矿井提升机变频调速控制系统研究与设计

发布时间：2017-04-08 15:01

  本文关键词：矿井提升机变频调速控制系统研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：矿井提升机在煤矿生产中的作用至关重要,负责井下矿石的提升、物料的下放和人员的运送。矿井提升机及其配套的控制设备是极为复杂的机械和电气组合,在地面与井下之间矿井提升机高速往复运行,不断提升和下放,工作中一旦发生故障,就会影响矿井的安全生产,导致设备的损坏,严重地还会造成人身伤亡,这对矿井提升机的整套系统提出了更高的要求,所以,高产高效、高安全性与可靠性、全数字化及综合自动化成为了矿井提升机的发展方向。 目前,山西大部分矿井提升机控制系统使用过久,设备老化,无法对提升过程进行实时监控与故障预警；同时,调速系统使用电机转子串电阻调速,控制电路与电气设备易损坏,环境噪声极大,维护成本较高,耗能过大,调速性能也有限。交流变频调速器与可编程逻辑控制器组成的提升机电气控制系统,以其优良的调速和节能特性正在逐渐取代电机转子串电阻调速系统。 本文对长治某矿提升机原有电控系统进行了技术改造和升级,制定了提升机拖动及控制系统方案,完成了系统的硬件和软件设计,并对变频调速的节能效果进行了分析。 提升机电控系统采用两套西门子S7-300系列PLC,分别设置了系统的软、硬两套安全回路,提高了系统的安全性能。安全回路中设有主令零位、制动紧闸、主电源失压、调闸、上下过卷等安全保护。软件采用梯形图编程,方便易懂,便于维护人员学习。采用霍尔元件、压力变送器、旋转编码器、行程开关、磁接近开关等传感器对系统参数进行检测,实时感知系统的运行状态,并将运行参数及故障信号及时反馈给PLC,调整控制策略并对故障进行预警。 上位机采用WinCC组态监控软件,实时监控提升机在井筒中的运行情况,画面生动形象,可视效果良好。传动部分选用瑞典ABB公司的ACS800系列变频柜,采用直接转矩控制(DTC)技术,具有优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力。 改造升级后的提升机电控系统操作简单,运行稳定可靠,改善了调速效果,提高了生产效率。
【关键词】：矿井提升机 变频调速 硬件设计 软件编程
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TD534
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题背景14-15
• 1.2 矿井提升机及其电控系统发展概况15-17
• 1.2.1 矿井提升机发展现状15-16
• 1.2.2 矿井提升机电控系统发展现状16-17
• 1.3 研究内容与结构17-20
• 第二章 提升机控制系统及其设计方案20-34
• 2.1 技术参数20-21
• 2.2 矿井提升机控制系统组成21-25
• 2.2.1 主轴装置22
• 2.2.2 减速器22
• 2.2.3 电机22
• 2.2.4 深度指示器22-23
• 2.2.5 制动系统23
• 2.2.6 液压站23-25
• 2.2.7 盘形制动器25
• 2.3 提升机行程控制25-28
• 2.3.1 提升机运行速度分析25-26
• 2.3.2 速度图中参数的计算26-28
• 2.4 提升机调速方式28-29
• 2.5 提升机电控系统设计方案29-31
• 2.5.1 电控系统组成结构29-30
• 2.5.2 控制系统整体设计方案30-31
• 2.6 本章总结31-34
• 第三章 变频控制方案及节能分析34-42
• 3.1 变频器工作原理与控制方式34-35
• 3.1.1 变频器工作原理34-35
• 3.1.2 变频器控制方式35
• 3.2 变频器选型设计35-36
• 3.2.1 变频器选型依据35-36
• 3.2.2 变频器选型设计36
• 3.3 变频器主电路接线与参数设定36-40
• 3.3.1 变频器主电路接线设计36-39
• 3.3.2 变频器参数设定39-40
• 3.4 控制系统节能分析40-41
• 3.4.1 变频调速节能40
• 3.4.2 软启动节能40
• 3.4.3 功率因数补偿节能40-41
• 3.5 本章总结41-42
• 第四章 控制系统硬件设计42-60
• 4.1 PLC简介42-45
• 4.1.1 PLC基本结构42-43
• 4.1.2 西门子系列PLC介绍43-45
• 4.2 线制PLC控制系统设计45-53
• 4.2.1 系统I/O分配46-51
• 4.2.2 安全回路设计51-53
• 4.3 提升机运行参数检测传感器53-57
• 4.3.1 闸瓦磨损检测行程开关53-54
• 4.3.2 松绳检测行程开关54
• 4.3.3 罐笼到位检测开关54-55
• 4.3.4 深度指示器外置检测开关55
• 4.3.5 制动油油压检测传感器55-56
• 4.3.6 深度和速度检测编码器56-57
• 4.4 系统的通信协议及设计方案57-58
• 4.4.1 PROFIBUS-DP通信协议57-58
• 4.4.2 系统通迅设计方案58
• 4.5 本章总结58-60
• 第五章 控制系统软件设计60-82
• 5.1 程序设计软件60-63
• 5.1.1 STEP7简介60
• 5.1.2 STEP7设计步骤60-61
• 5.1.3 STEP7项目结构61
• 5.1.4 PG/PC接口设置61-63
• 5.2 系统硬件组态63-64
• 5.3 STEP7程序结构64-66
• 5.3.1 CPU中的程序64-65
• 5.3.2 程序模块65-66
• 5.3.3 编程语言66
• 5.4 项目程序设计66-71
• 5.4.1 模拟量处理模块FC568-69
• 5.4.2 故障处理模块FC669-70
• 5.4.3 主要功能程序模块FC770-71
• 5.5 上位机监控软件设计71-76
• 5.5.1 WINCC简介72
• 5.5.2 组态项目建立72-75
• 5.5.3 组态变量75
• 5.5.4 变量的数据类型75-76
• 5.5.5 创建过程画面76
• 5.6 WinCC与PLC的通讯76-77
• 5.7 项目画面设计77-79
• 5.8 本章总结79-82
• 第六章 系统调试82-86
• 6.1 系统安装测试82
• 6.2 电气调试82-83
• 6.2.1 初上电调试82-83
• 6.2.2 液压站电气调试83
• 6.2.3 变频柜电气调试83
• 6.3 功能调试83-84
• 6.3.1 软件程序调试84
• 6.3.2 显示画面调试84
• 6.3.3 保护调试84
• 6.4 本章总结84-86
• 第七章 总结与展望86-90
• 7.1 总结86-88
• 7.2 展望88-90
• 参考文献90-94
• 附录94-98
• 致谢98-100
• 攻读学位期间发表的学术论文目录100

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：293081