中国矿业大学
本科生毕业论文
姓名：学号：
学院：应用技术学院
专业：电气工程及其自动化
设计题目：基于PLC的矿井提升机保护与控制系统设计专题：
指导教师：张晓职称：副教授
2010 年 6 月徐州
中国矿业大学毕业设计任务书
学院应用技术学院专业年级电气06-1班学生姓名陈露露
任务下达日期：2010年3月8日
毕业设计日期：2010年3月10日至2010年6月15日
毕业设计题目：基于PLC的矿井提升机保护与控制系统设计
毕业设计专题题目：
毕业设计主要内容和要求：
1、学习矿井提升机的结构、工作原理、工作流程等相关知识。
2、详细学习提升机电控系统的相关知识。
3、学习PLC的相关知识。
4、分析矿井提升机电控的需求，给出矿井提升机保护与控制的功
能定义。
5、设计基于PLC的矿井提升机保护与控制系统。
6、翻译一篇不少于3000字的相关领域英文专业文献。
院长签字：指导教师签字：
中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书
指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：
成绩：指导教师签字：
年月日
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；
⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；○9是否同意答辩等）：
成绩：评阅教师签字：
年月日
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；
⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；○9是否同意答辩等）：
成绩：评阅教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况
提出问题
回答问题
正
确
基本
正确
有一
般性
错误
有原
则性
错误
没有
回答
答辩委员会评语及建议成绩：
答辩委员会主任签字：
年月日学院领导小组综合评定成绩：
学院领导小组负责人：
年月日
摘要
矿井提升机被称为矿山的咽喉，是矿山最重要的电气设备。提升机运行的安全性与可靠性对整个生产系统至关重要。
传统矿井提升机调速性能较差，在启停车、制动、逻辑控制等方面存在诸多安全问题。随着计算机和PLC技术的不断发展，采用先进的技术改造传统矿山行业的传统系统，从而使矿井提升机的性能得到极大的改善，其自动化水平、安全、可靠性都达到了新的高度，保证了提升机的安全运行。
本论文阐述了矿井直流提升机的分类、组成和工作原理。从解决实际矿井提升系统存在的问题出发，给出了矿井提升机PLC保护与控制系统的功能定义，包括行程控制、安全保护和辅助系统控制。对PLC系统进行了软硬件配置，并设计了PLC软件，实现了部分保护控制功能。控制系统采用了双线制保护策略，包括继电器安全回路和PLC安全回路。
论文对提升机电控系统的发展进行了展望。
关键词：矿井提升机； PLC；保护控制
ABSTRACT
The mine hoist is intituled as the throat of mine, and it is the most vitalequipment in mine. The safety and security is the most vital to mine hoist. So, the security is the key to elevator.
The electromotion change along with distance and energy, and the characteristic of electric power drive is very complex. The electromotion move frequently positive and negative, and always run pass load, and electromotion and apply the brake transform continually. Along with the development and lication of computer and programmable logical controller, the controller of mine elevator come forth new visage, the level of automatization and safety and security arrived at the new altitude, and provided a new and modern manage and monitor means.
This paper elaborated the classification of direct current mine hoist and its constitute and work principle. set out from The actual problem of mine hoist electricity controller system existence to solution. give the function definition of mine hoists’ PLC protection and control system, including route of travel control, safe protection and assistance system control. Softwave configuration and hardwave configuration of the PLC system are completed ,and PLC program was designed to achieve some protection functions. The highlight is illustrating the double－line protection circuit of hoist which include the safety circuit of relay and the safety circuit of PLC.
The paper carried on an outlook to the development of mine hoist electricity to control system.
Keywords:Mine hoist; Programmable Logic Controller; Protect and control
目录
1 绪论 (1)
1.1课题研究的背景 (1)
1.2提升机国内外发展现状 (2)
1.3 课题主要研究内容 (3)
2 矿井提升机概述 (3)
2.1矿井提升机的简介 (4)
2.1.1矿井提升机的分类 (4)
2.1.2矿井提升机的主要组成部分及工作原理 (5)
2.2 矿井提升机的运行 (7)
2.3提升机后备保护 (9)
2.4 矿井提升机的传动方式 (10)
3 矿井提升机PLC保护与控制系统功能定义 (11)
3.1行程PLC控制 (11)
3.1.1速度给定方式分析 (12)
3.2保护系统PLC控制 (18)
3.2.1 双线制提升机安全保护回路 (19)
3.2.2 继电器安全回路 (20)
3.2.3 PLC安全回路 (21)
3.2.4 故障保护在PLC中的实现 (22)
3.2.5 PLC中的部分闭锁 (23)
3.2.6 PLC控制液压制动系统 (24)
3.2.7其它保护措施 (25)
3.3辅助系统PLC控制 (25)
4 矿井提升机PLC保护与控制系统实现 (26)
4.1行程控制PLC系统设计 (26)
4.1.1提升行程控制PLC硬件系统设计 (26)
4.1.2提升行程控制PLC软件系统设计 (27)
4.2提升机PLC操作保护系统设计 (31)
4.2.1 操作保护系统硬件配置 (31)
4.2.2 操作保护系统软件设计 (32)
4.3辅助系统PLC系统技术 (34)
4.3.1 PLC控制的主井提升信号和装、卸载系统 (34)
4.3.2 PLC控制的副井提升信号和操车系统 (35)
5 总结与展望 (36)
5.1全文总结 (36)
5.2研究展望 (37)
参考文献 (38)
翻译部分 (40)
英文原文 (40)
中文译文 (46)
致谢 (51)
1 绪论
1.1课题研究的背景
矿井提升机是矿井生产的主要设备之一，是矿山生产过程中的大型关键设备，是一套复杂的机械电气机组，是煤炭生产运输的主要工具。其任务是用于升降人员和设备、提升矿石以及下放材料等。他是沟通井下生产与地表生产运输的纽带。矿井提升机的工作特点是在一定的距离内，以较高的速度往复运行，完成提升或下放任务。因此，矿山提升设备应具有良好的机械特性、先进的控制设备和完善的保护装置。它的性能和安全性直接影响采矿生产和工人生命安全，工作过程中一旦发生机械或电气故障，就会严重地威胁矿井的安全，损坏设备，影响生产，甚至造成人身伤亡事故。虽然矿井提升机本身有一些保护措施，但由于采矿作业的复杂性、环境的恶劣性和研究的局限性，有些保护措施未达到预期效果，致使煤矿生产中仍有不少由于提升系统造成的重大人员伤亡和设备损坏事故的发生，因此，素有“矿山咽喉”之称。随着技术的进步、现代化矿井的建设和对人生命的重视，人们对矿井提升机的安全可靠性提出了更高的要求。
我国对矿井提升机的安全问题极为重视，《煤矿安全规程》中对矿井提升机的性能参数有明确要求。虽然矿井提升机本身有一些保护措施，但由于煤矿生产的复杂性、环境的恶劣性和研究的局限性，有些保护措施未达到预期效果，一旦提升机没有按照给定速度曲线运行，就会发生提升机超速、过卷事故，轻者造成楔形罐道、罐笼的损害，影响矿井正常生产。严重的可拉倒井架，使得钢丝绳挫断、提升容器坠落和砸坏井筒内的机电设备，从而造成重大人员伤亡事故和重大设备事故，给煤矿生产带来极大的经济损失。
当前，我国有一大批老的提升设备已经进入“损耗故障期”，故障率增多，从而如果要全部更新，经济负担很重，根本不可能。使提升机运行的可靠性和安全性不能得到有效的保障。因此，开发一套简单实用的提升机保护控制系统是非常必要的。对原有提升机保护控制系统进行升级换代。使提升机运行的可靠性和安全性得到提高。通过对提升机的安全保护系统的研究, 利用现代控制技术和手段, 对各类提升机的安全保护系统进行数控化改造, 使之具有必要的、完善的保护功能, 对确保提升系统安全可靠运行是十分必要的, 对矿井提升机的安全运行具有非常重要的现实意义。
就计算机技术在工业现场应用情况而言，可编程控制器(PLC)是目前作为工业控制最理想的机型，PLC应用程序能够满足矿井提升机工艺控制要求，各项性能与指标都达到原设计要求。取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器和计数器等硬件，所以体积大大缩小，工作可靠性也大为提高。与继电器控制系统相比，控制功能更加合理、完善，现场使用与操作更加方便、灵活，收到了良好效果。它是采用计算机技术、按照事先编好并储存在计算机内部一段程序来完成设备的操作控制。采用PLC控制，硬件简洁、软件灵活性强、调试方便、维护量小，PLC技术己经广泛应用于各种提升机保护控制中，配合一些提升机专用电子模块组成的提升机保护控制设备，可供控制高压带动力制动或低频制动，单、双机拖动等。操作、监控和安全保护系统选用可编程控制器。主控计算机应用软件能完成提升机自动、半自动、手动、检修、低速爬行等各种运动方式的控制要求。
1.2提升机国内外发展现状
国外研制矿井提升机监控系统始于20世纪60年代，在提升机状态监控方面水平较高。特别是对闸控和速度监控等一些重要保护环节，设计更加合理，有些环节设置双重保护，如过速保护，过卷保护等。这些监控保护措施，对提升机的运行安全都是可靠的保证。下面简单介绍一下瑞典、德国和法国的提升机速度监控系统。
瑞典的提升机速度保护功能齐全，系统可靠，能实现全自动开车。以单罐笼带平衡锤提升机为例，这种提升机配备有显示、监控、安全保护等电路。如：
(1)制动系统故障保护：当制动闸发生故障，闸衬磨损、闸盘变形、低油位以及制动油泵、冷却风扇电动机过负荷等故障出现时均产生紧急停车；
(2)全程的过速保护电路：包括加速区和全速区的过速保护，自动减速区的过速保护，爬行速度区的过速保护，当提升机在井筒中任何位置，速度超过额定速度的15%时，过速继电器动作，产生紧急停车。在爬行段当速度大于2m/s时，爬行继电器动作；
(3)钢丝绳保护电路：包括对钢丝绳速度、打滑等的监控；
(4)自动起动、运转电路：包括起动信号、自动起动控制、自动减速以及上/下运行控制、停车电路等部分；
(5)提升机监控器：监视提升机在井筒中各个部位的运行状态，从而发出各种相应的指令，控制提升机安全可靠地运行。
德国西门子公司全数字式提升机拥有世界上先进的数字驱动系统。它有如下特点：第一，紧急制动时的恒减速功能，第二，提升钢丝绳张力的动态监视功能，第三，提升系统及设备的动态显示和故障自诊断功能。主要由监控站，控制处理站，编程器和通讯总线四部分组成。控制处理站可实现本系统的逻辑过程控制功能和模拟量的检测，运算和调节功能。监控站的主要作用是通过与控制处理站的总线联络通讯，将控制处理站采集到的控制系统设备的状态信息输入到监控站中，通过已编制好的显示程序，以图形、表格形式动态地显示在显示器上，同时还可以通过操作键对对在程序中设定的操作量进行手动修改，以便进行设备的调整和试验。监控站的显示功能齐全，如：
(l)主要数据显示：显示提升机的主要运行参数；
(2)概貌显示：显示提升机的状态，实际控制方式，主要模拟信号，报警指示，故障及停车等数据；
(3) AK显示：显示提升机控制系统，保护系统，变流器以及手动紧急停车按钮工作状态的数据；
(4)提升机保护功能试验显示：此显示供进行提升机保护功能试验时使用，在该项显示上进行保护选择，并显示试验结果。显示功能包括接地故障监控，过速，减速段过速，过卷及制动五种；
(5)绳张力显示等14种显示功能，使用户一目了然。
法国的提升机对于安全保护的设置更加完善，设计的安全保护有60多种，按照对提升机的保护作用，分为三个系统。
系统一，包括液压站故障，制动控制电路的故障以及速度控制系统的故障等。当这些故障出现时，均对提升机施加机械的(制动闸)或者电气的(晶闸管逆变制动)制动力矩，控制提升机紧急停车；
系统二，包括提升机监控器，电枢整流器系统的电气故障等，这类故障出现时对提升机施加制动力矩，使之紧急停车；
系统三，包括盘形闸控系统，调零系统，电源的接地保护以及电机，变压器超温保护等，这类故障出现时，提升机不需要紧急停车而只是切除基准速度信号，让提升机自动减速停车。另外在安全回路中，这些故障均设有旁路开关，当这些故障出现时，可以闭合旁路开关，将提升容器提升到井口，再做处理。
我国也有一些大型矿井引进了国外的提升系统，但由于国外公司都有技术保密制度，其核心技术(如程序等)无法掌握，在使用、维修和零部件的供应上都受到限制。而对于大多数的中小煤矿来说，其系统高昂的价格也使难以承受的。
国产的矿井提升机经过广大技术人员的努力，电气传动系统也已经有了很大的发展，但在技术水平上还落后于国外同类产品的水平。电控系统主要以TKD交流拖动为代表，主令操作及故障监控仍采用传统的继电器控制线路，每台提升机需要数百个甚至上千个触点的继电器，系统可靠性差，故障率高，且不易维修，数目众多的控制线要和各种动力电缆通过狭小的井筒空间并行下井，安全性差，电磁干扰大。
为了弥补这个薄弱环节，保证提升机的安全运行，自九十年代以来，国内开展了提升系统安全监控的研究工作，全国近十余厂家先后研制了提升机综合后备保护装置，“TJHB-11型矿井提升机微机后备保护装置”、“KTA-UP系列矿井提升安全监控系统装置”、“WKHB型微机控制绞车后备保护装置”、“M12-3B提升机综合后备保护仪”等一批提升机监控装置应运而生。
1.3 课题主要研究内容
本论文阐述了矿井直流提升机的分类、组成和工作原理。从解决实际矿井提升系统存在的问题出发，给出了矿井提升机PLC保护与控制系统的功能定义，包括行程控制、安全保护和辅助系统控制。对PLC系统进行了软硬件配置，并设计了PLC软件，实现了部分保护控制功能。控制系统采用了双线制保护策略，包括继电器安全回路和PLC安全回路。
论文最后还对提升机电控系统的发展进行了展望。
2 矿井提升机概述
矿井提升机是矿井生产的重要环节，矿井提升的主要任务是将有用矿物或矸石从井下提到地面，将材料、设备和人员运往井下，或从井下运到地面。它在矿井生产中占有极其重要的地位。矿井提升是井上下运输的咽喉。为了保证生产和人员的安全，提升系统设备和运行必须安全可靠，一旦发生故障，不仅使全矿生产陷于停顿，而且可能造成严重的人身事故。
2.1矿井提升机的简介
2.1.1矿井提升机的分类
矿井提升机系统设备有两大类组成。一类为机械设备，包括：减速器、井架和装卸载机构；另一类为电气及控制设备，包括：主拖动电动机（直流或交流）、电控系统以及制动装置等。
国外矿用提升机的研究比较先进，并能及时地将研究的成果运用到矿用提升机的实际生产中。自1827年德国制造出第一台蒸汽提升机以来，矿井提升机大体分为两种形式，一种为缠绕式提升机，另一种为摩擦式提升机。目前广泛使用单绳缠绕式提升机和多绳摩擦提升机。我国的提升机的分类（按提升机类型分）主要如下：
可分离式单卷筒
单绳缠绕式
缠绕式提升机双卷筒
多绳缠绕式—布雷尔式（Blair）
矿井提升机
单绳摩擦式塔式
摩擦式提升机—
多绳摩擦式落地式
缠绕式提升机和摩擦式提升机二者都可以用于主井或副井提升。[6]另外，根据不同的出发点，矿井提升设备还有以下几种分类方法：
1、按用途可分为
a、主井提升设备，提升煤炭或矿物；
b、副井提升设备，用来引降人员、材料、设备和矸石，也称辅助提升，完成辅助升
任务。
2、按提升容器可分为：
a、箕斗提升设备，用于主井提升，采用箕斗提升，由于装卸载快，所以生产率高，
一都采用底卸式，当箕斗运行到卸载曲轨时，通过装在扇形闸门上
的导轮，将扇形闸门打开，煤自动从箕斗底部流入煤仓；
b、罐笼提升设备，大型矿井用于副井提升，小型矿井也可兼作主井提升用。它是将
矿车推人其中，需要井底车场和地面车场。罐笼主要用于上下人员、
材料、设备或扦石，也可用于提升有益矿物。
3、按拖动方式可分为：
交流提升设备和直流提升设备(其中又有电动一发电机组供电与可控硅供电之分)。
4、按井筒的角度可分为：
a、立井提升设备，提升容器在井中做上下往复运动，具有位势负载性质。
b、斜井提升设备，可采用斜井串车提升，即采用矿车作为提升容器。也可采用斜井
箕斗提升，具有生产能力大、装卸载自动化等优点。还可采用斜井
胶带运输提升，具有安全可靠、运输量大等优点。
c、露天矿斜坡提升设备。
2.1.2矿井提升机的主要组成部分及工作原理
矿井提升设备的主要组成部分有：提升容器、提升钢丝绳、提升机(包括机械及拖动控制)、井架或井塔以及装卸设备等，这些设备构成了矿井提升系统。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。矿井提升系统也可分为两大类，即用以提升煤炭、矿石的主井箕斗提升系统和完成其它辅助任务的副井罐笼提升系统。矿井提升机的系统并非只是上面所示的提升机部分，它还包括润滑系统、机械传动系统、观测与操纵系统、拖动控制和自动保护系统以及制动系统等。
1)润滑系统：在提升机运行过程中不间断的给轴承以及齿轮啮合面压送润滑油，保证轴承和齿轮的正常工作。
2)机械传动系统：由减速器和连轴器组成。减速器用来减速并传递动力;连轴器用来连接提升机的旋转部分，并向其传递动力。
3)观测与操纵系统：包括操作台、深度指示器等装置。其中深度指示器可以显示提升容器的所处的深度位置。
4)拖动控制和自动保护系统：包括主拖动电机和微拖动电机、电气控制系统以及由PLC 控制的保护系统。
5)制动系统：一般都是液压制动系统，包括制动器和液压传动装置两部分。制动系统的功能就是使提升机卷筒刹车，停止提升机的运行，它的可靠性直接关系到提升机的安全运行[33]。制动系统不但需要在提升机停车时牢固的闸住提升机卷筒，还需要参与提升机的速度控制，保持提升运行的速度不偏离预设的数值，同时在双滚筒提升机中，制动系统还被用来调节钢丝绳的长度[8]。熟悉矿井提升机的结构和工作原理，对于确保提升机的安全，防止和杜绝故障及事故的发生具有重大意义。下面简单介绍一下提升机的结构及其工作原理。
单绳缠绕式提升机的工作原理如图2—1所示。提升机安装在地面的提升机机房里，
图2—1 单绳缠绕式提升机工作原理示意图
1 卷筒；
2 钢丝绳；
3 天轮；
4 提升容器；
5 平衡尾绳
钢丝绳一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮后悬挂提升容器，卷筒上固定两根钢丝绳，并应使每根钢丝绳在卷筒上的缠绕方向相反。这样，当电动机经过减速器带动卷筒旋转时，两根钢丝绳便经过天轮在卷筒上缠上和缠下，从而使提升容器在井筒里做上下运动。
单绳缠绕式双卷筒提升机具有两个卷简，每个卷筒上固定一根钢丝绳，并应使钢丝绳在两卷筒上的缠绕方向相反，其工作原理和特点与单卷筒提升机完全相同。单绳缠绕式提升机的一个特点就是需要用较粗的钢丝绳缠绕在卷筒上，这就要求卷筒必须具备一定的绕组表面积，以便能容纳下根据井深或提升高度所确定的钢丝绳悬垂长度。单纯缠绕式提升机的规格性能、应用范围和机械结构等，都是由这一特点来确定的。目前我国浅井及中等深度的矿井多使用单绳缠绕式双滚筒提升机。其为不平衡提升系统。
多绳摩擦式提升机如图2—2所示，由于使用了数根钢丝绳代替一根钢丝绳，钢丝绳的直径变小了，摩擦轮的直径因而变小，但由于有钢丝绳的根数增加，所以摩擦轮的宽度相应的也要增加。多根钢丝绳连接在两个容器之间，分别绕过摩擦筒1和天轮2，通过摩擦筒的转动来带动容器提升或者下放。与单绳缠绕式相比较，钢丝绳与摩擦筒的直径都有明显的减小[27]。由于多绳提升系统具有突出的优点，目前被广泛采用。
图2—2 多绳摩擦式提升机工作原理示意图
1、卷筒；
2、天轮；
3、钢丝绳；
4、提升容器
2.2 矿井提升机的运行
矿井提升设备的工作过程是提升容器在井筒中往返运动的过程，通常以提升容器的运动速度与时间的关系来表示其运动规律，称为速度图[6]。图2—3为提升机的五阶段速度图。
图2—3 五阶段速度图
（1） 加速阶段tl ：两个提升容器离开卸载曲轨，以较大的加速度al 运行，直至
最大提升速度Vmax 。
（2） 等速阶段t2：此阶段中两个提升容器以不变的速度Vmax 、在井筒中运行。
（3） 减速阶段t3：此时上升的提升容器己接近井口，下降的提升容器接近装载
点，应该减速，减速度为a3，直至速度降至V4。
（4） 爬行阶段t4：此时提升容器进入卸载曲轨，为了减少冲击，容器以低速V4
进行“爬行”。
（5） 停车休止阶段t5：此时提升机刹车，停止运行。
提升机的运行情况，如图2—4所示：
图2—4 提升机运行情况示意图
矿井提升机的运行特点有：
（1） 具有周期性
在1t 时刻，提升机启动，容器A 开始上提、容器B 开始下放，到2t 时刻提升机由静止加速到最高运行速度m ，当运行到3t 时刻时，提升机开始减速，到4t 时刻速度降至爬行速度，爬行速度是为了使容器准确停在需要的位置而设置的。当达到5t 时刻时，容器A 到达最终位置，提升机停车，而容器B 到达井底，下一次提升是容器B 按照上述速度图运行，如此按一定规律，往返周期运行。
（2） 电动机存在两种运行状态
根据电动机负载情况的不同，电动机轴上的受力方向有时与容器的运动方向相反，如向上提升重物，就需要电动机发出拖动转矩，即为电动状态，我们称之为正力。有时轴上受力的方向与容器运动方向相同，如提升机下放重物，此时为了限制下放重物的速度，可采用制动状态，使电动机发出转矩的方向与重物方向相反，我们称之为负力。
（3） 绕线型感应电动机转子回路串电阻交流拖动系统在减速阶段电动机的运行状态，可
能有三种情况：自由滑行、负力减速、正力减速。
自由滑行。减速时，电动机从电网断开，电动机的拖动转矩为零，系统在阻力作用下逐渐减速。
负力减速。减速时，使电动机产生的力矩的方向与运动方向相反，此时电动机工作在制动状态，保证系统按照要求的减速度进行减速。
正力减速。此时电动机仍处于电动状态，只不过产生的转矩小于负载转矩，以使提升系统按要求的减速度减速，避免减速度过大。
（4）加速度、减速度的限制
由于提升系统存在有绳索（弹性环节），多数情况下还存在着减速器齿轮间隙，加速度过大，则会产生过大的机械震动应力，对机械有害。《煤矿安全规程》规定，当升降人员时，加速度不得大于0.75m/2s，而在主井提升中，一般根据设计规定，加、减速度也最好不大于1.2m/2s。近年来，为了改善钢丝绳在启动、制动过程中可能出现的动态张力，采用变加速度控制，或称加速度变化率限制，这样就可以在加、减速阶段减小冲击，同时也可减小钢丝绳的摆动。
2.3提升机后备保护
矿井提升机本身带有一些保护装置，但由于监控方法和手段的局限性以及矿井中相对恶劣的环境，常使这些保护装置失效，人们为了增强对提升机的保护，做出了许多尝试，经理论与实践的证明，为提升机增加一套后备保护装置是提高其安全性的非常有效的方法国内外的后备保护装置产品有许多种[9]，但其都具备以下的后备保护功能:
l)显示功能
·提升容器位置(深度、斜坡长)显示—对容器在井筒中运行位置进行动态显示。
·速度显示—动态显示提升容器在整个过程中的瞬时速度。
·提升次数显示—自动记录显示提升机次数。
2)保护功能
·等速段超速保护—在等速段的瞬时速度超过最大提升速度巧%时，保护仪发出声光报警信号，并发出制动信号。
·自动减速—容器到达减速点时，保护装置发出自动减速控制信号并有声光提示。
·减速段保护—在减速段对提升机瞬时速度实行包络线保护，近井口实现限速保护。
·深度指示器失效保护—深度指示器失效后，保护装置发出声光报警信号，并且在接近井口时发出制动信号。
·卡箕斗保护—当提升箕斗卡阻时发出保护控制信号，并伴有声光报警。
·过卷保护—过卷保护是矿井提升机所有保护中的最后一道安全保护，在矿井提升机前面的安全保护失灵后，过卷保护发挥作用，实施安全保护。当提升容器超过正常终端位置的0.5米时，发出制动信号并有声光信号提示。
3)打印功能
·可用打印机将存入保护装置内的数据打印出来。
目前国内提升机后备保护装置主要都是基于单片机、PLC(可编程控制器)或工控机为核心。用这些方法在开发装置时，其软、硬件方面都要花费相当大的人力、物力和时间，特别是国内的一些后备保护装置，人机界面不友好，功能不够完善，灵活性欠佳，
可操作性不好，同时易外界环境的干扰，需要改进[35]。
2.4 矿井提升机的传动方式
矿井提升系统是矿井生产中极其重要的环节，它的正常运行与否直接影响到矿井的产量。对于提升机传动方式的选择，必须在满足矿井生产工艺要求即满足各种可能出现的运行速度图的前提下，对各种可能的传动方案进行技术经济比较后，选择最合理的一种传动方式。
我国在20世纪50—60年代，一般采用交流传动方式。交流传动的最大优点是：技术比较简单，设备及安装费用低，占地面积小，运行维护容易。但它的最大缺点是：电气调速性能差，在减速和爬行阶段需要另外增设传动装置，如动力制动、低频传动以及晶闹管串级传动等，虽然调速性能得到了改善，然而设备投资和系统的复杂性也增加了。由于交流传动受主电动机和控制设备制造容量的限制，所以，对要求提升容量大、速度高的大型矿井，一般采用直流传动装置。
我国进人20世纪70年代后，矿井的规模愈来愈大，年设计生产能力为300万t、400万t或500万t，甚至更大。特别是对于一些井深600 m以上的矿井，要求装载容量大、提升速度高，箕斗容且从12t、18t增大到32t，提升速度从6m/s、8m/s提高到14m/s，甚至还高，对于提升自动化的水平要求也愈来愈高，因此，原来的交流传动已远远不能满足需要，必须采用直流传动方式。
直流传动的最大优点是：调速平滑稳定，调速范围宽，容易实现提升自动化。因为电动机的转速几乎与提升负载无关，在低速范围内也能稳定运行。负力减速时可将机械能转换为电能返回电网。它的缺点是建设投资大，基础费用高。
直流传动方式又分为发电机—电动机传动和晶闸管变流器—电动机传动两种，两者相比，晶闸管变流器—电动机传动又具有动作速度快、可靠性高、维护工作量小、故障少、运行效率高、体积小、重量轻和占地面积小等优点。它的缺点是对交流电网的无功冲击大，因而产生较大的启动压降；它的高次谐波会引起交流电网电压正弦波形的畸变，干扰其他用电设备；运行功率因数低；等等。但如对变流器采取特殊接线方式，电枢回路用两组晶闸管桥串联，采用“顺序控制”方法可以提高功率因数，特别是系统中配置无功补偿和谐波吸收装置后，将大大削弱晶闸管整流装置对交流电网的无功冲击和谐波污染，为此，晶闸管交流变流器供电的直流传动装置具有广阔的前景。
20世纪70年代后期，我国煤炭系统从瑞典、德国、法国、波兰等国引进了多台晶闸管变流器供电的直流提升机，其中有一批为建井期间施工用提升机。
随着晶闸管变流器供电传动技术的引进和发展，国内也进行了设计和制造，并取得了良好的效果。目前晶间管元件的容量已发展到4000 V，3000 A以上，直流快速断路器的容量已扩展到6000 A以上。
随着世界电力半导体技术和交流同步机传动的开发和生产，矿井提升机传动装置又向交流传动方式发展。目前我国大容量交-交变频器和交-直-交变频器供电的交流同步机传动系统已经被普遍引进，全数字化的自动化提升机已经成为当今矿井提升技术的发展方向。
矿井提升机全自动化运行的实现将极大的提高系统的可靠性、运行效率，以及控制的
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
题目：基于PLC的液位控制系统设计姓名： 学号： 系别： 专业： 年级班级： 指导教师： 2013年5月18日
毕业论文（设计）作者声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 本毕业论文内容不涉及国家机密。 论文题目： 作者单位： 作者签名： 年月日
目录 摘要............................................................................................................. 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。引言............................................................................................................. 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 1.研究现状分析 ................................................................................... 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.1题研究背景、意义和目的 ...................................................... 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.2液位控制系统的发展状况 ...................................................... 3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 1.3课题研究的主要内容................................................................ 4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2.控制方案设计 ................................................................................... 4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.1系统设计 ...................................................................................... 4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.2单容水箱对象特性 .................................................................... 6預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 3.硬件配置 .............................................................................................. 8渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 3.1控制单元 ...................................................................................... 8铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 3.2检测单元 ...................................................................................... 9擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 3.3执行单元 ...................................................................................... 9贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 4.软件设计 .............................................................................................. 9坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 4.1STEP 7-Micro/WIN编程软件简介 ........................................ 9蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 4.2参数设定及I/O分配 .............................................................. 10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 5.程序编程和系统仿真.................................................................. 12綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 5.1程序设计 .................................................................................... 12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 5.2程序仿真和分析....................................................................... 13猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 6.结论....................................................................................................... 16锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。参考文献................................................................................................ 17構氽頑黉碩饨荠龈话骛。附录........................................................................................................... 19輒峄陽檉簖疖網儂號泶。致谢........................................................................................................... 22尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
编号：CZ-GC-02382 ( 操作规程) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 矿井提升机安全技术操作规程 Safety technical operation regulation of mine hoist
矿井提升机安全技术操作规程 操作备注：安全操作规程是要求员工在日常工作中必须遵照执行的一种保证安全的规定程序。忽视操作规程 在生产工作中的重要作用，就有可能导致出现各类安全事故，给公司和员工带来经济损失和人身伤害，严重 的会危及生命安全，造成终身无法弥补遗憾。 一、矿井提升司机岗位责任制： 1、爱护设备，经常保持设备和工作地点的清洁、整齐 2、熟悉设备的性能，严格执行操作规程和《冶金矿山安全规程》，保证设备的安全运行，当设备发生不正常情况，及时处理有困难时，应立即报告上级；如遇有可能造成重大事故的紧急情况时，立即停车并报请上级处理； 3、严格遵守交接班制度，值班时不的擅离职守； 4、积极参加设备的检修和验收工作，努力提高操作水平，并做到“四会”（会操作、会保养、会维修、会派处故障）。 二、矿山提升机司机交按班制度： 1、交接班必须在提升机现场进行。 2交接班司机必须将当班的运转情况，巡视、检查情况，存在问题和建议、下一班应注意的事项等，向接班司机详细交待清楚。
3、工具、备品、配件必须交点清楚。 4、在规定的接班司机缺勤时，交班司机不得擅自离岗，必须得到领导同意后，才能离开工作岗位。 5、交接班人员应按巡回检查路线对主要部位进行交接检查，各部件是否正常，运转有无异状、异响、各包机部位是否清洁。 6、交班司机如发现接班司机有醉酒或精神不正常现象时，应拒交班，并向领导汇报请示。 7、接班时间接班时间时应与交班司机会同操作一至两次，以实际体会设备情况而确保安全。 8、接班司机认为交班司机未按规定要求，交待清楚必要的情况和设备有不能接班的情况时，有权拒绝接班，并向领导请示汇报。 9、双方同意后，在交接薄上填写交接结果并进行交接签字，未经签字，交接班司机不得退岗，接班司机不得退岗，接班司机不得进岗。 三、通用矿井提升机司机安全技术操作规程： 1、必须定期对限速、速度、过卷、闸瓦磨损等机电保护和连锁
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。
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
哈尔滨理工大学毕业设计 题目：基于PLC的中央空调控制系统设计院、系：自动化学院自动化系 姓名： 指导教师： 系主任： 2012年06月25 日
哈尔滨理工大学毕业设计(论文)任务书 学生姓名：学号： 学院：自动化学院专业：自动化 任务起止时间：2012 年 2 月27 日至2012 年 6 月25 日 毕业设计(论文)题目： 基于PLC的中央空调控制系统设计 毕业设计工作内容： 1．第1～2周，查阅相关资料并翻译外文资料； 2．第3～4周，了解课题目前在国内外的研究现状、发展趋势，确定中央空调所要实现的功能和了解整个系统的结构框架； 3．第5～8周，进一步了解中央空调的所要实现的具体功能，确定系统中所要用到的原器件，并进行最初的硬件电路的设计，为软件编程做准备； 4．第9～11周，学习PLC程序的设计与开发，确定最终的硬件电路的设计； 5．第12～13周，编写PLC程序，并和硬件一起进行程序调试，来检查程序的可行性； 6．第14～15周，修改必要的程序部分来完善系统，并书写论文的初稿；7．第16～17周，修改并完成书面论文，准备答辩。 资料： 1.王卫兵，高俊山. 可编程控制器原理及应用.第二版.机械工业出版社，2005 2.任光.可编程序控制器(PC)应用技术与实例.华南理工大学出版社，2001 3.汤蕴缪，史乃. 电机学.机械工业出版社，1999 4.康贤永，万大福. 可编程控制器及其应用. 重庆大学出版社，1998 5.梅晓榕，柏桂珍. 自动控制元件及线路. 科学出版社，2005 6.刘金琨. 先进PID控制Matlab仿真(第二版). 电子工业出版社，2004 指导教师意见： 签名： 年月日系主任意见： 签名： 年月日 教务处制表
第1章绪论 1.1 国内外提升及研究状况 近三十年来，国外提升机机械部分和电气部分都得到了飞速的发展，而且两者相互促进，相互提高。起初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，后来出现了直流慢速电动机和直流电动机悬臂安装直接传动的提升机。上世纪七十年代西门子发明矢量控制的交一直一交变频原理后，标志着用同步电动机来代替直流电机实现调速的技术时代已经到来。1981年第一台用同步机悬臂传动的提升机在德国Monopol矿问世，1988年由MAVGHH和西门子合作制造的机电一体的提升机(习惯称为内装电机式)在德国Romberg矿诞生了，这是世界上第一台机械和电气融合成一体的同步电机传动提升机。在提升机机械和电气传动技术飞速发展的同时，电子技术和计算机技术的发展，使提升机的电气控制系统更是日新月异。早在上世纪七十年代，国外就将可编程控制器(PLC)应用于提升机控制。上世纪八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。计算机和PLC的应用，使提升机自动化水平、安全、可靠性都达到了一个新的高度，并提供了新的、现代化的管理、监视手段。特别要强调的是，此时期在国外一著名的提升机制造公司，如西门子、ABB、ALSTHOM都利用新的技术和装备，开发或完善了提升机的安全保护和监控装置，使安全保护性能又有了新的提高。 就在国外科学技术突飞猛进发展的时候，我国提升机电控系统很长时间都处于落后的状况。直到目前为止，我国正在服务的矿井提升机电控系统大多数还是转子回路串金属电阻的交流调速系统，设备陈旧、技术落后。国产提升机安全性、可靠性差，在关键部位—上下两井口减速区段没有配套的有效的速度监视装置，就提升机控制技术而言，依然是陈旧的，和国外相比，我们存在很大的差距。 矿井提升系统的类型很多，按被提升对象分:主井提升、副井提升;按井筒的提升道角度分:竖井和斜井;按提升容器分:箕斗提升、笼提升、矿车提升;按提升类型分:单绳缠绕式和多绳摩擦式等。我国常用的矿用提升机主要是单绳缠绕式和多绳摩擦式。我国的矿井与世界上矿业较发达的国家相比，开采的井型较小、矿井提升高度较浅，煤矿用提升机较多，其他矿(如金属矿、非金属矿)则较少。因此在20世纪60年代开始单绳缠绕式矿井提升机采用较多。 目前我国提升机90%以上均采用交流绕线式异步电动机的拖动方式，其电控系统用于单绳缠绕式提升机的有TKD系列，多绳磨擦式提升机的有JKM、幻J 系列。这几种提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行起动和调速。串电阻调速是一种恒转矩调速方法转子功率的损耗随着串入的电阻的增大而增大。尽管转子串电阻调速方法很不经济，低速特性也很软，稳定性差，但是由于这种调速方法比较简单易行，起动转矩较大在拖动起重机等中、小容量的绕线式异步
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
基于PLC的霓虹灯控制系统设计 目录 第一章绪论 (1) 第二章霓虹灯变压器 (2) 2、1霓虹灯的工作原理 (2) 2、2霓虹灯的结构与部件 (2) 第三章可编程序控制器简介 (3) 3、1 PLC简介 (3) 3、2 PLC的结构 (4) 3、3 PLC的工作原理 (4) 3、4控制器简介:S7-200系列PLC (5) 3、5 PLC应用特点 (5) 第四章霓虹灯控制系统设计 (6) 4、1任务分析及功能阐述 (6) 4、2 PLC接线图 (7) 4、3 I\O分配表 (8) 4、4控制流程的设计 (9) 4、5梯形图的设计 (10) 总结 (14)
第一章绪论 在现阶段,可编程控制器在工业控制领域已经起着举足轻重的作用,其方便快捷,准确等功能决定了它的主导地位,它将逐渐发展成以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。本课题可以说就是对可编程控制器在自动控制方面的一个简单的应用。 随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣与发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为展现自己的形象与产品,一般都会采用通过霓虹灯广告屏来这种广告手法,所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见,一种就是采用霓虹灯管做成的各种形状与多种彩色的灯管,另一种为日光等管或白炽灯管作为光源,另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果,大部分就是采用霓虹灯。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题,如何去快捷、可靠、简单的去控制,成为人们考虑的重点,在这我认为PLC最适合去解决这些问题。 可编程控制器PLC英文全称Programmable Logic Controller,就是一种数字运算操作的电子系统,专为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,计数与算术操作等方面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。作为自动控制装置的核心,它具有功能强,可靠性高等诸多优点,PLC实验装置采用的式模块化结构,主要模块有可编程序控制器、编程器模块,九种实验模块,按钮、开关输入模块与继电器输出模块,以及四层电梯模型。该装置可以完成各种指令系统以及多种控制对象的程序设计训练。因为PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。并且PLC在工业自动化控制特别就是顺序控制中的方面具有比较突出的优势,在现实中人们也就是多通过PLC去控制霓虹灯的。以上就就是我选择此题目作为本学期PLC应用系统设计的意义。 本次设计的主要任务就是利用可编程控制器对霓虹灯进行控制,采用的就是SIEMENS公司生产的S7-200系列可编程控制器,与其对应的编程软件就是STEP7-Micro/WIN。
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
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。
（如果确实搜集不到资料,可参考这个课程设计,但必须按自己地学号计算,完全照抄不及格）（只有封面可以打印,按这个格式,填上班级、后再打印,其它必须手写） 山西煤炭职工联合大学 课程设计 （说明书） 题目：号煤层十三采区设计水平15二矿390 专业班级：2010（业余） 学生姓名： 指导教师：张世登 二○一一年十二月三十日 目录
第一章矿井简况与采区地质特征2 第一节矿井简况2 第二节采区地质特征5 第二章采区储量、生产能力及服务年限7 第一节采区储量7 第二节采区生产能力及服务年限7 第三章采煤方法及采区巷道布置9 第一节采煤方法地选择9 第二节采区巷道布置9 第四章回采工艺设计13 第一节回采工艺过程13 第二节循环工作组织15 参考文献18 致谢19 第一章矿井简况与采区地质特征 第一节矿井简况 一、井田位置与境界 二矿井田位于阳泉矿区东南部,东距阳泉市约5km,其地理坐标为东经113°25′17″～113°33′07″,北纬37°46′44″～37°52′19″. 井田东部为大阳泉井田,西部为西上庄井田,南部与五矿井田相邻,北
部以石太铁路为界,隔桃河与三矿、四矿相望,井田走向长约8km,倾向长约7.8km,2. 62.4186km面积为二、矿井生产能力与服务年限 矿井设计按年工作日按300d计算,每天净提升时间14h,确定二矿设计生产能力为4.35Mt/a. 2005年山西省煤炭工业局以晋煤规发[2005]256号文下发《关于2005年省属煤炭集团公司及地方国有煤炭企业部分生产矿井生产能力核定地批复》,批准国阳二矿地核定能力为7.2Mt/a. 根据2005年底储量估算结果：保有地质储量821.54 Mt,期末可采储量473.91 Mt.按设计生产能力4.35Mt/a,可采储量473.684Mt,取储量备用系数１.4,矿井服务年限为78年.按核定生产能力7.2Mt/a,储量备用系数采用1.4,矿井服务年限为47a. 三、矿井开拓部署 在井田地北部建立工业广场,采用主斜井-副立井-石门大巷开拓方式.现分别为：,个14使用主要井筒． 主斜井（2个）：东、西主斜井分别装备钢绳芯胶带提升机、钢丝绳牵引胶带输送机,担负矿井主提升任务； 副立井（2个）：装备落地式多绳磨擦轮提升机,担负矿井辅助提升任务；材料斜井（1个）：任液压支架等大型材料地提升任务； 专用进风井（4个）：桑掌进风井、南山进风井、龙门进风井、1#进风井； 回风井5个：南山回风立井、桑掌回风立井、大南沟回风井(由一号
摘要 单绳缠绕式矿井提升机的工作原理：钢丝绳的一端用钢丝绳夹持固定在卷筒幅板上，另一端经卷筒的缠绕后，通过井架天轮悬挂提升容器。这样，利用主轴旋转方式的不同，将钢丝绳缠绕上或放松，以完成提升或下降容器的工作。 主轴装置是单绳缠绕式矿井提升机的主要工作机构，它的作用是：(1)缠绕提升机钢丝绳；(2)承受各种正常载荷(包括固定载荷和工作载荷)；(3)承受各种积极情况所造成的非常载荷。在非常载荷作用下，主轴装置部分不应有残余变形。单绳缠绕式矿井提升机的主轴装置是其核心部件，要求我们应认真设计，精心制造，这对于确保矿井提升机安全可靠运行，预防和杜绝故障及事故的发生，也具有十分重要的意义。 本设计根据生产实际和预选的数据，以提升机的配套设备为核心，经过科学的计算和分析，设计、选择了一套矿井提升机的传动系统设备，并采用了光电测速传感器作为深度指示系统的数据采集装置，实现了从机械控制到数电控制的转变，同时为提升机控制系统的技术改造奠定了基础。 关键词：提升机，主轴，制动器，光电测速传感器
ABSTRACT What the principle of the single rope twines mine pit elevator is that: One end of the steel wire rope is fixed to Winding by the steel wire rope nip, another end after twined hangs and promotes the vessel by derrick wheel. In this way, we make use of the differences of the revolve way to twine or relax the steel wire rope so that to complete the vessel to step up or drop down. Main axle is the core part of the mine elevator. Its functions are:(1) the steel wire rope of twines the type mine pit elevator ;(2) endure a kind of normal load( including fixed load and work load );(3) endure the kinds of unusual load which is result from positive situation. Under the unusual load function, the part of the main axle equipment should not remain remaining distortion. It required us to be careful designing and manufacture when designing and manufacturing. Only in this way, we can prevent the occurrence of failures or accidents. Obviously，the possesses is very significance. This design is on the basis of the data which are chosen by advance and actually, take the elevator supplementary equipment as the core, after the analysis and computation in science, has designed and chosen a set of the transmission system of the mine pits elevators, and used the electrical-light sensor as the equipment of the indicating system which to measure the amount of the depth of the tank. It enforced the change from the mechanically control to the numerical control, at the same time, has laid the foundation for improve the control system of the elevator. KEY WORDS：elevator, main axle, brake, electrical-light measurement velocity sensor