矿井提升机电气控制系统的设计(附件)【字数：12475】
摘 要作为矿山不可或缺的设备，矿井提升机的“职责”主要是对工作人员、物料、矿石等进行运输，以满足地下矿井和外界建立联系的需要，加之其功能具有唯一性，故素有“矿山咽喉”之称。众所周知，稳定而安全地运行，是对矿井提升机最基本也是最关键的要求。在传统时代，继电器－接触器在矿井提升机控制系统中，具有较高的使用频率和较广泛的使用范围。虽然在当时的技术条件下，此类设计有其先进性，但其弊端也十分明显效率严重不足、电能耗损量较高、易发生故障、操作难度大、性能不稳定，等等。所以，从现实角度看，作为国际国内研究热点之一，深入探讨矿井提升机控制系统意义重大。进入新时代后，PLC、计算机相关技术取得了突飞猛进的发展，在矿山行业，得益于各项前沿技术的应用，旧有控制系统的性能得到了大幅改善。作为自动控制技术的一种，最近这些年，变频调速取得了突破性进展，通过从电源频率上，对被控对象进行调整，该技术达到了大范围无极平滑调节交流电动机速度的目标。同时，在运行时，变频调速技术还能基于对电动机负载的分析，确保电机以最佳状态进行工作，从而促进能耗的降低和效率的提高。得益于经济效益高、稳定性强、操作便捷等优点，在异步电动机的调速控制方面，变频器的突出表现赢得了普遍认可。所以，通过变频器的应用，优化控制系统，是矿井提升机未来发展的大势所趋。
目 录
第一章 绪论 1
1.1系统设计价值及出发点 1
1.2 国内外研究现状综述 1
1.2.1国外发展研究现状 1
1.2.2当前国内发展状况 2
1.3研究内容梳理 3
第二章 矿井提升机电控系统总体设计 5
2.1结构简介 5
2.2总体构架 5
2.2,1电力拖动方案 6
2.2.2电气控制方案 6
2.2.3电动机运行方式 7
2.2.4速度要求及受力状态 7
第三章 提升机的硬件设计 11
3.1主要元部件设计 11
3.1.1PLC的应用 11
3.1.2 S7200PLC的一般特征 11
3.1.3变频器的应用 13
3.2控制系统主回路设计 14
3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
.1原理图 14
3.2.2 PLC与变频器的接线图 15
3.3变频调速主控电路接线 15
3.4控制系统控制回路 16
第四章 系统软件设计 18
4.1提升速度图及分析 18
4.2控制程序流程图 19
4.3梯形图编制 20
4.3.1编程原则 20
4.3.2系统梯形图 21
4.4调试步骤 25
第五章 结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1系统设计价值及出发点
作为矿山不可或缺的设备，矿井提升机的“职责”主要是对工作人员、物料、矿石等进行运输，以满足地下矿井和外界建立联系的需要，且其功能具有唯一性，故素有“矿山咽喉”之称。在传统时代，继电器－接触器在矿井提升机控制系统中，具有较高的使用频率和较广泛的使用范围，该解决方案依然存在诸多需改进之处。众所周知，稳定而安全地运行，是对矿井提升机最基本也是最关键的要求。所以，作为国际国内研究热点之一，深入探讨矿井提升机控制系统意义重大。
随着时代的发展，在煤炭生产领域，涌现了大量新工艺、新设备、新技术，在生产安全性和效率的提高，以及工作人员的精简等方面，发挥着不容忽视的作用。可以毫不夸张地说，煤矿业的长期兴盛发展，离不开科技的助力。作为矿井提升机的关键部件，安全、控制设备的改进，也必然要借助科技之力。
通过观察煤炭业的发展实践不难看出，安全生产能否实现，和诸多因素息息相关，其中，在安全、技术水平上，矿井提升机及其相关设备如安保系统、拖运系统的表现，是否令人满意，是最具影响力的因素之一。鉴于此，生产研究、科研等部门从各个方面入手，进行了诸多努力和尝试，并取得了可观的成绩，在社会各界的共同推动下，现阶段，中国已实现了矿井提升设备各项技术的升级，并通过这些技术的应用，带动了行业生产能力的显著提高。
1.2 国内外研究现状综述
在煤矿行业，作为矿山开采的关键设备，矿井提升设备的重要性不言而喻。当下，矿井生产对“现代化”的要求日益严格，而依托于不断进步的科学技术，学界对提升机工作特性的分析日渐深入和全面，随着各种新工艺、新技术，特别是微电脑、模拟、微电子等各类技术的引进，其拖动控制系统、设备步入了全新的发展阶段。
1.2.1国外发展研究现状
纵观煤矿业的发展现状不难发现，作为矿井运输的必不可少的媒介，自在欧美发达国家发轫后，矿井提升机短时间内即已在煤炭业得到了普遍推广。此后，由于迅速更新的科技的推动，在电气控制、机械两大部分，国外矿井提升机均经历了从量变到质变的过程。问世之初，减速器传动卷筒系统，是电动机传动提升机的主要工具，经过漫长的演进过程，诞生了直接由直流电动机悬臂、直流慢速电动机传动的提升机。同步电机调速时代的正式到来，以德国西门子公司于二十世纪70年代对“交直交”变频机制（矢量控制）的探讨为标志。与此同时，在提升机控制方面，西方发达国家已实现了PLC可编程控制器的应用，并于80年代早期，实现了计算机的引用，此后，提升机的稳定性、安全性、自动化水平，均提升到了一个新的高度。
在多个方面，特别是调速性能、稳定性、安全性等上，矿井提升机均提出了严格的要求。正因如此，在某种意义上，某个国家或地区控制技术水平的高低，可通过提升机电控系统技术水平的高低得到直观的体现。
1.2.2当前国内发展状况
从矿井提升机拖动方式上看，现阶段中国应用最广泛的主要包括下述两种：
(1)交流拖动
在当下的中国，此种提升机拖动方式占据着主流地位。在调速方面，串联电阻的应用占比达七成左右，通常涉及多绳、单绳两大类别，且方法多以对转差率S进行调整为主，只有个别提升机选择串级调速法。
/
图11 交流拖动方式
(2)直流拖动
F－D、SCR－D，是当前我国我国使用此拖动方式的两大提升机系统，其中，D、SCR、F分别指代直流电动机机组、直流发电机、晶闸管。现就国内发展趋势，对矿井提升机进行展开介绍：
1.就效率而言，大功率变频调速电控提升机创造了98%的佳绩，并成为国家有关研究单位、高校的重点研究对象；
2.自主研发的大型直流提升机及电控系统，目前已日趋完善，并迅速在更大范围内普及；
目 录
第一章 绪论 1
1.1系统设计价值及出发点 1
1.2 国内外研究现状综述 1
1.2.1国外发展研究现状 1
1.2.2当前国内发展状况 2
1.3研究内容梳理 3
第二章 矿井提升机电控系统总体设计 5
2.1结构简介 5
2.2总体构架 5
2.2,1电力拖动方案 6
2.2.2电气控制方案 6
2.2.3电动机运行方式 7
2.2.4速度要求及受力状态 7
第三章 提升机的硬件设计 11
3.1主要元部件设计 11
3.1.1PLC的应用 11
3.1.2 S7200PLC的一般特征 11
3.1.3变频器的应用 13
3.2控制系统主回路设计 14
3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
.1原理图 14
3.2.2 PLC与变频器的接线图 15
3.3变频调速主控电路接线 15
3.4控制系统控制回路 16
第四章 系统软件设计 18
4.1提升速度图及分析 18
4.2控制程序流程图 19
4.3梯形图编制 20
4.3.1编程原则 20
4.3.2系统梯形图 21
4.4调试步骤 25
第五章 结束语 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1系统设计价值及出发点
作为矿山不可或缺的设备，矿井提升机的“职责”主要是对工作人员、物料、矿石等进行运输，以满足地下矿井和外界建立联系的需要，且其功能具有唯一性，故素有“矿山咽喉”之称。在传统时代，继电器－接触器在矿井提升机控制系统中，具有较高的使用频率和较广泛的使用范围，该解决方案依然存在诸多需改进之处。众所周知，稳定而安全地运行，是对矿井提升机最基本也是最关键的要求。所以，作为国际国内研究热点之一，深入探讨矿井提升机控制系统意义重大。
随着时代的发展，在煤炭生产领域，涌现了大量新工艺、新设备、新技术，在生产安全性和效率的提高，以及工作人员的精简等方面，发挥着不容忽视的作用。可以毫不夸张地说，煤矿业的长期兴盛发展，离不开科技的助力。作为矿井提升机的关键部件，安全、控制设备的改进，也必然要借助科技之力。
通过观察煤炭业的发展实践不难看出，安全生产能否实现，和诸多因素息息相关，其中，在安全、技术水平上，矿井提升机及其相关设备如安保系统、拖运系统的表现，是否令人满意，是最具影响力的因素之一。鉴于此，生产研究、科研等部门从各个方面入手，进行了诸多努力和尝试，并取得了可观的成绩，在社会各界的共同推动下，现阶段，中国已实现了矿井提升设备各项技术的升级，并通过这些技术的应用，带动了行业生产能力的显著提高。
1.2 国内外研究现状综述
在煤矿行业，作为矿山开采的关键设备，矿井提升设备的重要性不言而喻。当下，矿井生产对“现代化”的要求日益严格，而依托于不断进步的科学技术，学界对提升机工作特性的分析日渐深入和全面，随着各种新工艺、新技术，特别是微电脑、模拟、微电子等各类技术的引进，其拖动控制系统、设备步入了全新的发展阶段。
1.2.1国外发展研究现状
纵观煤矿业的发展现状不难发现，作为矿井运输的必不可少的媒介，自在欧美发达国家发轫后，矿井提升机短时间内即已在煤炭业得到了普遍推广。此后，由于迅速更新的科技的推动，在电气控制、机械两大部分，国外矿井提升机均经历了从量变到质变的过程。问世之初，减速器传动卷筒系统，是电动机传动提升机的主要工具，经过漫长的演进过程，诞生了直接由直流电动机悬臂、直流慢速电动机传动的提升机。同步电机调速时代的正式到来，以德国西门子公司于二十世纪70年代对“交直交”变频机制（矢量控制）的探讨为标志。与此同时，在提升机控制方面，西方发达国家已实现了PLC可编程控制器的应用，并于80年代早期，实现了计算机的引用，此后，提升机的稳定性、安全性、自动化水平，均提升到了一个新的高度。
在多个方面，特别是调速性能、稳定性、安全性等上，矿井提升机均提出了严格的要求。正因如此，在某种意义上，某个国家或地区控制技术水平的高低，可通过提升机电控系统技术水平的高低得到直观的体现。
1.2.2当前国内发展状况
从矿井提升机拖动方式上看，现阶段中国应用最广泛的主要包括下述两种：
(1)交流拖动
在当下的中国，此种提升机拖动方式占据着主流地位。在调速方面，串联电阻的应用占比达七成左右，通常涉及多绳、单绳两大类别，且方法多以对转差率S进行调整为主，只有个别提升机选择串级调速法。
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图11 交流拖动方式
(2)直流拖动
F－D、SCR－D，是当前我国我国使用此拖动方式的两大提升机系统，其中，D、SCR、F分别指代直流电动机机组、直流发电机、晶闸管。现就国内发展趋势，对矿井提升机进行展开介绍：
1.就效率而言，大功率变频调速电控提升机创造了98%的佳绩，并成为国家有关研究单位、高校的重点研究对象；
2.自主研发的大型直流提升机及电控系统，目前已日趋完善，并迅速在更大范围内普及；
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