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煤矿提升机变频调速系统分析摘要：在煤矿开采过程中，提升机是一种不可或缺的机械，其安全和可靠关系到整个煤矿开采过程是否能够顺利进行。
在煤矿中应用可编程技术，是一种行之有效的方法。
本文介绍了可编程控制器在煤矿提升机变频控制中具体运用，给出可编程控制器的设计思想，作出变频调速系统的硬件结构框图，且介绍了可编程控制器的工作原理及主要功能。
在此基础上，在此基础上，给出了系统主控回路的程序框图，并给出了系统的总体设计过程。
以 PLC为基础的变频调速具有良好机械性能，可以满足煤矿提升机在特定工作环境中的操作需要，也可以让系统操作变得更安全、可靠。
关键词：可编程控制器；提升机；变频；调速引言：提升机是煤矿开采过程中必不可少的机械，也是煤矿开采过程中“四大作业装备”之一。
由于提升机电气驱动性能十分复杂，电机经常要进行正向和反向运行，所以其可靠性和安全性十分重要，如果在矿山中出现问题，很可能会引起矿山停业，甚至会对设备造成破坏，还会引起工人死亡，因此，其正常运行将会对煤矿开采和工人生活带来很大影响。
所以提升煤矿提升机性能，提升煤矿提升自动化程度，确保煤矿提升可靠运行，是煤矿提升一个关键问题。
20世纪80年代以来，伴随着我国数字技术、电力电子技术快速发展，可程序控制（PLC）、变频器等技术也逐步普及。
因为可编程序控制器高可靠性和强抗干扰能力，所以它被广泛地用于煤矿提升机的控制系统中。
1煤矿提升机概述1.1系统简述煤矿提升系统主体是提升容器、钢丝绳、提升机、井架、天轮以及卸载设备等六大部件。
提升机是煤矿提升系统的重要装备，它包括工作机构、制动系统、传动系统、润滑系统、操作系统和保护系统等。
工作机械包括：主轴传动、主支承等；刹车系统是起到刹车作用的，它包括刹车和油压两个部分；在传输方面，以减速带及耦合器为主；润滑系统的作用是将润滑油不断地输送到轴承及齿轮表面，确保其工作正常进行；该操作系统由操作台、指示灯、速度测量马达组成；当吊车失灵时，该防护系统会自动使吊车停止运转，保证其安全性。
目录摘要 (III)关键词 (III)Abstract (IV)Keywords (IV)第1章绪论............................................................. - 1 -1.1国内外矿井提升机发展现状......................................... - 1 -1.1.1国内矿井提升机电气控制系统的现状........................... - 1 -1.1.2国外提升机电气控制系统的现状............................... - 2 -1.2课题研究的目的和意义............................................. - 3 -1.3本论文承担的任务................................................. - 4 -1.4小结............................................................. - 5 - 第2章矿井提升机调速控制系统分析....................................... - 6 -2.1引言............................................................. - 6 -2.2提升机工作原理及机械结构......................................... - 6 -2.3提升机调速控制方式及调速性能分析................................. - 7 -2.3.1提升机直流调速性能分析..................................... - 7 -2.3.2提升机交流调速性能分析..................................... - 8 -2.4提升机调速控制方案分析........................................... - 9 -2.4.1传统转子回路串电阻调速系统................................ - 10 -2.4.2模糊控制调速系统.......................................... - 10 -2.4.3直接转矩控制系统.......................................... - 11 -2.4.4矢量控制变频调速系统...................................... - 12 -2.5小结............................................................ - 14 - 第3章提升机调速控制系统硬件实现...................................... - 15 -3.1引言............................................................ - 15 -3.2提升机电控系统总体结构.......................................... - 15 -3.3提升机电控系统变频器选择........................................ - 17 -3.4变频控制部分设计................................................ - 17 -3.4.1变频调速主系统设计........................................ - 17 -3.4.2变频器外部电路设计........................................ - 20 -3.5 PLC控制部分设计................................................ - 24 -3.5.1基本控制功能.............................................. - 24 -3.5.2位置检测电路.............................................. - 28 -3.6硬件调速控制系统保护措施........................................ - 29 -3.6.1热继电器过载保护.......................................... - 30 -3.6.2调速控制系统抗干扰处理.................................... - 31 -3.7小结............................................................ - 33 - 第4章提升机调速控制系统软件实现...................................... - 34 -4.1引言............................................................ - 34 -4.2矿井提升机中S型速度曲线建模及实现.............................. - 34 -4.2.1速度曲线的选择及给定方法.................................. - 34 -4.2.2提升机理想S形速度曲线数学模型............................ - 35 -4.2.3理想速度曲线的实现........................................ - 39 -4.3调速控制系统软件流程............................................ - 42 -4.4小结............................................................ - 44 - 第5章全文总结........................................................ - 45 -5.1提升机电控系统主电路部分........................................ - 45 -5.2控制系统软件设计部分............................................ - 45 -5.3提升机速度控制理论分析及抗干扰保护.............................. - 46 - 参考文献............................................................... - 47 - 致谢................................................................... - 48 -基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计摘要传矿井提升机是煤矿安全生产的关键设备之一，其作用是提升煤炭、矸石，升降人员和下放物料等，在整个煤矿生产中占有十分重要的地位。
PLC与变频器在矿井提升机调速系统中的应用目前我国矿井提升机中的主要系统，通常选用的是电器控制系统，用转子串电阻调节速度，并由继电器和接触器组成的一种控制装置。
一般的提升机转子串电阻调速电控系统具有很多的缺点，例如在控制上不够简单、明了；应用时可靠性较差；调节速度的效果较低等。
鉴于以上种种因素，通过选择PLC和变频器并把两者组合到一起的控制措施，能够很好的对原来电控系统进行一定的改善，从而增强电控系统的整体效果，并对其安全性和可靠性，以及控制能力和速度调节上做出明显改善。
标签：提升机；电控系统；PLC；变频器引言提升机属于大型的提升机械设备，通常使用较为广泛的是矿井提升机，它所发挥的效果是连接地面和井下输送的枢纽。
因为它自身作用的关系，又被称作是矿井的“咽喉”，所以必须要确保提升机在井道内的安全性能，避免在井道中突发意外事故，给工作人员带来一定的危害，耽误工作正常运行。
传统的矿井提升机控制系统大多都是选用继电器和接触器组成的控制系统，但是，由于该控制系统有很多不完善的地方，使用性能和維护性能都比较差，所以导致了其很难跟上现今矿业发展的前进脚步。
综上所述，这种传统的继电器控制系统会逐渐地消失，而新式的PLC与变频器控制系统将会成为新的发展方向。
文章从安全、可靠、高效、经济等几个方面为主要出发点进行改革。
据统计，我国现在所使用的矿井提升机大多数是选择那种传统的交流电控制系统[1]。
该电控系统在起动和调速换挡时电流的冲击力过大，属于有级调速，且调速的平滑性较差，速度低时机械特性绵软，静差率较大，而且容易发生机械故障，节能效果低。
为了改善传统交流绕线式转子异步电动机串电阻调速系统上的不足[2]，通过PLC和变频器合二为一的控制措施针对传统电控系统实行完善处理，使提升电动机较为广泛区域中的无极平滑调速得到了很好的改善，并且在机器运行时可以结合电动机的实际使用状况，来确保电动机一直正常有序的进行运转，而且这样的控制系统还非常适用于环境较为恶劣的工作场地，还具有相当优良的节能省电性能。
PLC控制技术在矿井提升机变频调速系统应用发布时间：2022-09-22T09:09:21.337Z 来源：《中国科技信息》2022年10期5月作者：董连增[导读] 在社会快速发展的带动下，科学技术的发展取得了巨大的成绩，从而有效的推动了PLC技术水平的显著提升。
董连增开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司，河北唐山 063000摘要：在社会快速发展的带动下，科学技术的发展取得了巨大的成绩，从而有效的推动了PLC技术水平的显著提升。
就以往的矿井提升机的使用情况来说，一般都是借助继电器-接触器来完成控制，并且会借助电动机转子回路中的串接与电阻进行融合来完成系统的控制。
这类控制系统在实践运用中的稳定性相对较差，并且实际操作较为复杂，经常会出现故障的情况。
在电气化控制技术稳步发展的形势下，人们对于安全生产提出了更高的要求。
将PLC控制技术在矿井提升机变频调速系统中加以良好的运用，在提升整个系统的运行效果方面具有重要的作用。
关键词：矿井提升机；变频控制；PLC；应用引言：矿井提升机在采矿生产中的作用是非常重要的，以往斜井提升积极通常都是选择运用的交流接触器一晶闸管控制电阻投切的交流绕线式电动机调速系统，因为在实践中交流接触器操作十分的频繁，所以接触头经常会出现氧化的情况，极易导致设备故障问题的发生。
并且利用浆液启动大部分矿区的进线变压器容量相对较小，输出电压相对较低，所以就会导致工频时不能保证正常开机。
利用串电阻的调速系统其最为突出的特征就是有极调速，控制能力相对较差，并且极易导致提升机在降速和爬行的过程中停机位置出现误差的情况，转子外电路中所安设的电阻会形成较大的功耗，节能性能较差，中高速运行过程中会产生较大的振动，安全性较差。
通过上述分析我们发现，以往老旧模式的矿井提升机在速度调控、节能以及运行安全性方面都存在诸多的问题。
为了切实从根本上对传统提升机的实际问题加以解决，这篇文章主要针对PLG控制技术在矿井提升机变频调速系统中的实践运用展开全面细致的分析研究，希望能够对我国矿井生产领域的发展有所帮助。
基于PLC与触摸屏的矿井提升机变频调速改造摘要：本文介绍基于PLC与触摸屏的矿井提升机变频调速改造，提出一种变频技术应用于矿井提升机的改造方案。
首先，对矿井提升机中的结构、组成及传动系统进行概述，本文详细介绍了变频调速技术的安装及使用方法。
然后，本文采用PLC和触摸屏作为智能的改造手段，将其搭配变频调速技术，研制出一套完整的自动化控制系统。
最后，该系统在实际应用中表现出良好的运行性能，实现了提升机的效率、节能、精度、可靠性及安全性的改善。
关键词：PLC触摸屏；矿井提升机；变频调速；自动化控制正文：1. 引言矿井提升机是矿山最重要的设备之一，对矿山的生产效率至关重要。
传统的矿井提升机大多使用机械传动的方式来调速，但存在精度低、能耗高和可靠性差等问题。
因此，引入变频调速技术是有必要的，但如何将其结合PLC和触摸屏进行改造却是一件复杂的事情，所以研究基于PLC与触摸屏的矿井提升机变频调速技术改造十分重要。
2. 改造基础矿井提升机的主要结构及组成包括电机、减速箱、无级调速装置、油液分离器、液压站、钢管架等部件。
传动系统主要由减速机、无级调速装置及液压部件组成。
由于液压分离器的作用，有利于实现混流和混油双用的效果。
3. 变频调速装置的安装使用提升机变频调速改造的实施，首先是在矿井提升机上安装变频调速装置。
变频调速装置是由变频器、电机联轴器、风扇散热器、按钮及控制器等组成。
变频器一般采用国际品牌产品，具有稳定可靠的效果。
它可以实现电机转速可调、转子电流控制等功能。
变频器与电机连接后，再接入按钮及控制器，以操作和控制变频器的运行。
4. PLC和触摸屏的使用PLC是工业控制领域的重要节点，它能够实时处理大量的计算数据，是工业系统的重要部分。
由于PLC的易于编程、控制简单、可靠性高等特点，将其与变频器连接可以实现完全自动化控制。
触摸屏可以提供更加直观的操作界面，可以根据用户不同的需求快速调整参数，使得系统参数的调整更加简便快捷。
基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统设计摘要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较深入的研究。
根据提升机的运行特点,控制系统采用工控机监控提升机变频调速系统, PLC控制系统、变频调速系统等组成。
为了提高系统的可靠性，对提升机各种物理量及控制单元进行控制监控。
提升机的动态监测由工控机或触摸屏和组态软件组成.用户在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程和工程所需要的信息报表以及结果打印等。
主控系统采用PLC系统,硬件简洁、软件灵活性强、调试方便、维护量小,配合一些专用电子模块组成的提升机控制设备,可供控制高压带动动力制动或低频制动等。
同时能检测各电机故障现象并送往上位机显示。
减少了传统继电器接触式控制系统的中间环节，减少了硬件和控制线，极大提高了系统的稳定性，可靠性。
关键词：矿用提升机；变频调速；矢量控制；可编程控制器The Freouency Conversion Use on The Speed Adjustment of Shaft Hoist on The Basis of PLC ControlABSTRACTElevator Control System In this paper, the above problems exist in the PLC and frequency converter used in elevator control system，and for a more in—depth feasibility study. According to the operation of hoist features，the control system IPC VVVF elevator control system，PLC control systems, frequency control system components. In order to improve system reliability，and various physical quantities on the elevator control unit to control monitoring。
基于PLC变频调速技术的矿用提升机调速控制研究【摘要】本文主要研究基于PLC变频调速技术的矿用提升机调速控制。
引言部分介绍了背景、研究意义和目的，正文分析了提升机调速控制技术、PLC和变频技术在提升机中的应用，以及研究方案和实验结果。
结论部分总结了基于PLC变频调速技术的矿用提升机调速控制的优势，研究成果的意义和未来发展方向。
通过本研究可以提高矿用提升机的运行效率和安全性，为矿山提升机设备的智能化发展提供技术支持。
【关键词】提升机、调速控制、PLC、变频技术、矿用、研究、研究意义、技术应用、研究方案、实验结果、优势、研究成果、未来发展方向1. 引言1.1 背景介绍矿用提升机是煤矿、金矿等矿山中常见的重要设备，用于将矿石、煤炭等物料从井下输送到地面或从地面输送到井下。
提升机的调速控制对于保证生产过程的安全稳定、提高生产效率具有重要意义。
传统的提升机调速控制方法主要依靠机械传动方式，存在调速范围狭窄、调速响应慢、精度低等问题。
基于PLC变频调速技术的矿用提升机调速控制研究成为当前研究的热点之一。
本文旨在通过对提升机调速控制技术的概述、PLC和变频调速技术在提升机中的应用、以及基于PLC变频调速技术的提升机调速控制研究方案的详细探讨，为提升机调速控制技术的进一步优化提供参考和指导。
1.2 研究意义矿用提升机在采矿生产中具有重要作用，是实现矿石、煤炭、矿渣等物料的垂直输送的关键设备之一。
提升机的调速控制对于提升机的安全性、稳定性和效率具有重要影响。
传统的提升机调速控制方法存在控制精度低、调速范围窄、响应速度慢等问题，无法满足矿山生产对于提升机调速控制的需求。
基于PLC变频调速技术的矿用提升机调速控制研究可以有效解决传统控制方法存在的问题，提高提升机的调速精度和调速范围，提高提升机的运行效率和安全性。
通过对提升机调速控制技术的研究，可以为提升机的自动化生产提供技术支持，提高矿山生产的自动化水平，减少人工干预，降低生产成本，提升生产效率。
基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统设计摘要本文主要设计了矿井提升机的变频调速系统以及PLC控制系统。
通过对矿井提升机调速系统要求的分析，说明了采用变频调速的重要性。
在对各种变频调速方法的分析比较后，选择采用交流变频调速，然后选择变频器的类型，并按调速系统要求设计了变频器的外部电路。
通过对其电控系统各类故障处理的要求，选择采用可编程控制器（PLC），并对可编程控制器进行选型。
考虑到实际生产中可能出现的问题，合理的设计可编程控制器（PLC）的外部电路，并在此基础上对可编程控制器（PLC）程序做出初步的设计方案，为了保证可编程控制器（PLC）的可靠工作，将其系统抗干扰措施也设计在内。
本文只是初步理论设计，并未应用于实践，在应用于实践前必须对其进行实践验证。
关键词：矿井提升机，变频调速，变频器，PLCMine hoister based on PLC variable frequency speed controlsystem designABSTRACTThis article mainly design of mine ho ist the variable frequency speed contro l system and PLC control system. Based on the mine ho ist contro l system requirements analysis, illustrates the importance of using variable frequency speed regulation. In a variety o f frequency conversio n speed regulation method of analysis and comparison, selection using AC frequency converter, and then select the types of frequency converters, and according to the speed control system is designed the external circuit of frequency converter. The electric control system of various fault hand ling requirements, selection by using the programmable controller (PLC), and the programmable contro ller type. Considering the practical production problems that may arise, the rational design of programmab le controller (PLC) of the external circuit, and based on the programmable controller (PLC) program to make the preliminary design, to ensure that the programmable controller (PLC) for the reliable operatio n of the system, the anti interference measures are designed. This paper is only a preliminary theoretical design, is not applied in practice, applied in practice before it must be verified in practice.KEY WORDS: Mine hoist, Variable frequency speed regulatio n, Frequencyconverter, PLC目录前言 (1)第1章矿井提升机 (3)1.1矿井提升机概述 (3)1.2国外矿井提升机的发展 (4)1.3国内矿井提升机的发展 (6)第2章矿井提升机调速控制系统设计 (8)2.1 提升机电气控制系统要求及组成 (8)2.2变频调速基本原理 (12)2.3 变频调速在提升机电控上的应用 (14)2.4 交-直-交PWM变频器主回路简介 (16)2.5变频器的选择 (17)2.5.1 变频器的选型 (18)2.5.2变频器容量的选择 (18)2.5.3 变频器外部电路设计 (19)第3章PLC硬件设计 (22)3.1 PLC简介 (22)3.2 PLC的选型 (23)3.3 PLC的I/O分配 (23)3.4 PLC的硬件接线图 (26)第4章PLC软件设计 (27)4.1 PLC软件概述 (27)4.2 程序设计 (28)4.2.1软件结构 (28)4.2.2 软件部分设计 (28)4.3 PLC系统抗干扰措施 (31)结论 (33)谢辞 (34)参考文献 (35)附录 (36)外文资料翻译 (37)前言矿井提升机是各种厂矿生产的重要设备。
提升机的安全、可靠、有效、高速运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。
矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。
虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，以及操作者的人为过失和对行程监测研究的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。
因此提升机调速控制系统的研究一直是社会各届人士共同关注的一个重大课题。
电气控制方式在很大程度上决定了提升机能否实现平稳、安全、可靠地起制动运行，避免了严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。
随着矿井提升系统自动化，改善提统的性能，以及提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。
对矿井提升机电气传动系统的要求是：有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。
目前，我国地下矿山矿井提升机的电气传动系统主要有：晶闸管变流器—直流电动机传动控制系统和同步电动机矢量控制交-交变频传动控制系统。
这两种系统大都采用数字控制方式实现控制系统的自动化运行，效率高，有准确的制动和定位功能，运行可靠性高，但造价昂贵。
对于中、小型提升机，则多采用交流绕线式电动机转子切换电阻调速的交流电气传动系统。
这种电气传动系统设备简单，但属于有级调速，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒加减速控制，经常会造成过放或过卷事故。
提升机频繁的启动和制动工作过程会使转子串电阻调速产生相当严重的能耗，另外转子串电阻调速控制电路复杂，接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏，影响生产效益。
将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升机电气传动系统的发展方向。
随着变频调速技术的发展，交-直-交电压型变频调速技术已开始在矿井提升机改造中应用。
变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，消除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果。
变频器调速控制电路简单，克服了接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏的缺点，降低了故障和事故的发生。
本文将变频器与可编程控制器（PLC）综合应用在矿井提升机上不仅使调速性能增强，同时也使得系统工作的可靠性得到了提高。
第1章矿井提升机1.1矿井提升机概述矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械，广泛用于煤炭、有色金属、黑色金属、非金属、化工等矿山的矿井，是生产运输的主要工具。
在生产中提升机担负着提升下放材料、升降人员和设备的任务，是联系井上与井下的唯一途径。
提升机的电力传动特性复杂，电动机频繁正反向，经常处于负荷运转和电动、制动不断地转换的状态中。
对应提升机来说运行的安全可靠是至关重要的，主井直接关系到矿山的生产效率，作为运送人员的副井，一旦发生故障往往造成机毁人亡。
提升机运行的安全可靠性不仅直接影响整个矿井的生产能力，影响整个矿山的经济效益，而且还涉及到井下工作人员的生命安全。
矿井提升机是联系矿井井下和地面的工作机械。
用钢丝绳带动容器在井筒中升降，完成运输任务。
按工作方式分类如下：1. 缠绕式提升机：缠绕式提升机的主要部件有主轴、卷筒、主轴承、调绳离合器、减速器、深度指示器和制动器等。
（1）单绳缠绕式提升机：根据卷筒数目可分为单卷筒和双卷筒两种：a单卷筒提升机，一般作单钩提升。
钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端绕过天轮与提升容器相连；卷筒转动时，钢丝绳向卷筒上缠绕或放出，带动提升容器升降；b双卷筒提升机，作双钩提升。
两根钢丝绳各固定在一个卷筒上,分别从卷筒上、下方引出,卷筒转动时，一个提升容器上升，另一个容器下降。
缠绕式提升机按卷筒的外形又分为等直径提升机和变直径提升机两种。
等直径卷筒的结构简单，制造容易，价格低，得到普遍应用。
深井提升时，由于两侧钢丝绳长度变化大，力矩很不平衡。
（2）多绳缠绕式提升机：提升机在超深井运行中，尾绳悬垂长度变化大，提升钢丝绳承受很大交变应力，影响钢丝绳寿命；尾绳在井筒中还易扭转，妨碍工作。
2. 摩擦式提升机多绳摩擦式提升机具有安全性高、钢丝绳直径细、主导轮直径小、设备重量轻、耗电少、价格便宜等优点，发展很快。
多绳摩擦式提升机的主要部件有主轴、主导轮、主轴承、车槽装置、减速器、深度指示器、制动装置及导向轮等。
3. 内装式提升机AEG公司生产的内装式提升机，将提升主电机与滚筒合为一体，即转子固定，转动的定子充当滚筒，使机构大为简化，占地面积小，制造成本低。
1.2国外矿井提升机的发展矿井提升机作为矿井运输系统的主要运行形式之一，最早起源于英国、美国、德国等一些采煤技术发达的国家，五十年代已经大规模服务于煤炭生产行业。
随着科学技术的发展，矿井提升调速系统也在不断完善，归结起来矿井提升机调速系统可简单的分为以下几种：(1) 绕线转子异步电动机转子回路串金属电阻调速系统电动机转速调节是靠改变转子回路串联的附加电阻来实现的。
该系统调速方法简单，曾被广泛使用。
它是有级调速，并且调速时能耗很大，属转子功率消耗型调速。
由于其调速性能差、运行效率低、运行状态的切换死区大及调速不平滑等缺点，这种调速方法已逐渐被淘汰。
(2) 晶闸管-电动机(SCR-D)直流低速直联拖动系统部分发达国家原有的交流提升机已基本上被晶闸管-电动机(以下简称SCR-D)所取代。
