基于 PLC 的矿井提升机控制系统设计
2010-2-9 20:25:00 来源：
1 引言目前，我国绝大部分矿井提升机（超过 70% ）采用传统的交流提升机电控系统（tkd-a 为代 表）。tkd 控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经 过多年的发展，tkd-a 系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见， 它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事 故不断发生。采用 plc 技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经 验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。2 总体设计方案基于 plc 技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构如图 1 所示，要由以下 5 部分组成：高压主电路 （包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源）、主控 plc 电路、提升行程检测与显示电路、提 升速度检测、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。
图 1 矿井交流提升机电控系统 框图 工作过程：当井口或井底通过信号通信电路发出开车信号后，开车条件具备。司机将制动手柄向前推 离紧闸位置，主电动机松闸。司机将主令控制器的操作手柄推向正向（或反向）极端位置，主控 plc 通 过程序控制高压换向器首先得电，使高压信号送入主电动机定子绕组，主电动机接入全部转子电阻启 动，然后依次切除 8 段电阻，实现自动加速，最后运行在自然机械特性上。交流提升机运行时，旋转 编码器跟随主电动机转动，输出 2 列 a/b 相脉冲，分别接到主控 plc 的高速计数器 hsc0 的 a/b 相脉冲输 入端，由主控 plc 根据 a/b 脉冲的相位关系，自动确定 hsc0 的加、减计数方式。根据 hsc0 的计数值，就 可以计算出提升行程并显示。同时只根据旋转编码器输出的 a 相脉冲，主控 plc 进行加计数。根据 hsc1 在恒定间隔时间内的计数值，就可以计算出提升速度。 3 硬件设计 3.1 提升机主回路部分设计主回路用于供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和 调节转速。主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动 电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头（1jc～8jc）和装在司机操作台上的 指示电流表和电压表等组成。系统原理图如图 2 所示。
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图 2 提升机主回路系统原理图图 2 提升机主回路系统原理图 主拖动电机选择：鼠笼式异步电动机尽管结构简单、价格便宜、维护方便，但很难满足提升机启动和 调速性能的要求，因此，矿井提升机交流拖动系统均选用绕线式异步电动机作为主拖动电动机，绕线 式异步电动机转子串电阻后能限制启动电流和提高启动转矩，并能在一定范围内进行调速。地面变电 所送来的二路 6kv 电源，一路工作，一路备用，经 tgg-6 型高压开关柜的隔离开关 glk1、油开关 gyd、 高压换向器线路接触器 xlc 的主触头、正向（或反向）接触器 zc（或 fc）后到主电机的定子。在高压开 关柜内还设有电压互感器 yh，失压服扣线圈 syq，电流互感器 lh 和过流脱扣线圈 glq，用于失压或过流 保护。在 syq 线圈回路中还串联接有紧急停车开关 jtk1 和换向器室栏栅门闭锁开关 lsk。3.2 制动回路设 计矿井提升机大多数采用绕线式异步电动机来拖动，且多数场合下采用有级切换转子回路电阻来实现 调速。其制动系统多采用可控硅动力制动和可调闸制动系统。前者为电气制动，后者为机械制动。提 升机在减速段运行中，当速度在 0～5%范围内，电气制动起作用，可调闸不起作用；当超速在 5%～ 10%范围内，电气制动限幅，并维持最大制动功率，同时可调闸起作用，总制动力矩增大；当超速 10%时，过速继电器 gsj1 作用于安全回路，可调闸将提升机滚筒闸住。晶闸管动力电源装置主要有两 部分组成，一部分为主回路，另一部分为触发回路。本文设计中采用 kzg 型三相可控硅动力制动系统。 此系统为单闭环动力制动系统，系统方框图如图 3 所示，从图中可以看出速度偏差控制和脚踏控制是 “或”的关系，哪个信号大，就允许哪个信号通过，亦即相应的控制方式发挥作用。因此，单闭环控制时 司机可以脚踏制动进行控制，而在脚踏控制时，如提升机超速，闭环系统又可起监视保护作用。
图 3 单闭环动制动系统方框图 3.3 速度给定回路速度给定方式就是按行程原则产生速度给定信号。在矿井提升机电控系统中，通常是 采用凸轮板给定方法，即由凸轮板控制自整角机的输出电压。由于自整角机没有可滑动的触点，因此 电压变化较平稳，工作较可靠，维护量较小。原理图如图 4 所示。
图 4 速度给定电路 自整角机作为给定装置应用时是将激磁绕组通以单相 110 伏交流电，在三相同步绕组中任取两相的输 出作为给定电压的输出。其输出电压为交流，如需要直流则应通过桥式整流输出。3.4 动力制动回路晶 闸管整流器及其触发装置成套地装在电源柜中，动力制动电源装置输出电压的大小与触发装置输入的 控制信号电压的高低有关。
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图 5 动力制动电压形成回路 控制信号电压由两个回路组成一个或门电路，如图 5 所示。只要其中之一达到触发要求时，即可使晶 闸管触发起制动作用。这两个回路，一个是由实际速度与给定速度形成的速度偏差值，自动控制 cf3 磁 放大器的输出和动力制动输出，另一条回路由司机控制自整角机 cd2 的输出以实现人工调节。在人工控 制动力制动系统时，由司机控制脚踏板带动自整角机 cd2 发生控制电压。调整时应使其与磁放大器 cf3 的输出相配合。当脚跟刚刚踩下，脚尖尚未下踏时，相当于控制开关闭和，使 dzc 得电吸合，晶闸管动 力制动投入，但此时自整角机 cd2 输出很小，动力制动电流最小。当司机脚尖踏下后，自整角机 cd2 输 出最大。在脚踏动力制动与 cf3 输出回路中，分别由 z1 和 z2 两个二极管组成一个或门电路，此两种控 制信号成并联关系，互不影响。3.5 行程检测与显示利用旋转编码器将提升机的运行位置转化为脉冲， plc 对此脉冲进行高速计数，通过相应的计算自动生成提升机位置的相关数据，传送到 plc 内部高速计 数器的存储单元。为了提高计数器的脉冲精度，选用日本 omron 公司的 e6c-cwsc 型可逆旋转编码器， 其脉冲准确精度高，在低速时不会丢失脉冲。为了便于提升机司机操作，提升机电控系统需设置可靠 的行程显示装置（又称深度指示器）用于显示提升容器在井筒中的位置。本文设计根据编码器所测的 运行距离（0～570m），采用 3 个 led 七段显示器作为提升机位置的显示。
图 6 plc 数字显示电路 图 6 所示电路中，用具有锁存，译码，驱动功能的芯片 cd4513 驱动共阴极 led 七段显示器，三只 cd45 13 的数据输入端 a～d 共用可编程控制器的 4 个输出端，其中 a 为最低位，d 为最高位。le 是锁存使能 输入端，在 le 信号的上升沿将数据输入端输入的 bcd 数锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示 出来。如果输入的不是十进制数，显示器熄灭。le 为高电平时，显示的数不受数据输入信号的影响。 显然，n 个显示器占用的输出点数为：4+n。3.6 辅助回路设计辅助回路是用于对辅助设备进行供电和控 制的。辅助回路的电源电压为交流 380v，两回路供电。辅助回路所带负荷有：晶闸管动力制动电源装 置、制动油泵电动机、润滑油泵电动机等。4 提升机主电动机转子电阻计算电动机转子电阻的计算，对
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提升设备的正常运转有着重要的作用。进行启动电阻计算时，首先应确定预备级级数和加速级级数。 因为所选的级数直接影响到最大切换力矩的增大或减小及平均启动加速度的提高或降低，甚至由于过 载能力不够而需加大电动机容量，故应全面考虑，选出经济合理的级数。一般情况下，预备级级数和 加速级级数的选择见附表所示。
三相平衡启动电阻的计算方法很多，但基本上可分为两种类型：一类是按给定加速度来计算启动电 阻，另一类是以充分利用电动机的过载能力为出发点来计算。因第一类方法计算简便准确，故本文中 采用此方法计算。5 plc 控制系统设计 5.1 主控 plc 控制电路设计根据提升机的运行方式和煤矿企业的固 有特点，国产矿井提升机电控制系统中应用 plc 也发展很快。但从现场使用情况来看，目前，在国产煤 矿提升机控制系统中，plc 主要用于处理开关量，以替代老式提升机控制系统中众多的继电器、接触 器、复杂的连线以及信号显示系统，而涉及到提升机安全运行的制动系统中的模拟量和自动调节过 程，大多还是通过用半导体器件、运算放大器等可调闸和可控硅动力制动的普通电子模式来处理。使 用过程中经常会出现零点漂移、电子元件损坏，并且存在维修及重新调试难、可靠性差等缺点，因而 使提升机电控系统的可靠性降低。针对上述问题，深入研究用 plc 控制煤矿提升机控制系统是非常必要 的。本文中主控单元可编程序控制器（plc）设计，由一个 cpu226 主机和两片 i/o 扩展模块 em223 和 em222 组成，设计含有 40 个输入点 40 个输出点，则具体 i/o 接线如图 7 所示。
图 7 主控 plc 电路及扩展 i/o 接 线 5.2 plc 控制软件设计
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图 8 主程序控制流程图 plc 控制软件主程序流程图如图 8 所示。（1）初始化子程序用于对高速计数器 hsc0 和 hsc1 进行以下操 作：写控制字，定义工作模式，清零，写设定值，设置定时中断，连接中断，启动计数。（2）制动油 泵、润滑油泵、动力制动电源、五通阀电磁铁、四通阀电磁铁和安全阀电磁铁等的控制属于交流提升 机安全运行所需辅助设备的控制。（3）制动油过压信号、制动油过热信号和润滑油过压信号的显示控 制用于交流提升机工作状态的显示控制。（4）调绳闭锁回路是在调绳过程中起安全保护作用。双卷简 提升机换水平调绳时，调绳转换开关 1hk-3 断开，使调绳连锁环节串入安全回路。正常运行时，lhk-3 接通，调绳连锁不起作用。（5）提升信号回路用于对交流提升电动机启动或减速作好准备。（6）位 置测量子程序用于测量提升机在矿井中的位置。（7）行程显示子程序根据旋转编码器的脉冲个数来显 示当前的行程位置。（8）减速信号回路和减速信号铃用于减速控制并且发出铃声提示信号。（9）自
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动换向工作回路和手动正反转工作回路分别用于自动和手动方式下对交流提升电动机进行正反转控 制。（10）安全回路用于防止和避免交流提升机发生意外事故。（11）定时器控制回路和转子电阻通 断控制用于交流提升电动机启动或减速时的转子电阻切换控制。（12）动力制动回路用于动力制动电 源的投入与切除控制。（13）脚踏制动联锁和工作闸继电器用于交流提升电动机制动控制。6 结束语提 升机的控制系统采用 plc 控制与 tkd-a 控制系统结合的方式，具有可靠、安全、实现方便等优点。采用 plc 实现提升机主要控制逻辑，增加控制功能，实现高效自动化生产。其关键是充分发挥 plc 的优势， 利用其综合测控机制，解决好测速、保护等问题，实现与原系统的良好衔接，提高系统的综合性能， 达到低投入高产出。从系统的应用情况看仍存在一些需进一步完善的问题如：网络通信功能和先进控 制技术及策略如智能控制等，在现有 plc 技术的基础上进一步进行功能扩充，将会进一步提高我国矿井 提升电控系统的现代化水平。作者简介徐成毅男毕业于辽宁工学院电气工程及其自动化专业现供职于 大连三洋制冷有限公司技术研发本部。参考文献[1]卢燕.矿井提升机电力拖动与控制.北京:冶金工业出 版社,2001[2]王永华，陈玉国.现代电气控制及 plc 应用技术.北京:航空航天大学出版社,2003[3]余发止.国 内为矿井提升机的现状与发展.矿井机电,1995 年第 3 期[4]叶予光.基于 plc 技术的矿井提升机电控系统. 机电一体化,2004 年第 6 期[5]蒋宏民.plc 技术在我国矿井交流提升系统中的应用研究.冶金矿山设计与建 设，1998 年第 4 期[6]张红岩.可编程控制器在交流提升机电控中的应用.中州煤炭,2005 年第 4 期 主拖动电机选择：鼠笼式异步电动机尽管结构简单、价格便宜、维护方便，但很难满足提升机启动 和调速性能的要求，因此，矿井提升机交流拖动系统均选用绕线式异步电动机作为主拖动电动机， 绕线式异步电动机转子串电阻后能限制启动电流和提高启动转矩，并能在一定范围内进行调速。地 面变电所送来的二路 6kv 电源，一路工作，一路备用，经 tgg-6 型高压开关柜的隔离开关 glk1、油开 关 gyd、高压换向器线路接触器 xlc 的主触头、正向（或反向）接触器 zc（或 fc）后到主电机的定 子。在高压开关柜内还设有电压互感器 yh，失压服扣线圈 syq，电流互感器 lh 和过流脱扣线圈 glq， 用于失压或过流保护。在 syq 线圈回路中还串联接有紧急停车开关 jtk1 和换向器室栏栅门闭锁开关 lsk。3.2 制动回路设计矿井提升机大多数采用绕线式异步电动机来拖动，且多数场合下采用有级切换 转子回路电阻来实现调速。其制动系统多采用可控硅动力制动和可调闸制动系统。前者为电气制 动，后者为机械制动。提升机在减速段运行中，当速度在 0～5%范围内，电气制动起作用，可调闸 不起作用；当超速在 5%～10%范围内，电气制动限幅，并维持最大制动功率，同时可调闸起作用， 总制动力矩增大；当超速 10%时，过速继电器 gsj1 作用于安全回路，可调闸将提升机滚筒闸住。晶 闸管动力电源装置主要有两部分组成，一部分为主回路，另一部分为触发回路。本文设计中采用 kzg 型三相可控硅动力制动系统。此系统为单闭环动力制动系统，系统方框图如图 3 所示，从图中可以 看出速度偏差控制和脚踏控制是“或”的关系，哪个信号大，就允许哪个信号通过，亦即相应的控制 方式发挥作用。因此，单闭环控制时司机可以脚踏制动进行控制，而在脚踏控制时，如提升机超 速，闭环系统又可起监视保护作用。
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图 3 单闭环动制动系统方框 图 3.3 速度给定回路速度给定方式就是按行程原则产生速度给定信号。在矿井提升机电控系统中，通常 是采用凸轮板给定方法，即由凸轮板控制自整角机的输出电压。由于自整角机没有可滑动的触点， 因此电压变化较平稳，工作较可靠，维护量较小。原理图如图 4 所示。
图 4 速度给定电路 自整角机作为给定装置应用时是将激磁绕组通以单相 110 伏交流电，在三相同步绕组中任取两相的 输出作为给定电压的输出。其输出电压为交流，如需要直流则应通过桥式整流输出。3.4 动力制动回 路晶闸管整流器及其触发装置成套地装在电源柜中，动力制动电源装置输出电压的大小与触发装置 输入的控制信号电压的高低有关。
图 5 动力制动电压形成回路 控制信号电压由两个回路组成一个或门电路，如图 5 所示。只要其中之一达到触发要求时，即可使 晶闸管触发起制动作用。这两个回路，一个是由实际速度与给定速度形成的速度偏差值，自动控制 cf3 磁放大器的输出和动力制动输出，另一条回路由司机控制自整角机 cd2 的输出以实现人工调节。 在人工控制动力制动系统时，由司机控制脚踏板带动自整角机 cd2 发生控制电压。调整时应使其与 磁放大器 cf3 的输出相配合。当脚跟刚刚踩下，脚尖尚未下踏时，相当于控制开关闭和，使 dzc 得电 吸合，晶闸管动力制动投入，但此时自整角机 cd2 输出很小，动力制动电流最小。当司机脚尖踏下 后，自整角机 cd2 输出最大。在脚踏动力制动与 cf3 输出回路中，分别由 z1 和 z2 两个二极管组成一
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个或门电路，此两种控制信号成并联关系，互不影响。3.5 行程检测与显示利用旋转编码器将提升机 的运行位置转化为脉冲，plc 对此脉冲进行高速计数，通过相应的计算自动生成提升机位置的相关数 据，传送到 plc 内部高速计数器的存储单元。为了提高计数器的脉冲精度，选用日本 omron 公司的 e6c-cwsc 型可逆旋转编码器，其脉冲准确精度高，在低速时不会丢失脉冲。为了便于提升机司机操 作，提升机电控系统需设置可靠的行程显示装置（又称深度指示器）用于显示提升容器在井筒中的 位置。本文设计根据编码器所测的运行距离（0～570m），采用 3 个 led 七段显示器作为提升机位置 的显示。
图 6 plc 数字显示电路 图 6 所示电路中，用具有锁存，译码，驱动功能的芯片 cd4513 驱动共阴极 led 七段显示器，三只 cd45 -13 的数据输入端 a～d 共用可编程控制器的 4 个输出端，其中 a 为最低位，d 为最高位。le 是锁 存使能输入端，在 le 信号的上升沿将数据输入端输入的 bcd 数锁存在片内的寄存器中，并将该数译 码后显示出来。如果输入的不是十进制数，显示器熄灭。le 为高电平时，显示的数不受数据输入信 号的影响。显然，n 个显示器占用的输出点数为：4+n。3.6 辅助回路设计辅助回路是用于对辅助设 备进行供电和控制的。辅助回路的电源电压为交流 380v，两回路供电。辅助回路所带负荷有：晶闸 管动力制动电源装置、制动油泵电动机、润滑油泵电动机等。4 提升机主电动机转子电阻计算电动 机转子电阻的计算，对提升设备的正常运转有着重要的作用。进行启动电阻计算时，首先应确定预 备级级数和加速级级数。因为所选的级数直接影响到最大切换力矩的增大或减小及平均启动加速度 的提高或降低，甚至由于过载能力不够而需加大电动机容量，故应全面考虑，选出经济合理的级 数。一般情况下，预备级级数和加速级级数的选择见附表所示。
三相平衡启动电阻的计算方法很多，但基本上可分为两种类型：一类是按给定加速度来计算启动电 阻，另一类是以充分利用电动机的过载能力为出发点来计算。因第一类方法计算简便准确，故本文 中采用此方法计算。5 plc 控制系统设计 5.1 主控 plc 控制电路设计根据提升机的运行方式和煤矿企业 的固有特点，国产矿井提升机电控制系统中应用 plc 也发展很快。但从现场使用情况来看，目前，在
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国产煤矿提升机控制系统中，plc 主要用于处理开关量，以替代老式提升机控制系统中众多的继电 器、接触器、复杂的连线以及信号显示系统，而涉及到提升机安全运行的制动系统中的模拟量和自 动调节过程，大多还是通过用半导体器件、运算放大器等可调闸和可控硅动力制动的普通电子模式 来处理。使用过程中经常会出现零点漂移、电子元件损坏，并且存在维修及重新调试难、可靠性差 等缺点，因而使提升机电控系统的可靠性降低。针对上述问题，深入研究用 plc 控制煤矿提升机控制 系统是非常必要的。本文中主控单元可编程序控制器（plc）设计，由一个 cpu226 主机和两片 i/o 扩 展模块 em223 和 em222 组成，设计含有 40 个输入点 40 个输出点，则具体 i/o 接线如图 7 所示。
图 7 主控 plc 电路及扩展 i/o 接线 5.2 plc 控制软件设计
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图 8 主程序控制流程图 plc 控制软件主程序流程图如图 8 所示。（1）初始化子程序用于对高速计数器 hsc0 和 hsc1 进行以下 操作：写控制字，定义工作模式，清零，写设定值，设置定时中断，连接中断，启动计数。（2）制 动油泵、润滑油泵、动力制动电源、五通阀电磁铁、四通阀电磁铁和安全阀电磁铁等的控制属于交 流提升机安全运行所需辅助设备的控制。（3）制动油过压信号、制动油过热信号和润滑油过压信号 的显示控制用于交流提升机工作状态的显示控制。（4）调绳闭锁回路是在调绳过程中起安全保护作 用。双卷简提升机换水平调绳时，调绳转换开关 1hk-3 断开，使调绳连锁环节串入安全回路。正常 运行时，lhk-3 接通，调绳连锁不起作用。（5）提升信号回路用于对交流提升电动机启动或减速作 好准备。（6 ）位置测量子程序用于测量提升机在矿井中的位置。（ 7 ）行程显示子程序根据旋转编 码器的脉冲个数来显示当前的行程位置。（8）减速信号回路和减速信号铃用于减速控制并且发出铃
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声提示信号。（9）自动换向工作回路和手动正反转工作回路分别用于自动和手动方式下对交流提升 电动机进行正反转控制。（10）安全回路用于防止和避免交流提升机发生意外事故。（ 11）定时器 控制回路和转子电阻通断控制用于交流提升电动机启动或减速时的转子电阻切换控制。（ 12）动力 制动回路用于动力制动电源的投入与切除控制。（ 13）脚踏制动联锁和工作闸继电器用于交流提升 电动机制动控制。6 结束语提升机的控制系统采用 plc 控制与 tkd-a 控制系统结合的方式，具有可 靠、安全、实现方便等优点。采用 plc 实现提升机主要控制逻辑，增加控制功能，实现高效自动化生 产。其关键是充分发挥 plc 的优势，利用其综合测控机制，解决好测速、保护等问题，实现与原系统 的良好衔接，提高系统的综合性能，达到低投入高产出。从系统的应用情况看仍存在一些需进一步 完善的问题如：网络通信功能和先进控制技术及策略如智能控制等，在现有 plc 技术的基础上进一步 进行功能扩充，将会进一步提高我国矿井提升电控系统的现代化水平。作者简介徐成毅男毕业于辽 宁工学院电气工程及其自动化专业现供职于大连三洋制冷有限公司技术研发本部。参考文献[1]卢燕. 矿井提升机电力拖动与控制.北京:冶金工业出版社,2001[2]王永华，陈玉国.现代电气控制及 plc 应用 技术.北京:航空航天大学出版社,2003[3]余发止.国内为矿井提升机的现状与发展.矿井机电,1995 年第 3 期[4]叶予光.基于 plc 技术的矿井提升机电控系统.机电一体化,2004 年第 6 期[5]蒋宏民.plc 技术在我国 矿井交流提升系统中的应用研究.冶金矿山设计与建设，1998 年第 4 期[6]张红岩.可编程控制器在交 流提升机电控中的应用.中州煤炭,2005 年第 4 期
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简易数控机床控制系统设计 学号：0601302009 专业：机械电子工程姓名：浦汉军 2007，9，10 南宁任务： 设计以单片机为控制核心的简易数控机床的数字程序控制器。要求 1、能用键盘控制工作台沿+X、-X、+Y、-Y向运动，以校正工作台位置。 2、可用于加工直线和圆弧。 3、在运行过程中可人工干预而紧急停车。 4、能实现越界报警。 5、可与PC机通讯。 总体方案设计 一、数控系统硬件电路设计 选用MCS-51系列的8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片EPROM用于存放控制程序、固定批量生产的工件加工程序和数据，再选用一片8kb的6264RAM作为存放试制工件或小批量生产的工件加工程序和数据。由于系统扩展，为使编程地址统一，采用74LS138译码器完成译码法对扩展芯片进行寻址的功能。还要考虑机床与单片机之间的光电隔离、功率放大电路。其设计框图如下图所示： 图1.1 总体设计框图 工作原理：单片机系统是机床数控系统的核心，通过键盘输入命令，数控装置送来的一系列连续脉冲通过环形分配器、光电耦合器和功率放大器，按一定的顺序分配给步进电动机各相绕组，使各相绕组按照预先规定的控制方式通电或断电，这样控制步进电动机带动工作台按照指令运动。1．各单元电路设计
CE ：片选信号，低电平有效，输入 ：读信号，低电平有效，输入 PGM ：编程脉冲输入端，输入 Vpp ：编程电压(典型值为12.5V) Vcc ：电源(+5V) GND ：接地(0V) D 0 11D 1 12D 2 13D 3 15D 4 16D 5 17D 6 18D 719A 010 A 19 A 28 A 37 A 46 A 55 A 64A 73 A 825 A 924 A 1021 A 1123 A 122 G ND 14 C E 20PGM 27V cc 28 V pp 1N C 26 O E 222764 ：片选信号输入线，低电平有效。输出允 许编程 逻辑 译 码 输出缓冲 256 256存储矩阵 A12 A11 ``` A0 OE PGM CE D0 ``` D7
矿井提升机课程设计 绪论 1.1 矿井提升机简介 矿井提升机 (mine winder；mine hoist) 是安装在地面，借助于钢丝绳带动提升容器沿井筒或斜坡道运行的提升机械。分“缠绕式提升机(mine drum winder)”和“摩擦式提升机(mine friction winder)”。它用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。 1.2 矿井提升机的任务及其组成矿井提升机的任务: (1) 提升有用矿物，矿石、煤炭。 (2) 提升井下生产过程中产生的矸石、煤泥。 (3) 升降人员、运送设备和下放物料。 矿井提升设备的主要组成部分有：提升钢丝绳、平衡钢丝绳、提升容器、井架、天轮、井筒设备（包括罐道、罐梁）等组成。一般的矿井提升机都有两个提升容器，并且两个提升容器在矿井中做方向相反的直线运动，即一个提升容器以一定的速度上升时另一个提升容器以相同的速度下降。 1.3 矿井提升机的特点 (1) 安全性 所谓安全性就是不能发生安全事故。由于矿井提升设备在矿山生产中所占的地位十分重要,其运转的安全性,不仅直接影响整个矿井的生产,而且还涉及人员的生命安全。因此全国都对矿井提升设备提出了极严格的要求,在我国这些规定包括在?煤矿安全规程?中。 (2) 可靠性 所谓可靠性,是指能够可靠的连续长期运转而不需在短期内检修。矿井提升设备所担负的任务十分艰巨,不仅每年要把数十万吨到数百万吨的煤炭和矿石从井下提升到地面,而且还要完成其他辅助工作。 (3) 经济性 矿井提升设备是矿山大型设备之一,功率大,耗电多,大型矿井提升机的功率超过1000KW。因此矿井提升机的造价及其运转费用,也就成为影响矿井生产技术经济指标的重要因素之一。 1.4 矿井提升机的工作原理 缠绕式提升机是利用钢丝绳在滚筒上的缠绕和放出，实现容器的提升和下放。当滚筒由电动机拖动以不同的方向转动时，钢丝绳或在滚筒上缠绕或放出，以带动提升容器。缠绕式双卷筒提升机具有两个卷筒，每个卷筒上固定一根钢丝绳，钢丝绳在两卷筒上的缠绕方向相反。摩擦式提升机的工作原理是利用摩擦传递动力。钢丝绳搭放在摩擦轮的摩擦衬垫上，提升容器悬挂在钢丝绳的两端，在容器底部还悬挂平衡钢丝绳。提升机工
基于 PLC 的矿井提升机控制系统设计
2010-2-9 20:25:00 来源：
1 引言目前，我国绝大部分矿井提升机（超过 70% ）采用传统的交流提升机电控系统（tkd-a 为代 表）。tkd 控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经 过多年的发展，tkd-a 系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见， 它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事 故不断发生。采用 plc 技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经 验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。2 总体设计方案基于 plc 技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构如图 1 所示，要由以下 5 部分组成：高压主电路 （包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源）、主控 plc 电路、提升行程检测与显示电路、提 升速度检测、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。
图 1 矿井交流提升机电控系统 框图 工作过程：当井口或井底通过信号通信电路发出开车信号后，开车条件具备。司机将制动手柄向前推 离紧闸位置，主电动机松闸。司机将主令控制器的操作手柄推向正向（或反向）极端位置，主控 plc 通 过程序控制高压换向器首先得电，使高压信号送入主电动机定子绕组，主电动机接入全部转子电阻启 动，然后依次切除 8 段电阻，实现自动加速，最后运行在自然机械特性上。交流提升机运行时，旋转 编码器跟随主电动机转动，输出 2 列 a/b 相脉冲，分别接到主控 plc 的高速计数器 hsc0 的 a/b 相脉冲输 入端，由主控 plc 根据 a/b 脉冲的相位关系，自动确定 hsc0 的加、减计数方式。根据 hsc0 的计数值，就 可以计算出提升行程并显示。同时只根据旋转编码器输出的 a 相脉冲，主控 plc 进行加计数。根据 hsc1 在恒定间隔时间内的计数值，就可以计算出提升速度。 3 硬件设计 3.1 提升机主回路部分设计主回路用于供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和 调节转速。主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动 电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头（1jc～8jc）和装在司机操作台上的 指示电流表和电压表等组成。系统原理图如图 2 所示。
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反
馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
矿井提升机plc控制系统设计 摘要 矿井提升机制动系统，是矿井提升系统的安全保障环节，对矿井提升生产效率和工作性能都有着重要意义。矿井提升机制动系统由液压站和制动器两部分组成，其制动性能直接影响到提升系统的稳定性与安全性。矿井提升机制动系统的可靠性和准确性是矿井提升和安全运行的重要保证。目前，提升机制动系统多采用盘式制动器，盘式制动器的制动力由液压泵站提供。本文对提升机制动系统中液压站和制动器的结构组成及工作原理进行了简单的介绍，同时对相关参数进行计算，总结了提升机制动系统制动性能的评判要求，以及影响制动性能的主要因素。为了保证液压泵站的安全运行，便于操作人员掌握工作状况，本文设计了提升机制动控制系统。 关键词：盘式制动器；液压站；安全
目录 1.引言 (1) 1.1研究背景及意义 (1) 1.2国内外研究现状 (2) 2.矿井提升机制动系统 (3) 2.1提升机液压系统的组成与工作原理 (3) (3) (4) (5) 2.2提升机盘式制动器的结构与工作原理 (6) (6) (7) 2.3制动性能及其影响因素 (7) (7) (9) 2.4系统硬件部分 (10) 2.5系统软件部分 (11) 3.结语 (12) 参考文献 (14) 致谢 (16)
1.引言 1.1研究背景及意义 在煤矿企业生产过程中矿井提升机是十分关键及重要的设备之一，其主要功能是提升矿物以及升降人员，担负着采矿生产活动正常运行的重要任务，占有极其重要的地位。 提升机在运行时的安全性及可靠性是由其制动性能的优劣决定的。在工作运行过程中矿井提升设备遇到故障，而没有采取有效地紧急制动措施，这种情况将导致的后果不仅是提升机设备自身损坏，而且极大的可能会造成人员伤亡的严重事故。 根据以往提升机出现故障事故的不完全统计结果分析，60%以上的提升故障都是由于制动系统出现问题而造成的。国内煤矿到目前为止因为提升机制动系统故障而造成严重事件的例子有相城煤矿中的主斜井提升机就是由于制动系统在紧急制动过程中产生的制动力矩过大，断绳事件多次出现；而石台煤矿主井的提升机上由于没有及时保养清理，其制动盘出现过多的油污，导致在紧急制动过程中产生的制动力矩过小，在工作运行中致使重载箕斗坠入井底，导致了生产不能正常进行及巨大的经济损失。 现在矿井提升机完成制动作用，主要是靠液压站及制动器两部分共同作用完成的。液压站与制动器的完美配合，及时有效地完成提升机制动系统正常的工作制动、紧急制动和调绳的功能。提升机制动系统制动性能的优劣直接影响提升机运行时的稳定性和可靠性。在紧急制动过程中，若盘式制动器产生的制动力矩超标，紧急时的减速度超过规定的自然减速度，提升系统中的钢丝绳将会发生松绳现象，这种情况会引起冲击断绳及跑车的严重事故；相反使制动力矩过小，在限定的距离中不能使提升系统停止运行，这样会导致提升机的过卷过放的严重事故。 影响矿井提升机制动性能的因素有很多，如制动盘的碟形弹簧刚度，闸瓦间隙，油压，温度变化，工作腔残压，闸瓦摩擦系数，制动盘偏摆度等，在紧急制动过程中制动引起的抖动同样是需要解决的制动振动和噪声中的一个问题，如果处理不好将会导致重大的质量问题。 因此，为保证提升设备能够安全可靠地运行工作，除了在对现场实际工作运行状态的动态监测外，最重要的是在于优化设计时使其制动系统能够进行及时精
四工位组合机床控制系统的设计 【摘要】 作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。 四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四个部分。机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面进行加工。一次加工完成一个零件。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式,总体的控制流程,当按下启动按扭后，上料机械手向前，将零件送到夹具上，夹具加紧零件，同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，进料装置放料，然后四个工作滑台向前，四个加工动力头同时加工（洗端面），加工完成后。由四工位加所实现的是加工按次序加工。本次加工按次序分为在一工位装卸、二工位打中心孔、三工位钻孔、四工位加工螺纹。 本文运用大学所学的知识，提出了四工位组合机床的结构组成、工作原理以及液压回转工作台液压系统、动力头液压系统的组成，构建了四工位组合机床机械、液压控制系统总的指导思想，从而得出了该四工位组合机床的优点是高效，经济，并且运行平稳的结论。 关键词：液压技术四工位组合机床液压系统结论
矿井提升机电控系统原理设计 摘要 我国矿井提升机大多是采用交流异步电机拖动，其电气控制系统采用转子串、切电阻调速，由继电器-接触器构成逻辑控制装置。本文以安全、可靠、高效、经济为出发点，以可靠性原则为依据，对矿井交流提升机电控系统进行研究设计，由可编程控制器(PLC)代替继电器-接触器构成的逻辑控制装置。其中简单介绍了国内外矿井提升机发展概况，提升机机械结构、工作原理，分析了其技术经济性。对于PLC的控制原理及应用做了一般性的介绍。详述了提升机电控系统和调速原理，如：测速部分和保护部分。本文以TKD-NT 单绳缠绕式矿井提升机为例，提出了研究设计方案，并且在实践中成功实施。PLC电控系统实现了对提升过程的程序控制，精度高；实现了速度、电流以及矢量的数字交换等，对提升机进行闭环调节；实现行程、速度等重要参数及提升状态的监视；实现无触点控制，寿命长，可靠性大大提高，具有良好的控制监视系统；实现了显示、记录等有关数据的全部自动化。 关键词：矿井交流提升机，PLC，调速，电控技术研究
THE DESIGN OF ELECTRIC CONTROL SYSTEM BASED ON MINE ELEVATOR ABSTRACT In China, mine elevator whose electric control system uses speed regulation by means of stringing and slicing the rotor resistance, and it constitutes the logic control device by the relay and contactor adopting the means of the drive of AC asynchronous motor in most cases. This paper which studies and designs the electric control system of AC mine elevator, adopting PLC which takes the place of the logic control device constituted by the relay and contactor takes the security, reliability, high efficiency, economy as a starting point, and takes the reliability principle as the basis. There into, this paper gives a brief introduction on the development of mine elevator in home and abroad, its framework and theory, while doing some economic study. Then, it introduces the theory and application of PLC simply. On the side, it goes into particulars about electric control system, for example, speed measurement and safeguard. This paper sets TKD-NT elevator for an example, proposes the research and design plan which puts in practice successfully. The electric control system based on PLC has carried out the procedure control of hoist process and high accuracy, closed-cycle control of mine elevator through speed, electric current as well as digital switching of vector and so on, the monitor of important parameters such as the distance of travel, speed, the state of hoist. In addition, the system also has carried out contact less control, long life-span, reliability greatly improved, good control supervisory system and completely automation of relevant data’s demonstration, recording and so on. KEY WORDS: AC mine elevator, PLC, speed regulation, electric control
设计项目名称自动化组合机床的PLC控制系统设计 Abstract This article introduced that the PLC control system design of Automatic combined machine tool, this system has a high degree of automation and precision, and also be widely used in industrial production and other fields. The traditional combined machine tool uses the relays generally, the precision is low, the reliability is not high, did not meet the social development need. Along with the PLC control technology's rapidly expand, as the core combined machine tool has highlighted its superiority take PLC. This paper first introduced that PLC and the history and development of the combined machine tools, and emphatically expounds the structure, movement and the control mode of combined machine tools, then the composition of PLC is analyzed, besides these, the general arrangement of PLC control system and the presentation of program are also given an overview, then we confirm PLC's type, distribute I/O address and external wiring. According to the related content we draw sequential function chart and use FXGPWIN software to draw PLC ladder diagram. At the end of the article we also introduced Fault diagnosis and exclusion of PLC control system and further summary fo the article. 【Key words】: PLC 、Mitsubishi FX series、combined machine tools 摘要 本文介绍自动化组合机床的PLC控制系统设计，该系统具有自动化程度高，精度高等特点，在工业生产等领域有广泛应用。传统的组合机床采用继电器，精度低，可靠性不高，已不适合社会发展需要。随着PLC控制技术的迅速发展，以PLC为核心的组合机床控制系统已凸显出其优势。 本文首先介绍PLC和组合机床的历史与发展，并论述了组合机床的运动形式以及控制方式，接着对PLC控制系统的总体设计和程序的表达方式做了概述，然后确定PLC型号、分配I/O地址和外部配线，接着根据相关内容画出顺序功能图并利用FXGPWIN软件
控制系统课程项目 设计说明书 项目名称：数控铣床控制系统设计 系别：机械电子工程系 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：city 学号：09128888 组员：学号： 学号： 指导教师：陈少波
完成时间：2012 年 6 月8 日至2012 年 6 月22 日 目录 1 概述 (3) 1.1 设计目的 (3) 1.2使用设备 (3) 1.3设计内容及要求 (4) 2 NUM1020控制系统设计 (4) 2.1 功能概述 (4) 2.2 主要元器件选型 (5) 2.2.1电机选型 (5) 2.2.2 伺服驱动器与变频器选型 (8) 2.3 电路原理设计 (9) 2.3.1 电源供电设计 (9) 2.3.2 驱动电路设计 (10) 2.3.3 电机编码器与伺服驱动器连接设计 (10) 2.3.4 手轮与轴卡连接设计 (11) 2.3.5铣床控制电路设计 (12) 2.4 控制系统设计 (13)
2.4.1控制系统功能设计 (13) 2.4.2 参数设置 (14) 2.4.3 程序设计 (16) 3 总结 (20) 1 概述 1.1 设计目的 1）、掌握简单数控铣床控制系统的设计过程 2）、掌握常用数控系统（NUM1020）的操作过程 3）、掌握交流伺服电机的工作方式及应用过程 4）、了解数控系统内置式PLC 的实现原理及编程方式 5)、掌握数控系统自动控制功能程序的设计及开发过程 1.2使用设备 1)、NUM1020数控系统一套 2)、安川交流伺服电机3套 3)、计算机及梯形图编辑软件一套
1.3设计内容及要求 1）、以实验室现有的设备（NUM1020数控系统）作为控制器，参照实验室现有的数控铣床的功能，完成一台具有3轴联动功能的数控铣床的电气系统设计过程。 2）、移动轴（3轴）采用实验室现有的交流伺服电机进行驱动，采用半闭环位置控制模式。 3）、主轴采用实验室现有的变频调速器进行设计驱动，系统不要求具备自动换刀功能。 4）、完成PLC输入输出点的分配。 5）、具有行程及其他基本的保护功能。 6）、设计相关功能的梯形图控制程序（要求具有：手动进给功能、手轮进给功能、MDI功能、自动控制功能及各种基本的逻辑保护功能） 7）、完成设计报告。 2 NUM1020控制系统设计 2.1 功能概述 此三轴联动数控铣床由X、Y、Z轴三轴及主轴组成，X、Y、Z轴采用伺服电机传动，由伺服驱动器驱动。主轴采用普通三相异步电机，由变频器驱动。数控系统采用NUM1020数控系统。由NUM1020数控系统作为控制核心，三台伺服驱动器通过NUM1020系统的轴卡地址编码控制，主轴变频器由数控系统
变电所设计课程设计
《矿山电工学》 课程设计说明书 设计题目: 35/6kv变电所设计 助学院校: 河南理工大学 自考助学专业: 机电设备与管理 姓名: 聂梦栩 自考助学学号: 040213200192 成绩: 指导教师签名: 河南理工大学成人高等教育 2O14 年 10 月 31 日
目录 摘要 ..................................................................................................................... I 第一章负荷计算与功率因数补偿 (1) 1.1 概述 (1) 1.2 计算各组负荷与填表 (4) 1.3 各低压变压器的选择与损耗计算 (6) 1.3.1 机修厂、工人村与支农变压器 (6) 1.3.2 地面低压动力变压器 (6) 1.3.3 洗煤厂变压器 (6) 1.3.4 各变压器功率损耗计算 (6) 1.4 计算6kV母线上补偿前的总负荷并初选主变压器 (7) 1.5 功率因数补偿与电容器柜选择 (8) 1.5.1 选择思路 (8) 1.5.2 无补偿时主变压器的损耗计算 (8) 1.5.3 35kV侧补偿前的负荷与功率因数 (9) 1.5.4 计算选择电容器柜与实际补偿容量 (9) 1.5.5 补偿后6kV侧的计算负荷与功率因数 (10) 1.5.6 补偿后主变压器最大损耗计算 (10) 1.5.7 补偿后35kV侧的计算负荷与功率因数校验 (10) 1.6 主变压器校验及经济运行方案 (11) 1.7 全矿电耗与吨煤电耗计算 (11) 1.8 拟定绘制矿井地面供电系统一次接线图 (12) 第二章供电系统短路电流计算 (14) 2.1 概述 (14) 2.2 选取短路计算点并绘制等效计算图 (15) 2.3 计算各元件的标么电抗 (16) 2.3.1 电源的电抗 (16) 2.3.2 变压器电抗 (16) 2.3.3 线路电抗 (17) 2.4 计算各短路点的短路参数 (17) 2.4.1 K35点短路电流计算 (18)
毕业设计矿井提升 机图
目录 前言4 1、绪论5 1.1矿井提升机的任务及其地位5 1.2矿井提升机的发展历程9 1.2.1缠绕式提升机的发展状况9 1.2.2各个系列提升机的主要特点9 1.3矿井提升机的类型和工作原理12 1.3.1矿井提升机的类型及其组成部分的特点12 1.3.2矿井提升机的工作原理10 2提升机的选型和计算20 2.1.1罐笼选择20 2.1.2钢丝绳设计及选择21 2.1.3提升机的选用21 2.2提升机的运动学计算22 2.2.1选择加减速度22 2.2.2速度各参数的计算22 2.3提升动力学计算23
2.3.1预选电动机23 2.3.2提升系统的变位质量23 2.3.3力图的计算24 3提升机减速器的设计25 3.1减速器的作用25 3.2减速器的国内外现状25 3.3减速器的总体设计27 3.3.1拟定传动方案27 3.3.2电机选型28 3.3.3传动装置的总传动比及其分配28 3.3.4计算传动装置的运动和动力参数28 3.4齿轮设计29 3.4.1高速级齿轮设计29 3.4.2低速级齿轮设计33 3.5轴的设计37 3.5.1减速器高速轴1的设计37 3.5.2中间轴2的设计41 3.5.3低速级轴3的设计42
4提升机制动装置的结构设计44 4.1矿井提升机制动装置的功用及类型44 4.1.1制动装置的功用44 4.1.2制动装置的类型45 4.1.3制动系统的要求45 4.2制动装置的有关规定和要求46 4.3制动器的主要类型47 4.3.1块闸制动器47 4.3.2综合式制动器49 4.3.3盘式制动器50 4.4液压盘式制动器的结构和工作原理51 4.4.1液压盘式制动器的结构51 4.4.2液压盘式制动器的工作原理52 4.5盘式制动器的设计计算53 4.5.1盘式制动器工作时所需制动力53 4.5.2每副闸应有的制动力矩55 4.6盘式制动器的调整和维护55 4.6.1闸瓦间隙的调整55
目录 第1章引言·1 1.1 可编程控制器的简单介绍··1 1.2 西门子S7-200 的简单介绍··4 1.3 C650卧式车床简述··5 第2章继电接触器控制系统设计·7 2.1 C650卧式车床的控制要求··7 2.2 电气控制线路分析··7 2.3 C650卧式车床电气控制线路的特点··9 第3章C65O普通车床的PLC 设计过程·10 3.1 控制要求··10 3.2 方案说明··10 3.3 确定I/O信号数量，选择PLC的类型··10 3.4 C650普通车床PLC控制系统I/O地址分配表··11 3.5 控制电路设计··11 3.6 PLC控制程序设计··13 3.7 C650普通车床控制系统PLC控制程序语句表··15 3.8 系统调试··18 结论·19
设计总结·20谢辞·21 参考文献·22
第1章引言 本设计主要针对C650普通车床进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。 1.1 可编程控制器的简单介绍 1.1.1 PLC的工作原理 PLC 英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种机械或生产过程。 PLC采用循环扫描的工作方式，即顺序扫描，不断循环这种工作方式是在系统软件控制下进行的。当PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按序号作周期性的程序循环扫描，程序从第一条指令开始，逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令，再开始下一次扫描；如此周而复始。实际上，PLC扫描工作除了执行用户程序外，还要完成其他工作，整个工作过程分为自 诊 断、通讯服务、输入处理、输出处理、程序执行五个阶段。 1.1.2 可编程序控制器的组成 可编程序控制器硬件由中央处理器、电源、输出组件、输入组件、输入输出、编程器六部分构成: 中央处理器（Central Processor Unit 简称CPU）：它是可编程序控制器的心脏部分。CPU 由微处理器（Microproce-ssor）存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。 电源（Power Supply）：给中央处理器提供必需的工作电源。 输入组件（Inputs）：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量。 输出组件（Outputs）：输出组件接收CPU 的控制信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送控制命令给现场设备的执行器。 输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”
提升机电控系统 一、提升机控制系统组成 本系统装置适用于煤矿等行业的提升机控制。对现在沿用的TKD系统进行技术改造或控制设备更新尤为适用。 （1）使用范围 ①环境温度-5℃－+40℃ ②相对湿度不超过90％（+20℃） ③其周围环境空气中没有导电尘埃和绝缘材料的气体和微粒，无爆炸性气体和煤尘； ④没有剧烈振动、冲击的场所 ⑤没有高温、结霜、雨淋的场所 二、矿井提升机控制系统的功能 （1）手动和半自动功能 系统有手动和半自动两种运行功能，在半自动状态下，提升机的启动由主令手动给定速度，等运行到变坡点后通过司机按半自动运行按钮实现半自动运行，半自动运行时等速、减速及停车按预先设定的速度图运行；在手动状态下，提升机在操作司机的控制下运行。 （2）半自动验绳、半自动检修运行功能、应急开车方式 验绳时提升机的速度由PLC数字输出给变频器一个恒速(0.37m/s)运行命令，设备的起停和方向由司机操纵主令手柄控制。 半自动检修运行时，提升机的速度由PLC数字输出给变频器一个恒速(0.37m/s)运行命令，设备的起停和方向由司机操纵主令手柄控制。 应急开车只用在有一套PLC系统发生故障时运行。此时系统完全由一台PLC控制且各种保护具备，绞车能在限定的速度(0.37m/s)下由司机手动完成本次提升。 （3）测速及容器位置指示 安装在提升机上的两个轴编码器输出的数字脉冲与主电动机的转速成正比，一个用于提升机速度和行程的显示，另一个用于速度保护，两个轴编码器相互监测，如果一个失效，将切换到另一个进行提升机速度和行程的显示和速度保护。 （4）保护及联锁功能 ①首次上电或故障时安全继电器断电后，只有提升机在主令零位紧闸位才能再次接通安全继电器，当有故障时安全继电器断电后，配合液压站安全阀使提升机实现一级或二级制动；，工作闸继电器及制动油泵等控制回路断电，使制动油压降为零。 ②任何情况下，只有提升机在主令零位紧闸位才能接收到开车信号，只有当司机接到开车信号后，才能起动提升机使其运行。 ③当提升过程中发生润滑油压力过高、过低，润滑油温高、液压站油温高时、上位机和操作台上均有相应的一次提升故障信息显示，点亮相应信号灯，告知司机可以完成本次提升工作。当故障解除后才允许司机进行下一次提升工作。 ④当提升机因发生故障在中途停车，工控机上有相应的故障信息显示，排除故障后允许司机选择方向开车。 ⑤全矿停电时，由PLC保证提升机能实现二级制动，并作好提升机的后备保护。
红字的意思是没找到答案，蓝字的意思是不确定；有错别字不负责啊。。。学渣整理，此资料仅供参考╮(╯▽╰)╭ 一 ⒈数控机床通常由哪几部分组成？各部分的作用和特点是什么？ 控制介质 作用：在数控机床加工时，携带和传输所需的各种控制信息。 特点：是存储数控加工所要的全部动作和刀具相对于工件位置信息的媒介物，它记载着零件的加工程序。 数控装置 作用：是数控机床的核心，它根据输入的程序和数据，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、 运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床的各个部分，进行规定的、有序的动作。 特点：可分为普通数控系统NC 和计算机数控系统CNC 两类。 伺服机构 作用：根据数控装置发来的速度和位移指令控制执行部件的进给速度、方向和位移。 特点：由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，与机床上的执行部件和机械部件组成数控机床的进给系统。 机械部件 作用：包含有主运动部件、进给运动执行部件、拖板和传动部件等。 特点：传动结构要求更为简单，精度、刚度、抗震性等方面要求更高，且其传动和变速系统要便于实现 自动化控制。 ⒉简述数控机床的分类 按运动方式分 点位控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，移动过程不需要切削； 点位直线控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，且运动轨迹为直线，移动部件在移动过程中 进行切削； 轮廓控制系统：需要从一点准确的移动到另一点，并能控制将零件加工成一定的轮廓形状。 按控制方式分 开环控制系统：不具有反馈装置，系统精度较低； 半闭环控制系统：具有角位移检测装置，定位精度较高，调试方便，稳定性好； 闭环控制系统：具有直线位置检测装置，具有检测、比较和反馈装置，定位精度高，但结构复杂。 按数控系统的功能水平分：低、中、高档次 ⒊什么是开环、半闭环和闭环控制系统？其特点是什么？适用于什么场合？ ①开环控制系统是指不带反馈装置的控制系统；特点是不能进行误差校正，因此系统精度较低；适用于低精度要求 的数控机床。 ②半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置的控制系统；特点是调试方便，稳定性好精 度较高；目前应用较为广泛。 ③闭环控制系统是在机床移动部件位置上直接装有直线位置检测装置的控制系统；特点是定位精度高，调试维修较 为困难；适用于精度要求高的数控机床。 ⒋脉冲当量、定位精度和重复定位精度的含义是什么？ 脉冲当量：数控装置每发出一个脉冲信号，反映到机床位移部件上的移动量。 定位精度：数控机床工作台等移动部件在确定的终点所到达的实际位置的精度。 重复定位精度：在同一台数控机床上，应用相同程序、相同代码加工一批零件，所得到的连续结果的一致程度。⒌数控轴数与联动轴数的区别。 控制轴即机床数控装置能够控制轴的数目，而联动轴即同时控制多个轴的运动。数控轴数越多，功能就越强，机床 的复杂程度和技术含量也越高；联动轴数越多，机床控制和编程难度越大。 ⒎数控车床床身和导轨有几种布局形式？每种布局形式的特点是什么？ 有四种布局形式 ①平床身：工艺性好，便于导轨面的加工； ②斜床身：排屑方便，便于安装自动排屑器，操作方便，易于实现单机自动化和封闭式防护； ③平床身斜滑板：工艺性好，排屑方便； ④立床身：排屑最为方便。二⒈数控机床设计方案的特点是什么？ 设计手段计算机化；设计方法综合化；设计对象系统化；设计问题模型化；设计过程程式化与并行化。 、管路敷设技术通过管线敷设技术不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术中包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。