矿井提升机数字交流变频控制系统的设计与实现

发布时间：2017-07-26 05:22

  本文关键词：矿井提升机数字交流变频控制系统的设计与实现

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【摘要】：矿井提升机在煤炭企业正常的生产过程中占据着十分重要的位置,承担着提升运输煤炭、矸石、生产物资、上下班人员等的重要责任。对煤矿生产来说,机电运转设备在使用过程中的安全性与可靠性是性命攸关十分重要的。随着科技的进步和企业对产能提升的不断要求,以及近年来国家不断颁布新的安全管理规定和相关行业标准和要求,都对矿井控制提升系统提出了新的要求。同时,计算机和PLC技术的不断发展,用目前国际较为通用的控制技术改造煤矿传统控制系统,为提升机的控制性能大大提高,并且可以让它的自动化程度和安全性和可靠性都可以进行新的推广,企业通过现代化的管理和监控手段来保证机器的安全运行,从而保证矿井提升机运行可靠、准确运行,实现矿井提升机的计算机控制。本文主要通过对我国现有的矿井提升机电控系统的研究和分析,在对原有控制系统优缺点的总结,并结合矿井实际生产过程中所提出的要求,利用目前的PLC技术结合大功率变频技术来实现煤炭企业在原料提升运输、人员运输等系统的电控系统进行设计。并通过软件编程和过程控制,来达到将提升机的动力部分进行速度控制,液压制动部分启停配合,反馈监测部分来进行过程监测、报警等。通过控制软件这个“大脑”,来协调指挥各系统精密有序的来实现和反馈各自的功能,确保提升机整个系统能够安全稳定实现其功能性。使矿井提升机在运行中不管是提人还是提物状态,都能够平稳可靠的运行,做到停车准确、启车平稳、调速平滑。矿井提升机在安装了数字交流变频系统后,能够使这一设备达到智能化、信息化、节能化的目的,为实现煤矿的综合信息化提供有力保障。这是本文所力求达到的目的所在。通过对矿井提升机电控系统的研究与实现,结合煤炭行业设备运行环境恶劣,四季温差较大,运行周边煤尘粉尘较多等运行环境条件,在系统软硬件基础上进行选型与设计,以实现系统运行可靠性。并通过人机交互界面的优化,能够实现操作界面清晰直观,便于人员操作和观测。使系统在负载不停变化的实时操作期间,保证电机运行在最佳状态。整个控制系统在调速范围、调速精度、动态响应、节能降耗、保护功能完善、可靠性高、使用方便等方面都有较为优异的性能。
【关键词】：矿井提升机 PLC 交流变频 控制系统 编码器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD633
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-18
• 1.1 课题研究背景12
• 1.2 本文研究意义及内容12-13
• 1.2.1 研究的意义12-13
• 1.2.2 研究的内容13
• 1.3 系统需求及可行性分析13-16
• 1.3.1 系统需求分析13-14
• 1.3.2 经济可行性分析14
• 1.3.3 技术可行性分析14-15
• 1.3.4 生产系统相关需求15-16
• 1.4 论文章节安排16-18
• 第二章 矿井提升机系统的介绍18-30
• 2.1 矿井提升机系统简介18-19
• 2.2 提升机电动机运行方式介绍19-20
• 2.3 矿井提升机的电气传动方案简介20-21
• 2.4 可编程控制器（PLC）介绍21-24
• 2.4.1 PLC的基本概念21
• 2.4.2 PLC的基本结构21-22
• 2.4.3 PLC运行方式22-23
• 2.4.4 PLC内部运作方式23-24
• 2.5 变频器介绍24-28
• 2.5.1 变频器的运用分析24-27
• 2.5.2 变频调速基本原理27
• 2.5.3 变频器按中间直流环节方式分类27-28
• 2.6 研华工控机的简介28-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 系统控制方案设计30-39
• 3.1 控制系统基本原理31-33
• 3.2 控制系统总体设计原理与结构33-38
• 3.2.1 供电系统设计34
• 3.2.2 驱动系统设计34-35
• 3.2.3 提升机控制部分设计35
• 3.2.4 提升机控制安全监测系统设计35
• 3.2.5 人机对话系统设计35-36
• 3.2.6 计算机网络设计36-37
• 3.2.7 提升机机电保护装置及电气保护设置37-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第四章 控制系统硬件的设计与实现39-53
• 4.1 PLC的选择和特性40-42
• 4.2 变频器的配置选型42-46
• 4.2.1 变频器适用选择42-43
• 4.2.2 基于变频器控制原理的匹配选择43-44
• 4.2.3 变频器和驱动装置单元的距离确定44
• 4.2.4 变频器运行原理44-45
• 4.2.5 变频器布置与安设45
• 4.2.6 变频器接线规范45-46
• 4.2.7 变频器的设置46
• 4.3 旋转编码器的选型及接线方式46-52
• 4.3.1 光电编码器48-50
• 4.3.2 圆感应同步器50-51
• 4.3.3 编码器的应用和测定方法51-52
• 4.4 矿井提升机联络信号配置52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 控制系统软件的设计与实现53-62
• 5.1 控制程序流程图53-55
• 5.2 系统控制程序55-61
• 5.2.1 S7-400 的主程序组织块OB155-57
• 5.2.2 系统PLC控制梯形图设计57-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 人机交互界面的设计与实现62-74
• 6.1 WINCC概述62
• 6.2 WINCC在工业控制中的应用62-67
• 6.3 人机交互在矿井提升机控制系统中的设计与实现67-70
• 6.4 单系统运行性能测试70-72
• 6.5.1 对各环节数据超限报警动作测试71
• 6.5.2 对实时传输数据及数据回溯记录功能进行测试71-72
• 6.5 多系统联合试运行性能测试72-73
• 6.6 测试结果及分析73
• 6.7 本章小结73-74
• 第七章 总结与展望74-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-78

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