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电气与电子工程系毕业设计中期检查表
学生姓名班级学号
设计题目矿井提升机控制系统设计指导教师
一、毕业设计情况概述
经过五周的查阅资料和思考我对毕业设计题目有了更深的认识，对设计总体设计也有了更深的思考。
在设计过程中，结合设计任务书我查阅了关于矿井提升机和电机调速等方面的书籍和论文。
通过思考和总结，已经有了比较系统的设计方案。
二、阶段性成果
1.随着资料的搜集和对设计的思考完成了设计的开题报告；
2.通过对资料的阅读分析、方案比较确定了一个可行的方案；
3.经过对方案的分析比较完成了PLC设备的选型，确定了系统的大致结构形式。
三、存在问题
1.矿井提升机变频器的信号控制仍需进一步细化；
2.提升机的深度指示信号实现方案需进一步分析比较；
3.PLC控制硬件连接有待查阅更多资料细化。
四、拟采取的方法和措施
1.由于变频器有多种频率给定方式，所以考虑采用模拟量给定信号；
2.深度指示预备采用传感器感应传输信号或者按比例设计提升机模型进行实时模拟；
3.查阅更多的资料细化PLC硬件连接。
五、指导教师对学生劳动纪律、设计（论文）进展等方面的评语
指导老师签名：年月日。
内容摘要：矿井提升设备是矿井生产的主要设备之一，在矿井生产中占有主要的地位，是沟通井下生产与地面生产运输的纽带。
矿井提升设备是一套复杂的机械-电气机组。
所以，矿井提升设备是矿山生产中具有举足轻重作用的重大的大型设备。
本设计首先对提升机主要设备箕斗、提升钢丝绳、滚筒、天轮等进行规格的选型与设计，以及对提升机主要结构的作用进行了介绍分析。
然后计算出提升机与井筒的相对位置以便于安装。
接着对提升机常见的故障进行了分析与提出了预防措施。
最后对提升机的制动部分与控制系统进行了总体设计。
关键词：矿井提升机、箕斗、钢丝绳、井筒、PLC控制Abstract : hoisting equipment is the main mine production equipment, in mine production has principal position, Underground production is on communication with the ground production of transport links. Mine Hoist equipment is a complex mechanical-electrical unit. So, mine is mine equipment to upgrade the production plays an important role in the major large equipment.Design of the first major equipment hoist skip, rope, pulley, wheel and other specifications for the selection and design, and the hoist structure of the role of an introductory analysis. Then compute the elevator shaft and the relative position for installation. Proceeded to hoist common fault with the analysis of preventive measures. Finally, the elevator part of the brake control system with the overall design.Keywords : Mine Hoist, skip, rope, wellbore, PLC control矿井提升机控制系统设计1、绪论1.1 引言矿井提升设备是矿井生产的主要设备之一，在矿井生产中占有主要的地位，是沟通井下生产与地面生产运输的纽带。
第一章 矿井提升机的拖动系统矿井提升机是煤矿运输系统重要组成部分，人员、设备、材料、煤炭和矸石等均靠提升机输送。
提升机安全、高效和合理运行，对矿井生产及人身安全具有重发意义。
有效地合理选择电气设备是非常重要的。
第一节 提升机电动机的选择提升电动机一般分为直流和交流两种，交流电动机多采用绕线式异步电动机，目前我国矿井提升机交流拖动单机容量不超过1000KW ，双机拖动容量不超过2000KW ，其容量限制主要受主回路换向器容量的限制，交流拖动系统简单，设备价格便宜，当电动机单机容量超过1000KW ，或最大提升速度超过10m/s 时应采用直流拖动。
提升机的电动机选择时应满足功率、电压和转速三个方面的要求。
功率与提升机的一次提升质量和最大速度有关，双容器提升系统的电动机功率为：ημ1000m gkQV P = (1-1)式中 g – 重力加速度，m/s 2k - 矿井阻力系数，箕斗取1.15，罐笼提升取1.2Ｑ - 提升机一次提升质量，ｋｇＶm - 提升机最大提升速度， m/sμ - 动力系数，取1.2~1.4η - 减速机传动效率直联传动时取1提升电动机电压，首先看电动机功率等级，功率越大电压等级越高，一般情况是，电动机功率在200kw 以下选380V 电压，250~500kw 以上选用高压6kv 电动机，200~500kw 范围内选用660v 电压，若电压等级在功率交叉范围内，最好通过技术经济比较后确定，也可由矿井供电电压决定，高压为6kv ，低压采用380v 。
电动机的转速为：D iV n m π60= (1-2)式中 i - 减速器传动比D - 提升机卷筒直径对于交流电动机确定型号，规格后，要根据力图中可能出现的最大力去校验是否满足过载能力，即 4.1m λλ=(1-3)第二节 提升系统对控制的要求无论何种提升系统，电力拖动和控制系统都为求简单经济，保证与设计的速度图和力图相符，并且在所有的情况下，提升系统都能够安全可靠工作，提升系统的电力拖动和控制系统应满足下列要求。
矿井提升机的设计目录第1章前言第2章矿井提升机的组成及分类第3章矿井提升机的制动装置及安全装置第4章提升机调速控制系统硬件实现第5章提升机调速控制系统软件实现第6章矿井提升机操作、维护与检修第1章前言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快速的发展，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问世，1988年由MA VGHH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。
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(如图1.1所示为竖井井架设备)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。
基于PLC矿井提升机控制系统设计矿井提升机控制系统是矿井生产过程中非常重要的一环，它的设计与实现对于安全、高效的矿井生产具有重要意义。
基于PLC的控制系统设计能够更好地实现对提升机的精确控制。
本文将探讨基于PLC的矿井提升机控制系统的设计。
一、系统总体设计矿井提升机控制系统的总体设计包括硬件设计和软件设计两个方面。
硬件设计方面，需要选择适合的PLC控制器和外围设备。
PLC控制器一般采用可编程逻辑控制器，因为PLC具有稳定性好、可靠性高、可编程性强等优点。
外围设备包括传感器、执行器等，用于对矿井提升机的状态进行检测和控制。
软件设计方面，需要编写PLC程序来实现对矿井提升机的控制。
软件设计应该包括以下几个基本要素：1.输入接口：用于接收外部输入信号，如压力、温度等传感器信号。
2.输出接口：用于输出控制信号，如电机启停、行走控制等。
3.逻辑控制：实现对提升机的自动控制，包括启停、速度调节等功能。
4.保护控制：实现对提升机的各种保护功能，如超载保护、温度保护等。
5.监控功能：实现对提升机运行状态的实时监控，包括显示当前状态、报警功能等。
二、具体控制功能设计1.提升机启停控制：根据生产需要，通过PLC程序控制提升机的启停。
2.提升机速度控制：通过调节电机频率，实现提升机运行速度的调节。
3.提升机方向控制：通过控制电机正反转，实现提升机的正向运行和反向运行。
4.紧急停止控制：提供紧急停止按钮，一旦发生紧急情况，通过PLC程序实现提升机的紧急停止。
5.温度保护控制：对提升机电机进行温度检测，一旦温度过高，通过PLC程序发出警报信号并停止提升机的运行。
6.超载保护控制：对提升机进行负载检测，一旦检测到负载超过额定负载，通过PLC程序发出警报信号并停止提升机的运行。
7.撞击保护控制：安装撞击传感器，一旦检测到撞击信号，通过PLC程序发出警报信号并停止提升机的运行。
8.状态监测与显示：通过PLC程序实时监测提升机的运行状态，如电机转速、负载情况等，并通过显示器显示相关信息。
矿井提升机的选型设计及电气控制前言矿井提升需要用一些专用的提升设备，主要有提升容器，提升钢丝绳，提升机，井架，装卸载设备以及一些辅助设备。
矿井提升设备是矿山较复杂而庞大的几点设备，它不仅承担无聊的提升与下放任务，同时还上下人员。
矿井运输是煤炭生产过程的一部分，煤炭的井工生产中，运输线路长，巷道条件多种多样，运输若不畅通，采掘工作就无法继续进行，井工生产的煤矿运输作业，包括从工作面到矿井地面的煤炭运输和辅助运输，辅助运输包括矸石、材料、设备和人员运输。
本次毕业设计主要对中型矿井生产所用的运输设备以及固定机械设备的选型及电气控制进行的一次合理选择。
选择系统配套附件，根据各设备外形尺寸及安装要求，并考虑其运行条件，最终确定提升机房的布置图。
毕业设计，作为毕业前夕一次综合性训练，是对我们所学理论知识的一次总结、检验和完善。
通过这次设计，对我们所学理论知识和生产实践相结合有很大帮助。
对于培养分析问题和解决问题的能力以及融会贯通和巩固发展所学知识也受益非浅；我们要较系统的了解矿用提升设备和排水设备在设计中的各个环节，包括从总体选型原则，从煤的开采、运输，及提升设备的选型、校核以及强度计算和经济合理性等等。
并通过这一实践，开阔了思维，丰富了知识，为我们即将做上工作岗位打下了良好的基础，可以说，毕业设计是一次难得的锻炼机会。
毕业设计是一个重要的教学环节，通过毕业实习使我们了解到一些实际与理论之间的差异。
在各位老师及有关技术人员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决问题的能力，把我们所学的课本知识与具体实践结合起来，真正达到学为所用。
矿井提升机是矿山的大型固定设备之一，是联系井下与地面的主要运输工具。
矿井提升工作是整个采矿过程中的重要环节。
从地下采出的煤炭、矿石必须提升至地面才有实际应用价值。
废石的提升，工作人员、材料及设备的升降等都要靠提升工作来完成。
提升设备的安全运行，不仅直接影响整个矿井生产，而且涉及人身安全。
毕业设计（论文）报告题目矿井提升机的电控系统设计机电工程院（系）电气工程及其自动化专业学号 100616035学生姓名 @@@@@@@@指导教师 @@@@@起讫日期 2014.2.25-2014.4.25设计地点 @@@@@@@学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得井冈山大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权声明井冈山大学有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。
除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。
论文的公布（包括刊登）授权井冈山大学教务处办理。
论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要摘要矿井提升机被称为矿山的咽喉，是生产的关键设备，是地下矿井与外界的唯一通道，肩负着运输矿石、物料、人员等的重要责任。
对提升机来说，运行的安全性与可靠性是至关重要的。
传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器－接触器进行控制，这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。
这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。
因此对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。
随着计算机和PLC技术的不断发展，采用先进的控制技术改造传统矿山行业的传统控制系统，从而使矿井提升机的控制性能得到极大的改善，其自动化水平、安全性、可靠性都达到了新的高度，并采用现代化的管理和监视手段保障提升机的安全运行，保证矿井提升机可靠、准确地运行，实现矿井提升机的计算机控制。
煤矿提升机控制系统设计摘要:提升机是矿山最重要的设备，肩负着矿石、物料、人员等的运输责任。
传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。
这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。
针对这种情况采用PLC与变频器相结合的控制方案对原有电控系统进行改造，提高整个电控系统安全可靠性、控制精度及调速性能。
因此，对矿井提升机控制系统进行研究具有现实意义，也是国内外相关行业专家学者的一个研究课题。
本文针对提升机控制系统中存在的上述问题，把可编程序控制器和变频器应用于提升机控制系统上，并在可行性方面进行了相关的研究。
事实表明，采用该控制系统，使提升机工作可靠，使用方便，同时具有动态显示的功能，节能效果明显。
关键词：煤矿提升机；PLC：变频器ABSTRACT:The shaft hoist is the foremost equipment of mines，it is widely used to transport the materials，staff and equipment.The traditional shaft hoist control system is always controlled bythe relay-contactor，and adopts the methods of connect series additional resistant in rotors winding loop to start and adjust speed. The system has many disadvanges such as bad reliability，complicated operation，high fault rate，large energy –wasting and low efficiency.According to this kind of condition, we adopt PLC and Transducer to reform for original control system, so as to raise the safety, reliability, control precision and speed regulation performance of the whole electric controlled system. So,carrying on the research on the shafthoist control system has realistic meanings，and it is a subject for research by relevant expertsand scholars，both at home and abroad.To these questions existing in the shaft hoist contro1 system，the paper applied PLC(Programmable Logic Controller)and frequency converter to the system,and carried on related research in feasibility. The fact indicates，adopting control system，the shaft hoist works reliably，easy to use，energy-saving well，and have dynamical shown function.Keywords: coal mine hoist; PLC: inverter目录1绪论 (1)1.1 矿井提升机简介 (1)1.2 矿井提升机的任务及其组成 (1)1.3 国内外提升机研究状况 (1)2 系统总体方案设计 (3)2.1 系统控制要求 (3)2.2系统速度控制 (3)2.3 控制方案论证与选择 (4)2.3.1 PLC 与其它工业控制装置的比较 (4)2.3.2 系统方案的确立 (6)2.3.3可编程控制器选型 (6)2.4 PLC 控制系统结构 (8)2.4.1 PLC控制系统原理图 (8)2.4.2光电编码器工作原理 (8)2.4.3变频器作用 (8)2.5控制系统工作模式 (9)3 可编程控制器各单元工作方式的设置与参数整定 (9)3.1 CPU单元 (9)3.2 脉冲输出单元 (10)3.2.1参数的脉冲化 (10)3.2.2 脉冲单元面板上主要端子的功能 (12)3.2.3 脉冲单元工作方式选择开关的设置 (13)3.2.4 脉冲单元共享存储器的内容设置 (13)3.2.5 占用I/O点及I/O的分配 (13)3.2.6 脉冲单元在本设计中的工作过程 (14)3.3 高速计数单元的设置与整定 (15)3.3.1 高速计数器的设置 (15)3.3.2 用F164(SPDO)指令实现位置控制的方式 (16)3.4 A/D单元的设置 (18)3.4.1 PLC通道的选择 (18)3.4.2 I/0分配 (18)3.4.3 共享存储器的分配 (19)3.4.4 A/D单元的技术参数 (20)3.4.5 A/D单元的编程方法 (20)3.5 D/A单元的设置 (20)3.5.1 通道的选择 (20)3.5.2 D/A单元I/0分配 (21)3.5.3 D/A单元共享存储器的分配表 (21)3.5.4 D/A单元的技术参数 (22)3.5.5 D/A单元的编程方法 (22)4 软件设计 (23)4.1 系统中检测及控制开关I/0分配 (23)4.2 控制过程中重要的流程图 (24)4.3 系统程序设计 (28)5 结论 (40)参考文献 (41)谢辞 (42)1绪论1.1 矿井提升机简介矿井提升机是安装在地面，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。
多绳摩擦式矿井提升机毕业设计1. 简介矿井提升机是在矿井中用于将矿石或其他物质从井底提升到地面的设备。
多绳摩擦式矿井提升机是一种常用的提升机类型，它通过多根绳子与提升机箱体相连接，利用绳子与滑轮的摩擦力来实现物体的提升。
本文将介绍多绳摩擦式矿井提升机的设计方案及相关技术要点。
2. 设计方案多绳摩擦式矿井提升机的设计方案包括以下几个主要部分：2.1 提升机箱体提升机箱体是多绳摩擦式矿井提升机的主体结构，它承载着提升机的各个组件。
提升机箱体一般采用钢结构，具有足够的强度和刚度来支撑和保护提升机的工作部件。
2.2 绳轮系统绳轮系统是多绳摩擦式矿井提升机的关键组成部分，它由多个绳轮组成。
每根绳子穿过一个绳轮，绳轮与提升机箱体相连。
绳轮的作用是改变绳子的运动方向，增加绳子与滑轮的接触面积，从而提高提升机的提升效率。
2.3 电动机驱动系统电动机驱动系统是多绳摩擦式矿井提升机的动力源，它通过电动机转动绳轮，使绳子与滑轮摩擦产生足够的力来提升物体。
电动机驱动系统需要考虑电机的功率和扭矩输出以及与绳轮之间的传动装置。
2.4 控制系统控制系统是多绳摩擦式矿井提升机的核心部分，它负责控制提升机的启停、速度调节、运行方向以及安全保护等功能。
控制系统通常采用PLC控制或者单片机控制，通过传感器对提升机的运行状态进行监测，并根据程序进行相应的控制操作。
2.5 安全保护系统安全保护系统是多绳摩擦式矿井提升机设计中不可忽视的一部分，它包括制动系统、限位装置、紧急停机装置等。
制动系统用于在停机时保持提升机的位置稳定，限位装置用于监测提升机的上下界限，紧急停机装置用于在发生紧急情况时迅速停止提升机的运行。
3. 技术要点在设计多绳摩擦式矿井提升机时，需要考虑以下几个技术要点：3.1 绳子的选型和布置绳子的选型需要根据提升物体的质量和提升高度来确定，同时还需要考虑绳子的强度、耐磨性等性能指标。
绳子的布置要合理，尽量减小绳子间的干涉，提高提升机的工作效率。
摘要矿井提升机是矿井运输的重要设备，是沟通矿井上下的纽带的。
矿井提升机的可靠运行直接关系到煤矿生产的安全，矿井提升机信号系统的可靠性和准确性是矿井提升和安全运输的重要保证。
本设计主要完成的矿井提升机信号系统设计和组态设计。
设计中运用PLC控制技术，PLC系统采用三菱公司的FX2N系列作为主控制器，对井口、井底、机房信号台进行信号联络。
组态设计使用WINCC完成，能够实现上位监控功能。
使用编程软件实现信号的联络。
采用PLC控制不但提高了信号传输的可靠性和准确性,而且具有极大的灵活性和扩展性。
在不改变系统硬件的前提下,仅靠改变PLC内部的程序就可满足用户要求。
有效地解决了信号系统中的远距离传输和可靠性问题。
关键词：矿井提升机信号系统；PLC；上位监控;WINCCAbstractMine hoist is the important equipment of transportation, it’s the links that throughout the mine. The reliability and accuracy of signal system of mine hoist is an important guarantee for the upgrading and safe transport.The completion of the design is the signal system of mine hoist and configuration design. PLC control use of the design of technology, PLC system uses Mitsubishi FX2N series as the main controller, to contact the wellhead, bottom, and the engine room system. WINCC completed configuration design, to achieve the top monitoring.The use of software programming signal contact PLC control not only improve the use of the signal transmission reliability and accuracy, but also has great flexibility and scalability. Without changing the system’s hardware, only change the program of PLC will meet user’s requirements. Effective solution to the signal system of long-distance transmission and reliability issues.Keywords: signal system of mine hoist; PLC; the top monitoring; W INCC .目录第一章矿井提升机信号系统概述 (6)1.1矿井提升机信号系统的背景 .....................................................................................................1.2本次毕业设计的工艺及要求 ....................................................................................................1.2.1工艺及设计介绍 .....................................................................................................................1.2.2功能 ........................................................................................................................................1.2.3设计简介第二章控制系统方案论证与选择 ......................................................................................2.1 系统总体设计思想 .................................................................................. 错误！未定义书签。
第三章硬件设计 ...............................................................................错误！未定义书签。
3.1轨道开关设计.......................................................................................... 错误！未定义书签。
3.2 三相异步电动机 ..................................................................................... 错误！未定义书签。
3.3 变频器.................................................................................................... 错误！未定义书签。
3.4 编码器.................................................................................................... 错误！未定义书签。
3.5PLC设计 ................................................................................................... 错误！未定义书签。
3.5.1Quamtum PLC 选型................................................................................ 错误！未定义书签。
3.5.2 PLC模块接线........................................................................................ 错误！未定义书签。
3.5.3主从站连接 .......................................................................................... 错误！未定义书签。
3．6电气元件选型 ........................................................................................ 错误！未定义书签。
3．7硬件原理图（如大图1或附录一示） .................................................... 错误！未定义书签。
第四章PLC程序设计.....................................................................错误！未定义书签。
4.1Concept2.5简介 ....................................................................................... 错误！未定义书签。
4.2编程步骤 ................................................................................................. 错误！未定义书签。
4.2.1模块选型................................................................................................ 错误！未定义书签。
4.2.2地址分配 .............................................................................................. 错误！未定义书签。
4.2.3部分程序设计说明 ............................................................................... 错误！未定义书签。
4．3程序流程图（附录二）.......................................................................... 错误！未定义书签。
4．4程序梯形图（附录三）.......................................................................... 错误！未定义书签。
第五章上位组态设计.....................................................................错误！未定义书签。
5.1组态软件介绍........................................................................................... 错误！未定义书签。
5.1.1组态软件的发展历史和定义.................................................................. 错误！未定义书签。
5.1.2组态软件定义 ........................................................................................ 错误！未定义书签。
