礦井提升機(jī)智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、礦井提升機(jī)是鐵礦、煤礦等礦石生產(chǎn)的重要設(shè)備之一，它是聯(lián)系井上和井下運(yùn)輸?shù)臉屑~，不僅擔(dān)負(fù)著提升礦物的任務(wù)，還擔(dān)負(fù)著升降人員、設(shè)備和下放材料的任務(wù)，提升機(jī)能否安全、可靠、有效的運(yùn)行，直接涉及到井下礦工的生命安全，還對(duì)整個(gè)礦井生產(chǎn)能力及整個(gè)礦山經(jīng)濟(jì)效益有著重要影響，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)外的礦井提升機(jī)，不管是電氣控制方面還是機(jī)械設(shè)計(jì)方面，都得到了飛速的發(fā)展，其中的提升機(jī)機(jī)械部分由最初的電動(dòng)機(jī)通過減速器傳動(dòng)卷筒，逐步發(fā)展

2、到后來的直流慢速電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)安裝直接傳動(dòng)的礦井提升機(jī)，并且已經(jīng)將網(wǎng)絡(luò)化、智能化控制運(yùn)用到提升機(jī)控制中，我國(guó)的提升機(jī)系統(tǒng)雖然也采用計(jì)算機(jī)、PLC技術(shù)，但智能網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用不廣泛，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，技術(shù)存在很大的差距。
　　本論文在此基礎(chǔ)上，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)提升機(jī)控制系統(tǒng)比較落后現(xiàn)狀，首先從提升機(jī)智能網(wǎng)絡(luò)化控制方式入手，將現(xiàn)場(chǎng)總線與可編程控制器應(yīng)用于提升機(jī)控制系統(tǒng)，首先對(duì)提升機(jī)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究分析，采用西門子Profibus-DP現(xiàn)

3、場(chǎng)總線將提升機(jī)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與主控層控制器相連，控制器接收I/O站點(diǎn)的輸入信號(hào)，對(duì)采集的數(shù)據(jù)分析、處理，并將上位機(jī)與控制層的PLC通過MPI實(shí)現(xiàn)連接，給出整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)圖，并對(duì)各個(gè)從站系統(tǒng)的控制設(shè)備、控制過程分析，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化控制。
　　接著介紹提升機(jī)智能化控制，包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制與從站故障系統(tǒng)診斷，建立S形速度給定曲線數(shù)學(xué)模型，分析提升機(jī)行程控制及速度給定方式，根據(jù)行程控制算法得到速度信號(hào)，生成S形速度曲線；將模糊控制與PI

4、D控制相結(jié)合，設(shè)計(jì)提升機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模糊PID控制器，選定提升電機(jī)給定速度與實(shí)際速度偏差、偏差變化率為輸入，采用模糊推理，得到PID控制參數(shù)，送到PID控制器執(zhí)行PID指令，將輸出結(jié)果送給變頻器控制提升電機(jī)速度，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的智能模糊PID控制，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集、分析、處理都通過Pro fibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線完成，將智能化與網(wǎng)絡(luò)化結(jié)合；最后對(duì)提升機(jī)智能故障診斷問題進(jìn)行研究，將提升機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中液壓制動(dòng)從站典型故障特性與模糊專家系統(tǒng)結(jié)合，根據(jù)

5、模糊專家知識(shí)設(shè)定輸入、輸出隸屬函數(shù)及賦值表，模糊控制規(guī)則，利用矩陣法分析計(jì)算得到壓力表故障原因隸屬度值，解模糊化得到輸出結(jié)果，并將故障診斷結(jié)果通過Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線，送到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中主PLC進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)智能故障診斷與網(wǎng)絡(luò)控制的結(jié)合運(yùn)用。
　　在對(duì)系統(tǒng)控制分析基礎(chǔ)上，利用Matlab仿真軟件對(duì)提升機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)速度響應(yīng)曲線與故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行仿真，由編程得到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模糊控制結(jié)構(gòu)、輸入輸出隸屬函數(shù)、模糊控制規(guī)則、規(guī)則觀察器

6、及曲面觀察器結(jié)果，并在Simulink中建立驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)速度響應(yīng)曲線控制模型，將傳統(tǒng)PID控制與模糊PID控制系統(tǒng)建模仿真得到的速度曲線結(jié)果進(jìn)行比較，從結(jié)果中看出模糊PID控制性能更加優(yōu)越，更為可靠；而故障診斷的仿真，手動(dòng)建立隸屬函數(shù)、模糊控制規(guī)則，得到曲面觀察器，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出故障現(xiàn)象與故障原因?qū)?yīng)關(guān)系及診斷出故障原因。
　　論文的最后對(duì)對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)和概括，并給出了對(duì)系統(tǒng)的展望，系統(tǒng)沒有考慮對(duì)不具備Profibus接口從站的