现代矿井提升机信号系统的设计与研究

发布时间：2017-07-29 02:02

  本文关键词：现代矿井提升机信号系统的设计与研究

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【摘要】：在整个矿山生产过程,提升机占据着及其重要的地位。提升机是矿山四大运转设备之首,其担负着提升人员,升降设备的作用。提升机是集机械,通讯,电气为一体的复杂装置,其控制信号可靠性的高低影响着整个矿山的安全生产。传统的提升机信号系统是TKD系统,其采用继电器—接触器进行分、合信号的传递,操作员则通过判断灯光信号进行操作,由于继电器没有记忆作用,传达的信号前后无法对应,经常出现由于信号错误从而导致事故的发生。经研究发现,20%的重大伤亡事故是提升机信号传递错误造成的。因此,对传统的提升机信号系统加以改进具有现实的意义。本文分析了传统矿井提升机信号系统的缺陷与不足,设计了一种以可编程控制器为控制核心的新型提升机信号系统。采用PLC编程的矿井提升信号系统是目前国内最先进的控制系统,其采用总线控制方式,由两台PLC主机和两台ET200M分布式远程站点组成。两台PLC主机放置在绞车房内,其采用硬冗余控制方式,以增强整个系统的可靠性。PLC主机主要完成采集井口与井底的打点信号并对信号进行存储、LCD显示,语音播报等功能。语音模块采用ISD4004芯片,其能在打点信号发出后自动播放相应语音提示。分布式远程ET200M站点设置在井口与井底内,其主要完成操车信号的采集和控制、发送数字打点信号、对相关信息进行LED显示和语音提示等功能。本文对绞车房、井口和井底三处分别做了硬件设计和软件设计。硬件设计包括PLC冗余系统的设计,PROFIBUS-DP网络通讯系统设计,绞车房LCD显示电路设计,井口与井底的LED显示电路设计,电平匹配电路设计,语音电路设计等。软件设计包括PLC梯形图程序,LCD显示程序,LED显示程序,语音提示程序等,还有信号系统故障诊断软件的编写。仿真和实验结果表明,以PLC为控制核心的信号系统具有良好的可靠性,能正确采集与发送控制信号,有效克服了信号之间无法记忆,无法闭锁的难题;LCD与LED能正确显示PLC发出的信号类别与方式,并能依次显示历史信号;语音模块能正常播放相应的语音信息并使整个系统更加亲切友好。现代矿井提升机信号系统是未来提升机信号系统发展的趋势。
【关键词】：矿井提升机 信号系统 PLC控制 设计
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD633
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状13
• 1.3 主要研究内容13-14
• 1.4 小结14-15
• 第2章 提升机信号系统的组成15-23
• 2.1 矿井提升机概况15-16
• 2.2 提升机信号系统的组成16-17
• 2.3 提升机信号系统的功能17-18
• 2.3.1 提升机信号系统显示功能17
• 2.3.2 提升机信号系统绞车房控制功能17-18
• 2.3.3 提升机信号系统井口、井底控制功能18
• 2.3.4 提升机信号系统闭锁功能18
• 2.4 提升机信号系统操作流程18-20
• 2.4.1 井口、井底操车流程18-19
• 2.4.2 井口、井底的信号流程19-20
• 2.5 提升机信号系统与驱动系统20-22
• 2.6 小结22-23
• 第3章 提升机信号系统硬件设计23-49
• 3.1 提升机信号系统主控冗余系统设计23-28
• 3.1.1 冗余系统可靠性理论23-25
• 3.1.2 提升机信号系统冗余系统设计25-26
• 3.1.3 提升机信号系统冗余系统特点26-27
• 3.1.4 提升机信号系统分布式站点特点27-28
• 3.2 提升机信号系统硬件设计28-42
• 3.2.1 提升机信号系统绞车房硬件设计28-35
• 3.2.2 提升机信号系统井口、井底硬件设计35-40
• 3.2.3 提升机信号系统显示模块电源设计40-41
• 3.2.4 提升机信号系统信号处理41-42
• 3.3 PROFIBUS-DP系统设计42-47
• 3.3.1 现场总线概述42-43
• 3.3.2 PROFIBUS协议43-44
• 3.3.3 PROFIBUS-DP的基本功能44-45
• 3.3.4 PROFIBUS-DP的优点45
• 3.3.5 PROFIBUS-DP连接方式45-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第4章 提升机信号系统软件设计49-73
• 4.1 提升机信号系统显示模块软件设计49-58
• 4.1.1 LCD12864显示设计49-52
• 4.1.2 数码管软件设计52-53
• 4.1.3 ISD4004软件设计53-56
• 4.1.4 单片机看门狗程序56-58
• 4.2 提升机信号系统PLC软件设计58-68
• 4.2.1 PLC软件概述58
• 4.2.2 信号系统的组态58-60
• 4.2.3 提升机信号系统PLC软件编程60-68
• 4.3 提升机信号系统与驱动系统的软件设计68-71
• 4.4 本章小结71-73
• 第5章 提升机信号系统故障诊断73-79
• 5.1 提升机信号系统冗余故障诊断73-76
• 5.2 提升机调速系统故障诊断76-78
• 5.3 本章小结78-79
• 第6章 提升机信号系统的仿真与试验79-93
• 6.1 提升机信号系统PLC试验79-83
• 6.1.1 提升机信号系统井口、井底安全闭锁程序试验（PLC）79-80
• 6.1.2 提升机信号系统井口和井底打点信号试验（PLC）80-82
• 6.1.3 提升机信号系统绞车房显示试验（PLC）82-83
• 6.2 提升机信号系统单片机信号显示试验83-91
• 6.2.1 提升机信号系统井口信号打点试验（单片机）84-86
• 6.2.2 提升机信号系统井底信号打点实验（单片机）86-88
• 6.2.3 提升机信号系统急停信号试验（单片机）88-89
• 6.2.4 提升机信号系统检修信号试验（单片机）89-91
• 6.3 仿真与试验结果分析91
• 6.4 小结91-93
• 第7章 总结与展望93-95
• 7.1 工作总结93
• 7.2 工作展望93-95
• 参考文献95-98
• 附录 198-100
• 附录 2100-107
• 攻读硕士期间发表的论文107-108
• 致谢108

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王祖迅;;Profibus-DP总线技术在煤矿瓦斯抽采泵站的应用[J];自动化与仪器仪表;2015年09期

2 苏长胜;;矿井提升机控制技术研究现状与发展[J];工矿自动化;2013年02期

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本文编号：586961