plc的矿井提升机电气控制系统设计【字数：11419】
摘 要矿井提升机在日常的矿井生产过程中主要负责矿井的工作人员、相关的生产原料以及相关的机械设备的运输。在实际的生产过程中，矿井提升机一直处于运行的状态，矿井提升机工作的稳定与安全则是重中之重。目前国内的矿机提升机多数仍采用TKD控制系统，大量的使用接触器和继电器进行控制，其控制功能单一，调速性能差，不符合当前工业生产可持续发展的战略要求。当前国外的主流提升机控制系统已经大面积更新使用PLC与微机进行控制，有效的提高了矿井提升机的运行效率，降低了能耗。本次设计中利用三菱FX-2N-64MR型PLC作为核心控制器，配合MM440型变频器实现对于矿井提升机的上行，下行以及速度控制的目的。通过多段速控制来实现矿井提升机在运行过程中的稳定速度调节，利用E6C2-CWZ6C 型旋转编码器对于提升机的实时速度进行监控，利用PID控制原理实现对于矿井提升机运行的闭环控制。最终在三菱PLC编程软件中进行矿井提升机的相关控制程序的编写与调试。利用PLC与变频器组成控制系统，大大提高了矿井提升机的运行效率，增加了提升机的稳定性，降低了在实际生产过程中的能耗。并且辅以故障诊断与自锁安全回路，对于系统运行中的故障能够及时作出反应，有效保障了矿井生产过程的安全。
目录
1. 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 矿井提升机控制系统国内外研究现状与未来发展趋势 1
2. 矿井提升机控制系统要求 3
2.1 矿井提升机的控制方案比较 3
2.2 提升机控制系统确认 4
3. 矿井提升机控制系统的硬件设计 5
3.1 矿井提升机的PLC选型 5
3.2 矿井提升机的IO分配表 6
3.3 交流接触器的选型 7
3.4 指示灯的选型 8
3.5 矿井提升机的电气原理图 9
3.6 多段速控制功能应用原理 11
3.7 速度检测电路 13
4. 矿井提升机系统的软件设计 15
4.1 矿井提升机流程图 15
4.2 矿井提升机的梯形图程序功能 16
4.3 矿井提升机的组态画面设置 20
5. 对环境以及可持续发展的影 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
响 23
6. 附录 24
结语 29
参考文献 30
致谢 31
绪论
课题研究背景及意义
矿井提升机可以用于井下工作人员的运送，矿物的运输，和大型采矿设备的运输，是矿井生产中必不可少的设备。尤其是煤炭的开采过程中，更是离不开矿井提升机。在人类的生产劳动中，煤炭的输送历史最为悠久，自第一次工业革命的开端，煤炭便成为了工业生产中利用最为普遍的能源。随着炼钢工业的发展，电力需求的增大，人们对于煤炭的依赖和需求也越来越大，这使得煤矿的开采，在世界各地都如火如荼的铺展开来。然而，煤炭的开采成本决定了煤炭的市场价格，更反映出了一个国家的能源成本。因此，设计制造适应当前生产力的自动化生产设备，提高煤炭的开采效率，降低煤炭的开采成本，这成为每个国家首当其冲需要解决的问题。在煤炭的开采过程中，煤炭的运输占很大一部分比重。这就需要我们设计一款新的矿井设备，保证煤炭的正常输送的同时，还要提高设备的稳定性，控制系统要适应矿井下潮湿、恶劣的环境。当前，煤炭开采行业在矿井中主要的问题在于：
1、矿井下的矿井效率需要提升。在井下作业过程中，虽然使用了很多的自动化设备，但是这些设备效率低，稳定性差，不能完全的替代人工作业，井下矿工的劳动量还是很大，这直接导致了矿井时间周期过长的问题。
2、当前使用的矿井设备稳定性差，难以适应井下恶劣的工作环境。矿井下灰尘多，湿度大，普通的单片机控制系统或者继电器控制系统很难保证设备运行的稳定性。此外，当井下设备出现故障的时候，传统的继电器控制系统没有故障自动检测功能，这就需要工程技术人员下到井下排除设备故障，提高了设备的维护成本。
矿井提升机控制系统国内外研究现状与未来发展趋势
早在第一次工业革命的初期，人类便发明了矿井提升机，矿井提升机的发明大大提高了矿井的传输效率。在此之后，各种各样的矿井提升机与日俱增迅速发展。长期以来，日本和美国是矿井提升机开发的领导者，同时很多其他国家都在进行矿井提升机领域的探索。其中比较著名的有英国的兰开斯特大学，诺丁汉大学，德国的斯特加特大学，法国的国立大学等。
矿井提升机在我国的发展起步较晚，现在大多集中在国内的理工型高校和相关的科研院所中，举例来说哈尔滨工业大学研发的远程控制矿井提升机，能够在远程对矿井下的矿井提升机进行控制。山东矿业大学设计开发的燃煤输送环境专用运输机器人能够实现智能自动的高效作业。
本次设计主要涉及到矿井提升机的控制系统改造，既改变现有矿井提升机的控制方式，提高矿井提升机的稳定性以及工作效率，简化矿井提升机的维修流程，使新一代的矿井提升机的操作系统更加简便。
随着科学技术的不断发展，人类的工业化已经进入到大数据时代，如今，我们要想对一个控制系统进行分析研究必须要采集大量的数据进行分析，通过大量的数据分析得到设备运行的最优效率，这样将为每个用户提供量身定做提供可能。随着中国智造2025的提出，未来的煤炭的输送设备必将结合互联网技术，构建设备运行的人机交互界面，进行设备的远程控制是我们工程技术人员未来首先要解决的问题。此外，以后的设备采用大数据进行管理，这样对用户的采煤情况将更加细化，我们通过手机互联网媒介即可实施监控每一个煤矿的生产情况。这样将更好的服务于企业。
矿井提升机控制系统要求
矿井提升机的控制方案比较
矿井提升机作为工业自动化设备，工作强度高，工作环境恶劣。矿井提升机属于非标自动化设备，如果小批量生产的情况下，首先要考虑的便是成本的问题。
单片机作为控制器，其控制功能强大，无论是模拟量的过程控制，还是开关量的常规控制，或者是需要发送脉冲的定位控制，单片机都是能够满足控制要求的。单片机实际上就是微型电脑，既我们常说的微机，因为其控制功能强大，批量生产的情况下成本更低，所以单片机的应用还是非常广泛的。由单片机的控制的设备在我们的生活中是随处可见的，比如家用空调的控制，家用洗衣机的控制，家用微波炉的控制等，这些家用设备都是由设备生产厂家专门设计制造的单片机来控制的。单片机发展至今，功能已经相当完善，几乎涵盖了各个控制领域。单片机以其物美价廉，功能强大的特性，受到了广大厂家的一致青睐。单片机与PLC在结构上相似，都是由外部信号输入采样部分，内部程序处理部分，外部输出负载部分组成。但是单片机在编程上采用的是计算机编程语言，该种编程语言是计算机专业在大学期间的必修课，因此社会上从事单片机设计开发的技术人员还是比较多的。
虽然单片机有诸多优点，但是单片机也不是没有缺点的。单片机作为一款控制器，只有在大规模批量生产的状况下才能降低生产成本。每一款功能的单片机需要单独定制，一旦单片机生产出来，程序写入单片机的寄存器后，这一款单片机便定型无法修改了。单片机是整体化太高，机器构成复杂，一旦有部分损坏，哪怕是一个电容被击穿，在设备维修时都要更换整个单片机控制电路板，因此单片机的后期维护成本是比较高的。单片机的设计需要专业的团队进行研发，设计周期长，研发成本高昂，单片机的生产也需要委托专业的厂家进行制造，对于小批量的非标设备，成本高昂，性价比低。此外，制约单片机应用于工业控制的最大因素是因为单片机的稳定性差。单片机对工作环境的要求比较高，而工业生产现场往往生产环境比较恶劣，高粉尘，高湿度，高温，高电磁辐射等不利因素都会影响单片机的正常工作。
目录
1. 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 矿井提升机控制系统国内外研究现状与未来发展趋势 1
2. 矿井提升机控制系统要求 3
2.1 矿井提升机的控制方案比较 3
2.2 提升机控制系统确认 4
3. 矿井提升机控制系统的硬件设计 5
3.1 矿井提升机的PLC选型 5
3.2 矿井提升机的IO分配表 6
3.3 交流接触器的选型 7
3.4 指示灯的选型 8
3.5 矿井提升机的电气原理图 9
3.6 多段速控制功能应用原理 11
3.7 速度检测电路 13
4. 矿井提升机系统的软件设计 15
4.1 矿井提升机流程图 15
4.2 矿井提升机的梯形图程序功能 16
4.3 矿井提升机的组态画面设置 20
5. 对环境以及可持续发展的影 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
响 23
6. 附录 24
结语 29
参考文献 30
致谢 31
绪论
课题研究背景及意义
矿井提升机可以用于井下工作人员的运送，矿物的运输，和大型采矿设备的运输，是矿井生产中必不可少的设备。尤其是煤炭的开采过程中，更是离不开矿井提升机。在人类的生产劳动中，煤炭的输送历史最为悠久，自第一次工业革命的开端，煤炭便成为了工业生产中利用最为普遍的能源。随着炼钢工业的发展，电力需求的增大，人们对于煤炭的依赖和需求也越来越大，这使得煤矿的开采，在世界各地都如火如荼的铺展开来。然而，煤炭的开采成本决定了煤炭的市场价格，更反映出了一个国家的能源成本。因此，设计制造适应当前生产力的自动化生产设备，提高煤炭的开采效率，降低煤炭的开采成本，这成为每个国家首当其冲需要解决的问题。在煤炭的开采过程中，煤炭的运输占很大一部分比重。这就需要我们设计一款新的矿井设备，保证煤炭的正常输送的同时，还要提高设备的稳定性，控制系统要适应矿井下潮湿、恶劣的环境。当前，煤炭开采行业在矿井中主要的问题在于：
1、矿井下的矿井效率需要提升。在井下作业过程中，虽然使用了很多的自动化设备，但是这些设备效率低，稳定性差，不能完全的替代人工作业，井下矿工的劳动量还是很大，这直接导致了矿井时间周期过长的问题。
2、当前使用的矿井设备稳定性差，难以适应井下恶劣的工作环境。矿井下灰尘多，湿度大，普通的单片机控制系统或者继电器控制系统很难保证设备运行的稳定性。此外，当井下设备出现故障的时候，传统的继电器控制系统没有故障自动检测功能，这就需要工程技术人员下到井下排除设备故障，提高了设备的维护成本。
矿井提升机控制系统国内外研究现状与未来发展趋势
早在第一次工业革命的初期，人类便发明了矿井提升机，矿井提升机的发明大大提高了矿井的传输效率。在此之后，各种各样的矿井提升机与日俱增迅速发展。长期以来，日本和美国是矿井提升机开发的领导者，同时很多其他国家都在进行矿井提升机领域的探索。其中比较著名的有英国的兰开斯特大学，诺丁汉大学，德国的斯特加特大学，法国的国立大学等。
矿井提升机在我国的发展起步较晚，现在大多集中在国内的理工型高校和相关的科研院所中，举例来说哈尔滨工业大学研发的远程控制矿井提升机，能够在远程对矿井下的矿井提升机进行控制。山东矿业大学设计开发的燃煤输送环境专用运输机器人能够实现智能自动的高效作业。
本次设计主要涉及到矿井提升机的控制系统改造，既改变现有矿井提升机的控制方式，提高矿井提升机的稳定性以及工作效率，简化矿井提升机的维修流程，使新一代的矿井提升机的操作系统更加简便。
随着科学技术的不断发展，人类的工业化已经进入到大数据时代，如今，我们要想对一个控制系统进行分析研究必须要采集大量的数据进行分析，通过大量的数据分析得到设备运行的最优效率，这样将为每个用户提供量身定做提供可能。随着中国智造2025的提出，未来的煤炭的输送设备必将结合互联网技术，构建设备运行的人机交互界面，进行设备的远程控制是我们工程技术人员未来首先要解决的问题。此外，以后的设备采用大数据进行管理，这样对用户的采煤情况将更加细化，我们通过手机互联网媒介即可实施监控每一个煤矿的生产情况。这样将更好的服务于企业。
矿井提升机控制系统要求
矿井提升机的控制方案比较
矿井提升机作为工业自动化设备，工作强度高，工作环境恶劣。矿井提升机属于非标自动化设备，如果小批量生产的情况下，首先要考虑的便是成本的问题。
单片机作为控制器，其控制功能强大，无论是模拟量的过程控制，还是开关量的常规控制，或者是需要发送脉冲的定位控制，单片机都是能够满足控制要求的。单片机实际上就是微型电脑，既我们常说的微机，因为其控制功能强大，批量生产的情况下成本更低，所以单片机的应用还是非常广泛的。由单片机的控制的设备在我们的生活中是随处可见的，比如家用空调的控制，家用洗衣机的控制，家用微波炉的控制等，这些家用设备都是由设备生产厂家专门设计制造的单片机来控制的。单片机发展至今，功能已经相当完善，几乎涵盖了各个控制领域。单片机以其物美价廉，功能强大的特性，受到了广大厂家的一致青睐。单片机与PLC在结构上相似，都是由外部信号输入采样部分，内部程序处理部分，外部输出负载部分组成。但是单片机在编程上采用的是计算机编程语言，该种编程语言是计算机专业在大学期间的必修课，因此社会上从事单片机设计开发的技术人员还是比较多的。
虽然单片机有诸多优点，但是单片机也不是没有缺点的。单片机作为一款控制器，只有在大规模批量生产的状况下才能降低生产成本。每一款功能的单片机需要单独定制，一旦单片机生产出来，程序写入单片机的寄存器后，这一款单片机便定型无法修改了。单片机是整体化太高，机器构成复杂，一旦有部分损坏，哪怕是一个电容被击穿，在设备维修时都要更换整个单片机控制电路板，因此单片机的后期维护成本是比较高的。单片机的设计需要专业的团队进行研发，设计周期长，研发成本高昂，单片机的生产也需要委托专业的厂家进行制造，对于小批量的非标设备，成本高昂，性价比低。此外，制约单片机应用于工业控制的最大因素是因为单片机的稳定性差。单片机对工作环境的要求比较高，而工业生产现场往往生产环境比较恶劣，高粉尘，高湿度，高温，高电磁辐射等不利因素都会影响单片机的正常工作。
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