（即PLC）和计算机就相继运用到矿井提升机的监视和控制中了。PLC与计算机的应用，使机器的生产效率，自动化，操作性能，安全性和可靠性都达到了新的高度。如今，交流变频同步机拖动调速系统因为它的功率因素高、提升容量大、调速范围宽等特点，正得到大型矿井提升机提升系统的广泛应用。
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