基于plc礦井提升機變頻調速系統(tǒng)畢業(yè)論文

1、<p>　　XXXXXXXXXX</p><p>　　畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書</p><p>　　姓名 XXX </p><p>　　專業(yè) </p><p>　　任 務 下 達 日 期 2013

2、 年 3 月 4 日</p><p>　　設計（論文）開始日期 2013 年 3 月 11 日</p><p>　　設計（論文）完成日期 2013 年 5 月 17 日</p><p>　　設計（論文）題目： 基于PLC礦井提升機變頻調速系統(tǒng)設計

3、 </p><p>　　A·編制設計 </p><p>　　B·設計專題（畢業(yè)論文） </p><p>　　指 導 教 師

4、XXX </p><p>　　系（部）主 任 XXX </p><p>　　2013年 5 月24日</p><p><b>　　XXXXXXXXX</b></p><p>　　畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄</p><p>　　XXX系 XXX 專業(yè)，學生 XXX 于

5、 年 月 日進行了畢業(yè)設計（論文）答辯。</p><p>　　設計題目： 基于PLC礦井提升機變頻調速系統(tǒng)設計 </p><p>　　專題（論文）題目： 基于PLC礦井提升機變頻調速系統(tǒng)設計 </p><p>　　指導老師： XXX

6、 </p><p>　　答辯委員會根據(jù)學生提交的畢業(yè)設計（論文）材料，根據(jù)學生答辯情況，經(jīng)答辯委員會討論評定，給予學生 畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)?。</p><p>　　答辯委員會 人，出席 人</p><p>　　答辯委員會主任（簽字

7、）： </p><p>　　答辯委員會副主任（簽字）： </p><p>　　答辯委員會委員： ， ， ，</p>&l

8、t;p>　　， ， ， </p><p>　　XXXXXXX畢業(yè)設計（論文）評語</p><p>　　第 頁</p><p>　　共 頁</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）及答辯評語：

9、 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設計在原有的繼電器—接觸器電控系統(tǒng)的基礎上，對提升機的電控系統(tǒng)進行了改進。改用PLC控制，與傳統(tǒng)的繼電器—接觸器電控系統(tǒng)相比，調速時的能耗大大降低，運行效率也有很大的提高，而且減少了維修的成本。如果需要改變系統(tǒng)的裝置，可以直接

10、在計算機上相應的梯形圖進行修改，不像傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)，需要改變很多繼電器，接觸器的接線，這在無形之中就節(jié)省了大量的勞動力和時間，進而提高了勞動生產(chǎn)率。變頻調速是近年來發(fā)展起來的一門新興的自動控制技術，它利用改變被控對象的電源頻率，成功實現(xiàn)了交流電動機大范圍的無級平滑調速，在運行過程中能隨時根據(jù)電動機的負載情況，使電機始終處于最佳運行狀態(tài)，在整個調速范圍內均有很高的效率，節(jié)能效果明顯。</p><p>　　在礦井提升

11、機控制系統(tǒng)研究中，采用變頻器和可編程控制器相結合的方法，在使用過程中實現(xiàn)了變頻調速，換向等功能，使運行更加平穩(wěn)可靠。適應范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。通過對已改造的提升機設備進行調研以及相關文獻的閱讀可以看出PLC控制的變頻調速提升機有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。</p><p>　　關鍵詞： 礦井提升機，變頻調速， PLC，控制系統(tǒng)</p><p><b>　　目 錄</b&g

12、t;</p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　第一章 概述1</b></p><p>　　1.1系統(tǒng)設計的目的及意義1</p><p>　　1.2 礦井提升機的國內外發(fā)展研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1 國外礦井提升機的現(xiàn)狀

13、2</p><p>　　1.2.2 國內提升機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨向2</p><p>　　1.3設計方案分析及確定4</p><p>　　1.3.1拖動與調速方案分析4</p><p>　　1.3.2控制方案分析與確定4</p><p>　　第二章 主要元部件的選擇9</p><p>　　

14、2.1可編程控制器（PLC）的選擇9</p><p>　　2.1.1 S7-200系列西門子PLC的基本特點9</p><p>　　2.2 變頻器的選擇11</p><p>　　2.2.1 MM440通用變頻器的簡介11</p><p>　　2.2.2 MM440變頻器的工作原理及其調速原理12</p><p&g

15、t;　　2.2.3變頻器MM440的控制面板13</p><p>　　2.2.4 MM440通用變頻器的參數(shù)設置14</p><p>　　2.2.5變頻器各端子說明15</p><p>　　2.3 電動機的選擇16</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設計18</p><p>　　3.1 礦井提升機控制系統(tǒng)的

16、主回路18</p><p>　　3.1.1系統(tǒng)主回路原理圖18</p><p>　　3.1.2 PLC與變頻器的接線圖18</p><p>　　3.2 變頻調速主控電路接線19</p><p>　　3.3礦井提升機控制系統(tǒng)的控制回路20</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設計22</p>&

17、lt;p>　　4.1提升速度圖及分析22</p><p>　　4.2 控制程序流程圖22</p><p>　　4.3梯形圖編制23</p><p>　　4.3.1 梯形圖的編程原則23</p><p>　　4.3.2 系統(tǒng)梯形圖24</p><p>　　4.4 調試過程31</p>&l

18、t;p>　　4.5系統(tǒng)抗干擾措施31</p><p>　　第五章 人機交互界面33</p><p>　　5.1 觸摸屏概述33</p><p>　　5.2 PWS－3261觸屏簡介33</p><p>　　5.3觸摸屏在礦井提升機控制系統(tǒng)中的應用33</p><p>　　第六章 結　論35</p

19、><p><b>　　參考文獻37</b></p><p><b>　　致 謝38</b></p><p><b>　　第一章 概述</b></p><p>　　1.1系統(tǒng)設計的目的及意義</p><p>　　礦井提升機常被人們稱為礦山的咽喉，是礦山最重

20、要的設備，是地下礦井與外界的唯一通道，肩負著運輸?shù)V石、物料、人員等的重要責任。對提升機來說，運行的安全性與可靠性是至關重要的。傳統(tǒng)的礦井提升機控制系統(tǒng)主要采用繼電器－接觸器進行控制，這種系統(tǒng)存在著很多的缺點。因此對礦井提升機控制系統(tǒng)進行研究具有現(xiàn)實意義，也是國內外相關行業(yè)專家學者的一個研究課題。</p><p>　　采用新技術、新設備、新工藝來裝備煤炭生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，以達到減人提效、確保安全生產(chǎn)的目的，是科技興煤

21、的必由之路。礦井提升設備，其中主要是提升機及其控制和安全設備，也同樣要面臨著這一必經(jīng)之路。</p><p>　　多年來，礦井提升機及其拖運、安全保護系統(tǒng)等設備的技術水平和安全水平一直是困擾煤炭安全生產(chǎn)和效益提高的重要因素。為改變這一狀況，煤炭行業(yè)的科研、高校、生產(chǎn)企業(yè)和待業(yè)主管部門以及行業(yè)的科研和生產(chǎn)企業(yè)的工程技術人員做了大量的工作，已開發(fā)了眾多適用的產(chǎn)品和技術，積累了豐富的經(jīng)驗，取得了長足的進步。大家可以看到，

22、目前我國已經(jīng)可提供多種技術先進、性能可靠、安全性高的礦井提升設備，大多數(shù)已在煤礦基建、生產(chǎn)和技術改造等方面獲得了成功的應用。</p><p>　　隨著計算機和PLC技術的不斷發(fā)展，采用先進的控制技術改造傳統(tǒng)礦山行業(yè)的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，從而使礦井提升機的控制性能得到極大的改善，其自動化水平、安全性、可靠性都達到了新的高度，并采用現(xiàn)代化的管理和監(jiān)視手段保障提升機的安全運行，保證礦井提升機可靠、準確地運行，實現(xiàn)礦井提升機的

23、計算機控制。</p><p>　　變頻調速是近年來發(fā)展起來的一門新興的自動控制技術，它利用改變被控對象的電源頻率，成功實現(xiàn)了交流電動機大范圍的無級平滑調速，在運行過程中能隨時根據(jù)電動機的負載情況，使電機始終處于最佳運行狀態(tài)，在整個調速范圍內均有很高的效率，節(jié)能效果明顯。</p><p>　　在礦井提升機控制系統(tǒng)設計中，采用變頻器和可編程控制器相結合的方法，具有編程簡單和控制可靠性高的優(yōu)點。

24、電力拖動系統(tǒng)中，選用先進的變頻傳動裝置，優(yōu)化了調速系統(tǒng)的性能，在使用過程中實現(xiàn)了變頻調速，換向等功能，使運行更加平穩(wěn)可靠。適應范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。通過對已改造的提升機設備進行調研以及相關文獻的閱讀可以看出PLC控制的變頻調速提升機有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。</p><p>　　為保證提升設備無事故，在提升設備有可能出現(xiàn)故障的各個重要環(huán)節(jié)上，設置雙回路系統(tǒng)，并在系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)上設有各種檢測、控制、自診斷以及

25、記錄和保護裝置(如負載、速度、加減速、產(chǎn)量、運行時間等記錄)。</p><p>　　1.2 礦井提升機的國內外發(fā)展研究現(xiàn)狀</p><p>　　礦井提升裝置是采礦業(yè)的重要設備，隨著科學技術的進步和礦井生產(chǎn)現(xiàn)代化要求的不斷提高，人們對提升機工作特性的認識進一步深化，提升設備及拖動控制系統(tǒng)也逐步趨于完善，各種新技術、新工藝逐步應用于礦井提升設備中。特別是模擬技術、微電子技術、微電腦技術在礦井提

26、升機控制中的應用已成為必然的發(fā)展。</p><p>　　1.2.1 國外礦井提升機的現(xiàn)狀</p><p>　　礦井提升機作為礦井運輸系統(tǒng)的主要運行形勢之一，最早起源于英國、美國、德國等一些采煤技術發(fā)達的國家，五十年代已經(jīng)大規(guī)模服務于煤炭行業(yè)。</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展，近三十年來，國外礦井提升機機械部分和電氣部分都得到了飛速的發(fā)展，而且兩者相互促進，相

27、互提高。起初的提升機是電動機通過減速器傳動卷筒的系統(tǒng)，后來出現(xiàn)了直流慢速電動機和直流電動機懸臂安裝直接傳動的提升機。上世紀七十年代德國西門子公司發(fā)明矢量控制的交—直—交變頻原理后，標志著用同步電動機來代替直流電機實現(xiàn)調速的技術時代已經(jīng)到來。1981年第一臺用同步機懸臂傳動的提升機在德國Monopol礦問世，1988年由MAVGHH和西門子合作制造的機電一體的提升機(習慣稱為內裝電機式)在德國Romberg礦誕生了，這是世界上第一臺機械和

28、電氣融合成一體的同步電機傳動提升機。在提升機機械和電氣傳動技術飛速發(fā)展的同時，電子技術和計算機技術的發(fā)展，使提升機的電氣控制系統(tǒng)更是日新月異。早在上世紀七十年代，國外就將可編程控制器(PLC)應用于提升機控制。上世紀八十年代初，計算機又被用于提升機的監(jiān)視和管理。計算機和PLC的應用，使提升機自動化水平、安全、可靠性都達到了一個新的高度，并提供了新的、現(xiàn)代化的管理、監(jiān)視手段。特別要強調的是，此時期在國外著名的提升機制造公司，如西門子、AB

29、B、ALSTHO</p><p>　　1.2.2 國內提升機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨向</p><p>　　我國礦井提升機絕大多數(shù)還是轉子回路串電阻分段控制的交流繞線式電機繼電器—接觸器系統(tǒng)，設備陳舊、技術落后，這種控制系統(tǒng)存在著操作復雜、故障率高、電能浪費大、調速性能差、運行效率低、控制精度低、安全保護和監(jiān)測環(huán)節(jié)不完善、維修成本高等不足。就拖動方式而言，目前我國的礦井提升機主要有以下兩種拖動方式：

30、</p><p><b>　　1. 交流拖動方式</b></p><p>　　目前我國提升機約70%采用串電阻調速的交流拖動方式。有單繩和多繩兩種系列，大都采用改變轉差率s的調速方法，在調速中產(chǎn)生大量的轉差功率，使大量電能消耗在轉子附加電阻上，導致調速的經(jīng)濟性變差。極少數(shù)提升機采用串級調速方法，其調速范圍窄，且投資大。圖1-1為提升機的交流拖動原理圖。</p&g

31、t;<p>　　圖1-1 礦井提升機的交流拖動</p><p><b>　　2. 直流拖動方式</b></p><p>　　我國提升機采用直流拖動有兩種系統(tǒng):直流發(fā)電機—直流電動機機和晶閘管—直流電動機系統(tǒng)。</p><p>　　對于我國的礦井提升機實現(xiàn)精度行程控制和制動控制系統(tǒng)安全可靠是一個急待解決的問題?？傮w來說，隨著科學技術

32、不斷的發(fā)展和PLC可編程控制技術、變頻技術的發(fā)展，我國近十年來關于礦井提升計算機控制系統(tǒng)的研究發(fā)展迅速,采用了先進的控制設備和控制策略,無論在驅動方式上還是控制技術上都取得了很大的進展,積累了大量的經(jīng)驗,取得了很大的成績。提升機的直流拖動如圖1-2所示。</p><p>　　圖1-2 礦井提升機的直流拖動 </p><p>　　1.3設計方案分析及確定</p><p&g

33、t;　　1.3.1拖動與調速方案分析</p><p><b>　　1.拖動方案</b></p><p>　　斜井提升是典型的摩擦性負載，即恒轉矩特性負載。重車上行時，電機的電磁轉矩必須克服負載阻轉矩，起動時還要克服一定的靜摩擦力矩，電機處于電動工作狀態(tài)，且工作于第一象限，在重車減速時，雖然重車在斜井面上有一向下的分力，但重車的減速時間較短，電機仍會處于再生狀態(tài)，工作于

34、第二象限。當另一列重車上行時，電機處于反向電動狀態(tài)，工作在第三象限和第四象限，另外有占總運行時間10%的時候單獨運送工具或器材到井下時，電機純粹處于第二或第四象限，此時電機長時間處于再生發(fā)電狀態(tài)，需要進行有效的制動。</p><p>　　經(jīng)分析本文將采用交流繞線式電動機拖動，長期以來，我國廣泛使用交流繞線式電動機拖動，與直流他勵電動機拖動比較，其主要優(yōu)點是：系統(tǒng)比較簡單、設備價格較低；在加速階段采用附加電阻調速，

35、效果良好。提升過程一般包括：起動加速、勻速、減速、爬行和停車幾個主要環(huán)節(jié)。交流拖動系統(tǒng)在我國中小型礦山或者中等深度以下礦井獲得了廣泛應用。提升機經(jīng)過變頻調速改造后，系統(tǒng)的工作過程變化不大，操縱桿控制電機正轉三檔速度和反轉三檔速度。不管電機正轉還是反轉，都是從礦井中將煤拖到地面上來，電機工作在正轉和反轉電動狀態(tài)，只有在滿載拖車快接近井口時，需要減速并制動。</p><p><b>　　2.調速方案<

36、/b></p><p>　　礦井提升機調速系統(tǒng)采用交流異步電動機拖動，其交流異步電動機轉速公式為：n=60f/p(1-s)從上式可見，改變供電頻率f、電動機的極對數(shù)p及轉差率s均可達到改變轉速的目的。PLC變頻調速是一種理想的高效率、高性能的調速方法，從調速的本質來看，不同的調速方式無非是改變交流電動機的同步轉速或不改變同步轉速兩種。在生產(chǎn)機械上廣泛使用的調速方法中，不改變同步轉速的有：繞線式電動機的轉子串

37、電阻調速、斬波調速、串級調速等。改變同步轉速的有：變極對數(shù)調速，改變定子電壓、頻率的變頻調速，無換向電動機調速等。</p><p>　　經(jīng)分析本文將采用改變定子電壓、頻率的變頻調速的方案，近年來交流變頻調速技術迅速發(fā)展起來，調速方式的不斷進步使得運用于提升機系統(tǒng)的交流調速技術不僅僅局限于傳統(tǒng)的轉子串電阻方式，變頻調速技術也越來越多地在提升機控制系統(tǒng)中廣泛應用，充分發(fā)揮出交流調速的優(yōu)勢。此方案調速平滑，實施時采用閉

38、環(huán)系統(tǒng)，機械特性較硬，調速范圍較寬。</p><p>　　1.3.2控制方案分析與確定</p><p>　　1、傳統(tǒng)繼電器—接觸器控制</p><p>　　國內大多繼電器—接觸器式礦井提升機設備還是以磁放大器為核心組成模擬量閉環(huán)調節(jié)構成的，支配控制系統(tǒng)工作的“程序”是由各分立元件(繼電器、接觸器、電子元件等)用導線連接起來加以實現(xiàn)的，這樣的控制系統(tǒng)稱為接線程序控制系

39、統(tǒng)。在接線程序控制系統(tǒng)中控制程序的修改必須通過改變接線來實現(xiàn)。圖1-3為繼電器—接觸器控制系統(tǒng)框圖。</p><p>　　圖1-3 繼電器—接觸器控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　而這種控制方式還存在著很多的問題：</p><p>　?。?）使用大量繼電器、接觸器及其它分立電子元件使系統(tǒng)體積大、運行噪聲大。</p><p>　?。?）繼電器、

40、接觸器頻繁動作，電弧燒蝕觸點，使用壽命短。 </p><p>　?。?）在啟動過程中由于罐籠的實際載重量不同，而使實際的加速過程并非按照預定的設計參數(shù)運行，常常出現(xiàn)停車不準確甚至提前停車現(xiàn)象，不能正常裝卸載。 </p><p>　　（4）系統(tǒng)安全保護環(huán)節(jié)不全面，工作不可靠，故障顯示不直觀，分析</p><p>　　查找故障難度大，缺乏運行參數(shù)顯示功能. </p

41、><p>　?。?）機械沖擊大、人員乘車舒適性差。</p><p>　　這些不足主要是因為采用繼電器控制方式造成的，在這種控制方式下繼續(xù)改善的余地不大。如果對該豎井提升機電控系統(tǒng)進行技術改造，那么需要改變控制策略，采用當代高新實用技術，比如先進的工業(yè)計算機、現(xiàn)場總線和工業(yè)自動化技術來控制，按照結構標準化、產(chǎn)品系列化、性能現(xiàn)代化、體積小型化的原則，研制生產(chǎn)適合礦井提升機電控設備是進行技術改造和新

42、建礦井設備選型的理想選擇，從而使之成為安全、可靠、高效率、自動化程度高的電控系統(tǒng)。</p><p>　　2、PLC控制變頻調速</p><p>　　為了改善舊式提升機的不足，因此，需要研制更加安全可靠的控制系統(tǒng)，使提升機運行的可靠性和安全性得到提高。在提升機控制系統(tǒng)中應用計算機控制技術和變頻調速技術，對原有提升機控制系統(tǒng)進行升級換代。在變頻調速技術中矢量控制和直接轉矩控制都能滿足提升機恒轉

43、矩負載這一特征，所以在提升機調速系統(tǒng)中這兩種調速方案將是重要發(fā)展方向。PLC控制變頻調速裝置本身具有過壓、欠壓、過流、過負荷、缺相、超溫等保護，同時配合來自現(xiàn)場的各種信號傳感器的監(jiān)視及相應處理，可實現(xiàn)絞車過卷、過速、減速、限速等重要保護的雙線制保護功能，滿足煤礦安全規(guī)程要求。在變頻器系統(tǒng)中輸出閘控信號到PLC，要求只有在變頻的輸出轉矩達到一定值的時候才可以松閘，這樣會避免豎井提升機啟動時發(fā)生溜車現(xiàn)象。采用PLC控制變頻調速，在最大限度滿

44、足生產(chǎn)設備和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運行安全、可靠、動作準確、結構簡單、經(jīng)濟、電動機及電氣元件選用合理，操作、安裝、調試和維修方便。</p><p>　　圖1－4為可編程控制器（PLC）控制系統(tǒng)。其輸入設備和輸出設備與繼電器控制系統(tǒng)相同，但它們是直接接到可編程序控制器的輸入端和輸出端的?？刂瞥绦蚴峭ㄟ^一個編程器寫到可編程控制器的程序存儲器中。每個程序語句確定了一個順序，運行時依次讀取存儲器中的程序

45、語句，對它們的內容進行解釋并加以執(zhí)行，執(zhí)行結果用以接通輸出設備，控制被控對象工作。在存儲程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要通過改變控制器內部的接線(即硬件)，而只需通過編程器改變程序存儲器中某些語句的內容。</p><p>　　圖1-4 可編程控制器控制過程系統(tǒng)框圖</p><p>　　本次設計采用PLC控制變頻調速系統(tǒng)，選用PLC和變頻器的組合可完成數(shù)字量的輸入，實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的輸

46、出控制。采用PLC技術，克服原繼電器系統(tǒng)的不足，系統(tǒng)安全可靠，性價比提高，且控制程序可根據(jù)需要修改，對提高控制技術水平具有廣闊的應用前景。通過對頻率的調節(jié)來實現(xiàn)對速度的控制，使得速度變化更加平滑和實現(xiàn)精確調速。從解決實際礦井提升系統(tǒng)存在的問題出發(fā)，對傳統(tǒng)的調速方案進行了控制方式的革新和數(shù)字化改造，降低了成本，提高了控制精度，加強了系統(tǒng)穩(wěn)定性, 使速度變化更加平滑和實現(xiàn)精確調速。</p><p>　　采用該控制系統(tǒng)

47、，使提升機工作可靠，使用方便，同時具有動態(tài)顯示的功能，節(jié)能效果明顯。本文將提出的設計方案具有實用價值。適用、經(jīng)濟、高效、可靠是本文提升機系統(tǒng)設計的追求目標?；赑LC的礦井提升變頻調速控制系統(tǒng)圖如圖1-5所示。</p><p>　　圖1-5 基于plc的礦井提升變頻調速控制系統(tǒng)圖</p><p>　　基于PLC的礦井提升機變頻調速控制系統(tǒng)由控制監(jiān)視系統(tǒng)、操作臺、PLC、編碼器、變頻器和液壓

48、站等系統(tǒng)組成。圖1-6為礦井提升機變頻調速控制的系統(tǒng)框圖。</p><p>　　圖1-6 控制系統(tǒng)框圖</p><p>　　系統(tǒng)框圖中部分系統(tǒng)功能如下：</p><p>　　控制監(jiān)視系統(tǒng)：是操作人員和控制系統(tǒng)及運輸系統(tǒng)之間的橋梁，它可以在線監(jiān)測提升機運輸系統(tǒng)的各種工作參數(shù)、工作狀態(tài)、故障參數(shù)和故障狀態(tài)。提升過程監(jiān)視與安全回路一樣，是現(xiàn)代提升機控制的重要環(huán)節(jié)。提升過程

49、采用微機主要完成如下參數(shù)的監(jiān)視：提升過程中各工況參數(shù)(如速度、電流)監(jiān)視；各主要設備運行狀態(tài)監(jiān)視；各傳感器(如位置開關、停車開關)信號的監(jiān)視。使各種故障在出現(xiàn)之前就得以處理，防止事故的發(fā)生，并對各被監(jiān)視參數(shù)進行存儲、保留或打印輸出。甚至與上位機聯(lián)網(wǎng)，合并于礦井監(jiān)測系統(tǒng)中。系統(tǒng)框圖中用旋轉編碼器來測試電機的轉速。</p><p>　　液壓站：為提升機提供制動力，停車時先通過液壓站給卷筒施加機械制動力，再取消直流制動

50、力；提升機起動時，先對電機施加直流制動，再松開機械抱閘，防止溜車，以保證系統(tǒng)安全可靠地工作。</p><p>　　變頻器：是動力站的能量供給單元，通過它可將輸入工頻電能轉換成頻率可調的電能提供給交流電動機，以達到控制交流電動機轉速的目的。</p><p>　　操作臺：操作臺設置兩個手柄，分別用于速度輔助給定及制動力給定，它是整個礦井提升機運輸系統(tǒng)的控制核心，通過它可以設定系統(tǒng)的工作方式和控

51、制方式，可以發(fā)布系統(tǒng)的各種控制命令，以實現(xiàn)對提升機啟動、加速、平穩(wěn)運行、減速、停車以及緊急制動等各種控制功能。</p><p>　　第二章 主要元部件的選擇</p><p>　　2.1可編程控制器（PLC）的選擇</p><p>　　PLC技術是工業(yè)自動化的重要手段，它可以實現(xiàn)邏輯控制、順序控制、定時、計數(shù)、算數(shù)運算、數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)通信等功能，并且具有處分支、中斷、

52、自診斷能力。PLC技術的邏輯控制功能通過軟件編程來實現(xiàn)，柔性強，控制功能多，控制線路大大簡化。PLC的輸入輸出回路均帶有光電隔離等抗干擾和過載保護措施。程序運行為周期性順序掃描和集中批處理的工作方式，具有故障檢測及診斷程序，可靠性極高。PLC控制系統(tǒng)為模塊結構，維護更換方便，并可顯示故障類型。因此本文決定采用PLC進行，并且保持原有的操作方式、按鈕、開關的作用不變，以方便用戶，縮短適應期。根據(jù)PLC的技術特點又可增加一些新的功能。<

53、;/p><p>　　S7-200系列西門子PLC家族中的成員之一，在西門子工控領域中占有重要的地位。S7-200系列PLC體積小，價格低廉，軟硬件功能強大，系統(tǒng)配置方便，它一推向市場就在各行各業(yè)得到了廣泛的應用。而S7-200系列的產(chǎn)品可以滿足設計要求，因此本次設計以西門子公司的S7-200系列入手。S7-200可編程控制器（PLC）的基本結構如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 P

54、LC的基本結構圖</p><p>　　2.1.1 S7-200系列西門子PLC的基本特點</p><p>　　PLC通電后，需要對硬件和軟件做一些初始化工作。為了使PLC的輸出及時地響應各種輸入信號，初始化后PLC要反復不停地分段處理各種不同的任務，這種周而復始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。</p><p>　　整個掃描過程分為內部處理、通信操作、程序輸入處理、程

55、序執(zhí)行、程序輸出幾個階段，全過程掃描一次所需要的時間稱為掃描周期。內部處理階段，PLC檢查CPU模塊的硬件是否正常，復位監(jiān)視定時器等。在通信服務階段，PLC與一些智能模塊通信、響應編程器鍵入的命令、更新編程器的顯示內容等。當PLC處于停止(STOP)狀態(tài)時，只進行內部處理和通信操作服務等內容。在PLC處于運行(RUN)狀態(tài)時，從內部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。</p><p>

56、　　可編程控制器（PLC）的誕生給工業(yè)控制帶來革命性的飛躍，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比有著突出的特點：</p><p>　　(1)靈活性、通用性強</p><p>　　繼電器控制系統(tǒng)如果工藝要求稍有變化，控制電路必須隨之作相應的變動，所有布線和控制柜極有可能重新設計，耗時且費力然而是利用存儲在機內的程序實現(xiàn)各種控制功能的。因此當工藝過程改變時，只需修改程序即可，外部接線改動極小，甚至可以不必改

57、動，其靈活性和通用性是繼電器控制電路無法比擬的。</p><p>　　(2)可靠性高，抗干擾能力強</p><p>　　繼電器控制系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點的抖動以及觸點電弧等現(xiàn)象是不可避免的，大大降低了系統(tǒng)的可靠性。而在控制系統(tǒng)中，大量的開關動作是由無觸點的半導體電路來完成的，加之在硬件和軟件方面都采取了強有力的措施，使產(chǎn)品具有極高的可靠性和抗干擾能力可以直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場穩(wěn)定地

58、工作。</p><p>　　PLC在硬件方面采取電磁屏蔽、光電隔離、多級濾波等措施在軟件方面采取警戒時鐘、故障診斷、自動恢復等措施，并利用后備電池對程序和數(shù)據(jù)進行保護,因此被稱為“專為適應惡劣的工業(yè)環(huán)境而設計的計算機”。</p><p>　　(3)編程簡單，使用方便</p><p>　　PLC采用面向過程，面向問題的“自然語言”編程方式，直觀易懂，主要采用梯形圖和語

59、句表編寫程序，使得廣大電氣技術人員更易接納和理解。同時設計人員也可根據(jù)自己的喜好和實際應用的要求選擇其他編程語言。標準是編程語言的標準，除了梯形圖和語句表之外，還存在順序流程圖、結構化文本和功能塊圖三種編程語言的表達方式。一個程序的不同部分可用任何一種語言來描述，支持復雜的順序操作功能處理以及數(shù)據(jù)結構。</p><p>　　(4)功能強大，可擴展</p><p>　　PLC的主要功能包括開

60、關量的邏輯控制、模擬量控制部分還具備控制或模糊控制功能、數(shù)字量智能控制、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、通信、聯(lián)網(wǎng)及集散控制等功能。</p><p>　　PLC的功能擴展也極為方便，硬件配置相當靈活,根據(jù)控制要求的改變，可以隨時變動特殊功能單元的種類和個數(shù)，再相應的修改用戶程序就可以達到變換和增加控制功能的目的。</p><p>　　(5)控制系統(tǒng)易于實現(xiàn)、開發(fā)工作量少</p><p&

61、gt;　　由于PLC的系列化、模塊化、標準化及良好的擴展性和連網(wǎng)性能,在大多數(shù)情況下PLC系統(tǒng)是一個較好的選擇。它不僅能夠完成多數(shù)情況下的控制要求，還能夠大量節(jié)省系統(tǒng)設計、安裝、調試的時間和工作量。</p><p>　　(6) 體積小、能耗低</p><p>　　由軟件實現(xiàn)的邏輯控制可以大量節(jié)省繼電器、定時器的數(shù)量。一臺小型的PLC只相當于幾個繼電器的體積,控制系統(tǒng)所消耗的能量也大大降低。

62、</p><p>　　2.2 變頻器的選擇</p><p>　　從80年代初通用變頻器問世以來，經(jīng)過近20年，通用變頻器更新?lián)Q代了五次。第一代是80年代初模擬式通用變頻器；第二代是80年代中期數(shù)字式通用變頻器；第三代是90年代初智能型通用變頻器；第四代是90年代中期的多功能型通用變頻器；最近研制上市第五代集中通用變頻器；通用變頻器的發(fā)展情況可以從幾個方面來說明：</p>&l

63、t;p>　　1．通用變頻器的應用范圍不斷擴大。</p><p>　　2．通用變頻器使用的功率器件不斷更新?lián)Q代。</p><p>　　3．通用變頻器的控制技術性能達到了直流電機調速水平。</p><p>　　目前國外變頻調速技術發(fā)展較快，性能也非常好，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應用，如日本富士、瑞典ABB等變頻調速系統(tǒng)應用領域非常廣泛。國內變頻調速技術發(fā)展較慢，產(chǎn)

64、品性能較差，很難滿足連續(xù)化工生產(chǎn)的需求，而且無法實現(xiàn)閉環(huán)自動控制。因此國內使用單位主要以進口為主，很少使用國內生產(chǎn)的產(chǎn)品。變頻器的基本結構如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2變頻器的基本結構</p><p>　　本次設計變頻器主要選用德國西門子公司研發(fā)、生產(chǎn)的交—直—交方式變頻器系列MM440通用變頻器, 三相交流電源電壓。</p><p>　　2.2.1

65、 MM440通用變頻器的簡介</p><p>　　變頻器MM440系列（MicroMaster440）是德國西門子公司廣泛應用與工業(yè)場合的多功能標準變頻器。它采用高性能的矢量控制技術，提供低速高轉矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過載能力，以滿足廣泛的應用場合。對于變頻器的應用，必須首先熟練對變頻器的面板操作，以及根據(jù)實際應用，對變頻器的各種功能參數(shù)進行設置MM420變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻

66、電源變換為另一頻率的電能控制裝置。</p><p>　　2.2.2 MM440變頻器的工作原理及其調速原理</p><p>　　1. MM440變頻器的工作原理</p><p>　　我們現(xiàn)在使用的MM440變頻器主要采用交－直－交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動

67、機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器，且輸出為PWM波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。</p><p>　　圖2-3 交-直-交變頻器結構圖</p><p>　　異步電機的VVVF調速系統(tǒng)一般簡稱變頻調速系統(tǒng)。由于在變頻調速時轉差功率不變，在各種異步電機調速系統(tǒng)中效率較高，同時性能

68、也最好，故是交流調速的主要發(fā)展方向。交流調速系統(tǒng)的控制量最基本上是轉矩、速度、位置，根據(jù)不同的用途適當組合可構成各種閉環(huán)系統(tǒng)。</p><p>　　異步電動機定子對稱的三相繞組中通入對稱的三相交流電，在電機氣隙內會產(chǎn)生一個旋轉磁場，從而形成一定的旋轉速度。</p><p>　　2. MM440變頻調速的原理</p><p>　　異步電動機定子對稱的三相繞組中通入對稱

69、的三相交流電，在電機氣隙內會產(chǎn)生一個旋轉磁場，其旋轉速度為同步轉速：</p><p><b>　　(2－1)</b></p><p>　　式中f1--定子繞組電源頻率；</p><p>　　P--電機磁極對數(shù)。</p><p><b>　　異步電動機轉差率：</b></p><p

70、><b>　　(2－2)</b></p><p><b>　　(2－3)</b></p><p>　　由上式可知，異步電動機調速方法有如下幾種：</p><p>　　變同步轉速n0：變極p、變頻f1。</p><p>　　變轉差率s：定子調壓、轉子串電阻、電磁轉差離合器、串極調速。</p

71、><p>　　VVVF變頻調速、矢量控制變頻調速、直接轉矩控制變頻調速都是交-直-交變頻調速中的一種。交流拖動中以改變轉差率為目的調速方法有：定子調壓調速、轉子變電 阻調速、電磁轉差離合器調速、串極調速等。圖2-4為MM440變頻調速系統(tǒng)接線圖，檢查電路正確無誤后， 合上主電源開關QS。</p><p>　　圖2-4 MM440變頻調速系統(tǒng)接線圖</p><p>　　本

72、文研究的定子調壓調速主要是通過改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉速的調速方法，當負載轉矩一定時，隨著電機定子電壓的降低，主磁通減少，轉子感應電動勢減少，轉子電流減少，轉子受到的電磁力減少，轉差率s增大，轉速減小，從而達到速度調節(jié)的目；同理，定子電壓升高，轉速增加。調壓調速的優(yōu)點是調速平滑，采用閉環(huán)系統(tǒng)時，機械特性較硬，調速范圍較寬，缺點是低速時，轉差功率損耗較大，功率因素低，電流大，效率低。調壓調速既非恒轉矩調速，也非恒功率調速

73、，比較適合于大型類的負載。</p><p>　　2.2.3變頻器MM440的控制面板</p><p>　　變頻器MM440的BOP控制面板。如圖2-4所示。 </p><p>　　圖2-4 BOP控制面板</p><p><b>　　操作步驟如下：</b></p><p>　　1. 按

74、（功能鍵），最右邊的一個數(shù)字閃爍</p><p>　　2. 按 / ，修改這位數(shù)字的數(shù)值</p><p>　　3. 再按 （功能鍵），相鄰的下一位數(shù)字閃爍</p><p>　　4. 執(zhí)行2至4步，直到顯示出所要求的數(shù)值</p><p>　　5. 按 ，退出參數(shù)數(shù)值的訪問級</p><p>　

75、　2.2.4 MM440通用變頻器的參數(shù)設置</p><p>　　如果所用的變頻器剛剛出廠的變頻器，則需對它進行快速調試。如表2-1所示。</p><p>　　表2-1 變頻器的快速調試</p><p>　　注:（1）設置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復位為工廠的缺省設定值：</p><p>　?、僭O定P0010=30，</p><

76、p>　?、谠O定P0970=1。</p><p>　?。?）設定P0003=3，P0010=1，P3900=1,P0003=3,允許訪問擴展參數(shù)。</p><p>　?。?）設定電機參數(shù)時先設定P0010=1(快速調試),電機參數(shù)設置完成設定P0010=0(準備)。</p><p>　　2.2.5變頻器各端子說明</p><p>　　1.

77、變頻器各端子分布如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5變頻器控制端子圖</p><p>　　2.變頻器各端子及其端子功能說明如表2-2所示。</p><p>　　表2-2 變頻器各端子功能說明</p><p>　　2.3 電動機的選擇</p><p>　　調速的本質是根據(jù)負載轉矩的變化控制驅動電動機的轉矩，而交

78、流電動機的轉矩決定了定子、轉子磁通勢矢量的大小與相對位置。一般可采用控制交流電動機定子電壓幅值與頻率(電壓控制型)或定子電流幅值與頻率(電流控制型)的標量控制系統(tǒng)但其動態(tài)控制性能較差為改善轉矩控制的動態(tài)性能可采用對交流電動機的定子電壓與電流實行磁通方向的矢量變換控制。因此本次設計選用三相交流籠型異步電動機。</p><p>　　第三章 系統(tǒng)硬件設計</p><p>　　3.1 礦井提升機控

79、制系統(tǒng)的主回路</p><p>　　3.1.1系統(tǒng)主回路原理圖</p><p>　　圖3-1是礦井提升機控制系統(tǒng)主回路原理圖。從圖中可以看到，系統(tǒng)分別從L1、L2、L3三個端子引出三根線接到變頻器上，從變頻器的輸出端引出三根線經(jīng)過熔斷器、接觸器、熱繼電器接到三相交流繞線電動機上邊，從而達到變頻調速。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)主回路原理圖</p>

80、<p>　?。疲眨喝蹟嗥?；ＫＭ：接觸器；ＦＲ：熱繼電器；Ｍ：電動機；QS:隔離開關；</p><p>　　3.1.2 PLC與變頻器的接線圖</p><p>　　PLC和變頻器采用I/O硬接線方式，通過S7-200的開關量輸出控制變頻器的啟動/停止，通過模擬量輸出（4-20mA）控制變頻器的頻率，通過開關量輸入模塊采集變頻器的狀態(tài)信號（運行、故障等）。PLC與變頻器的外圍接線

81、圖如圖3-2所示，PLC的I0.0端接電機啟動按鈕SB1，I0.1端接電機停止按鈕SB2，再使用PLC的一個模擬量輸出點作為使電機正轉啟動的輸出信號，接到MM420變頻器的AIN1+，AIN1-端子上。</p><p>　　圖3-2 PLC與變頻器的外圍接線圖</p><p>　　3.2 變頻調速主控電路接線</p><p>　　變頻調速主控電路接線圖如圖3-3。變

82、頻器可以輸出頻率可調的交流電源，在變頻器的控制輸入回路中接入頻率設定電路，本系統(tǒng)中通過PLC輸出電壓信號(0～12 V)來控制變頻器的頻率。另外在變頻器的外圍加設有聲光報警輸出口及制動單元，能夠實現(xiàn)變頻器故障報警和安全制動，更有效的對控制系統(tǒng)進行安全保護。</p><p>　　變頻器報警輸出的動斷（常閉）觸點串聯(lián)在KM1的線圈電路內，當變頻器因故障不能正常工作時，報警輸出的常閉觸點動作，使KM1線圈失電，將變頻器

83、與電源斷開，進行安全保護。為了保護報警輸出的觸點，在接觸器的線圈兩端，并聯(lián)阻容吸收電路（即RC震蕩電路）。同時（常開）觸點閉合，將報警指示燈HL和電笛HA接通，進行聲光報警。與此同時，斷電器KA1得電，其觸點將聲光報警電路自鎖，使變頻器斷電后，聲光報警能持續(xù)下去，直到工作人員按下ST1為止，報警才能解除。</p><p>　　聲光報警回路：變頻器報警輸出的動斷（常閉）觸點30B-30C串聯(lián)在KM1的線圈電路內，當

84、變頻器因故障不能正常工作時，報警輸出的常閉觸點動作，使KM1線圈失電，將變頻器與電源斷開，進行安全保護。為了保護報警輸出的觸點，在接觸器的線圈兩端，并聯(lián)阻容吸收電路（即RC震蕩電路）。同時（常開）觸點30B-30C閉合，將報警指示燈HL和電笛HA接通，進行聲光報警。與此同時，斷電器KA1得電，其觸點將聲光報警電路自鎖，使變頻器斷電后，聲光報警能持續(xù)下去，直到工作人員按下ST1停為止，報警才能解除。</p><p>

85、;　　制動控制回路：提升機負載由于慣性較大，當變頻器的輸出頻率下降至0Hz時，常常停不住，而有“蠕動”(也稱爬行)現(xiàn)象，在礦山提升機這種大負載機械中，蠕動現(xiàn)象有可能造成十分危險的后果。為此，變頻器調速時應設置能耗制動和直流制動功能。</p><p>　　圖3-3 變頻調速主控電路接線圖</p><p>　　3.3礦井提升機控制系統(tǒng)的控制回路</p><p>　　1.

86、使用PLC的兩個輸入點I0.0和I0.1分別作為系統(tǒng)的啟動和停止信號的輸入點。</p><p>　　2.PLC的輸入端I0.2和I0.3作為變頻和工頻信號的輸入點。</p><p>　　3.PLC的輸入端I0.5、I0.6為提升機上升、下降開關控制端；I0.7、I0.8、I0.9為提升機的過卷、松繩、過載控制端。</p><p>　　4.PLC的輸出端Q4.2和Q4

87、.1作為變頻和工頻信號的輸出點。</p><p>　　5.PLC的輸出端Q4.5和Q4.6接報警、安全回路繼電器。</p><p>　　圖3-4為系統(tǒng)控制回路電路圖。</p><p>　　圖3-4 系統(tǒng)控制回路電路圖</p><p>　　其I/O口分配如表3-1所示：</p><p>　　表3-1 控制系統(tǒng)Ｉ/Ｏ分配表

88、</p><p>　　第四章 系統(tǒng)軟件設計</p><p>　　4.1提升速度圖及分析</p><p>　　提升設備在一次提升過程中，提升速度、轉矩等運行參量隨提升時間變化的曲線，稱為提升工作圖。其中提升速度隨時間變化的曲線稱為提升速度圖。提升工作圖是根據(jù)提升設備運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性的要求確定的。圖4-1為箕斗提升速度圖，它包括提升過程的六個階段，故稱為六階

89、段速度圖。</p><p>　　圖4-1 箕斗提升速度圖</p><p>　?。?）t1段：初加速階段。在提升剛開始，箕斗尚在卸載曲軌內運行，為了減小提升容器通過卸載曲軌時對井架的沖擊，提升容器在曲軌內的速度和加速度不能太大，一般要將其速度限制在1.5m/s以下。</p><p>　?。?）t2段：主加速階段。當箕斗離開卸載曲軌后，可以按較大的加速度運行，直至達到最

90、大提升速度V max。對于箕斗提升，加速度a2一般不大于1.2m/s²。</p><p>　?。?）t3段：等速階段。提升速度以規(guī)定的最大速度V max運行。</p><p>　　（4）t4段：主減速階段。這時重載箕斗已接近井口，空箕斗接近裝載點，提升容器以加速度a4運行，a4一般不大于1.2m/s²。</p><p>　?。?）t5段：爬行階段

91、。提升容器進入裝卸載曲軌，為減小沖擊并且便于停車，容器一般要以0.4-0.5m/s的低速爬行。</p><p>　　（6）t6段：停車階段。提升容器到達終點，提升機施閘停車，井底箕斗裝載，井口箕斗卸載。</p><p>　　以上t1-t6的六個階段組成提升系統(tǒng)的一個提升過程</p><p>　　4.2 控制程序流程圖</p><p>　　系統(tǒng)

92、控制程序流程圖如圖4-2所示。PLC控制主程序完成系統(tǒng)初始化、自檢、故障診斷、調速系統(tǒng)控制及安全保護等工作。</p><p>　　系統(tǒng)開機運行，PLC首先進行初始化，接著完成自檢及提升機初始位置顯示，當收到開車指令時，PLC轉入速度給定控制，在系統(tǒng)運行過程中，當PLC接收到來自接近開關或變頻器故障等外部控制信號時，PLC控制程序轉到相應的中斷處理程序處，完成過卷、過載、松繩等保護及提升機位置、速度監(jiān)控、變頻器故障

93、監(jiān)控等。當有故障出現(xiàn)時可轉到相應的故障處理模塊進行故障處理，并通過報警回路報警或安全回路實現(xiàn)抱閘停車保護。</p><p>　　圖4-2 控制程序流程圖</p><p><b>　　4.3梯形圖編制</b></p><p>　　4.3.1 梯形圖的編程原則</p><p>　　梯形圖語言作為一種標準PLC編程語言，在編制

94、時必須遵循一定的規(guī)則，如圖4-3所示。具體規(guī)則如下：</p><p>　　1. 梯形圖的每一行指令都在母線右邊開始畫起。</p><p>　　2. 輸出指令不能直接跟母線連接。</p><p>　　3. 觸點應在水平線上，不能在垂直分支上，且應遵循自左至右、自上而下的原則。</p><p>　　4. 不包含觸點的分支應放在垂直方向，不可放在水

95、平位置，以便于識別觸點的組合和對輸出線圈的控制路徑。</p><p>　　5. 在有幾個串聯(lián)回路相并聯(lián)時，應將觸點最多的那個串聯(lián)回路放在梯形圖的最上面；而在有幾個并聯(lián)回路相串聯(lián)時，應將觸點最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左面。</p><p>　　6. 不能將觸點畫在輸出線圈的右邊，線圈僅能畫在同一行中所有觸點的最右邊。</p><p>　　圖4-3 梯形圖簡圖<

96、/p><p>　　4.3.2 系統(tǒng)梯形圖</p><p>　　1.設計思路軟件部分說明</p><p>　　由于控制工藝比較復雜，本程序采用主子程序模塊化順序結構進行編程，程序中的內存地址可分成:參數(shù)設定、上位機顯示、故障存儲、運行數(shù)據(jù)存儲、中間量這五部分，系統(tǒng)各種子程序均由主循環(huán)程序調用執(zhí)行，按事先輸入的控制程序實現(xiàn)自動控制，系統(tǒng)編程靈活，修改程序方便，僅需修改子程序

97、梯形圖程序就可改變控制功能，便于現(xiàn)場維護管理，使提升機運行安全性和可靠性得到了大幅度提高?！?lt;/p><p><b>　　1)、起動，停車</b></p><p>　　多數(shù)變頻器不能適應上電運行功能，所以應對控制系統(tǒng)加入保護功能。當需要開機運行時，按下起動按鈕I0.0(SB1)，其輸出繼電器KM1便吸合，置于電源與變頻器之間的常開觸點閉合，將三相AC380V動力電接入

98、變頻調速回路中；當減速停車，并實現(xiàn)機械抱閘制動后，可以將變頻器與動力電源脫開，按下停止按鈕I0.2(SB2)，使繼電器KM1失電，其常開觸點斷開，變頻器便與動力電源脫開。</p><p><b>　　2)、上升，下降</b></p><p>　　在控制回路中利用正轉繼電器K1的常閉觸頭控制反轉繼電器K2的線圈；利用反轉繼電器K2的常閉觸頭控制正轉繼電器K1的線圈。從而

99、達到互鎖作用。</p><p><b>　　其動作過程如：</b></p><p>　　當要下放礦車或送工人到井下時，按下下降按鈕IO.6，繼電器K2吸合，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。此時變頻器REV與CM端相連，電機反轉下放重物。同時斷開繼電器K1回路，形成下降閉鎖；</p><p>　　當按下上升按鈕I0.5時，K2吸合，斷開K1回路，形

100、成上升閉鎖。此時FWD與CM相連，電機正轉上提煤車。</p><p>　　當按下停止按鈕I0.1時，所有繼電器常閉觸頭閉合，為下一次提升做準備。</p><p>　　3)、工頻與變頻轉換</p><p>　　工變頻轉換系統(tǒng)可使電機轉速需在工頻運行或變頻出現(xiàn)故障時進行自由切換。正常工作狀態(tài)，為變頻調速運行。此時繼電器KM2得電，KM3失電；置于變頻器與電機之間的KM2

101、常開觸點閉合，跨過變頻器，連接電機與三相動力電源的KM3常開觸點斷開。變頻器接入調速回路，并接受操作臺控制信號及PLC反饋信號，進行調速控制。當變頻器出現(xiàn)故障或需要對電機進行點動調節(jié)時，按下工頻按鈕I0.3，使KM2斷開，KM3閉合，電機進入工頻狀態(tài)。這樣便于檢修和故障排除。</p><p>　　控制系統(tǒng)的梯形圖如圖4-4所示：</p><p><b>　　圖4-4系統(tǒng)梯形圖&l

102、t;/b></p><p><b>　　4.4 調試過程</b></p><p>　　1．先將程序傳入PLC中，連接外部連線和按鍵以及各個狀態(tài)指示燈。</p><p>　　2．按下啟動按鈕，然后用萬用表測模擬量I/0模塊的兩點間的電壓，看是否按照規(guī)定曲線運行，如果運行正確則證明PLC部分調試成功。</p><p>

103、　　3．在各個時刻切換各種狀態(tài)觀察狀態(tài)指示燈以及電壓輸出情況。</p><p>　　4.5系統(tǒng)抗干擾措施</p><p><b>　　1.PLC的抗干擾</b></p><p>　　PLC的主要應用場合是工業(yè)現(xiàn)場，工作環(huán)境中各種干擾對系統(tǒng)設備的正常運行存在著嚴重的影響。所以在本系統(tǒng)中也不例外，有必要考慮系統(tǒng)的抗干擾措施。</p>

104、<p>　　抗干擾的主要措施有：</p><p>　?、贁?shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用芯線也要一端接地，這樣可擴大屏蔽作用，并抑制芯線間干擾。必要時可采用帶有屏蔽層的輸入和輸出信號電纜。</p><p>　?、谛盘柣芈穮R線接，輸入信號電纜、輸出信號電纜和電力電纜都要分開敷設，不能扎在一起，信號電纜接線端子均安裝在柜體下側。</p>&

105、lt;p>　?、鬯袡C柜、操作臺等均需保護接地，臺柜內需有獨立的PLC直流地、機殼安全地、電纜屏蔽地接地端子，與結構內部未接地電路板在電氣上隔離。電源柜、動力柜、交頻柜進線方式均為：下進下出。</p><p>　?、芤罰LC柜的電纜要盡量遠離那些會產(chǎn)生電磁干擾的裝置。</p><p>　　⑤同一電平等級的信號才能用一條多芯電纜傳輸。因此對數(shù)字信號和模擬信號，在任何情況下，都必須分開

106、電纜迸行傳輸。低電平信號線應與其它信號線分開。盡量縮短模擬量加信號線的長度，并采用雙芯屏蔽線作為信號線。</p><p>　?、薇ＷCPLC柜良好的通風環(huán)境，在設備現(xiàn)場，要充分考慮周圍環(huán)境的影響，盡量不要將PLC安裝在多塵、有油煙、有導電灰塵、有腐蝕性氣體、振動、熱源或潮濕的地方。</p><p>　?、卟捎脴藴驶浖绦蚩梢蕴岣哌\行的可靠性，故障診斷軟件定期的檢測外界環(huán)境，以便及時進行處理

107、。</p><p>　　2.變頻器的抗干擾及其防止</p><p>　　在變頻器的輸入和輸出電路中，除了較低次的諧波外，還有許多頻率很高的諧波電流，這些高次諧波電流除了增加輸入側的無功功率、降低功率因數(shù)外，頻率較高的諧波電流將以各種方式把自己的能量傳播出去，形成對其他設備的干擾信號，嚴重的甚至使某些設備無法正常工作。</p><p>　　干擾信號的傳播方式主要有：電

108、路傳導方式、感應耦合方式和空中輻射方式。</p><p>　　根據(jù)干擾信號的產(chǎn)生原因和傳播方式，可以有針對性的采用不同的抗干擾措施。主要措施有：合理布線、削弱干擾源、對線路進行屏蔽、隔離干擾信號和準確接地。</p><p>　　第五章 人機交互界面</p><p><b>　　5.1 觸摸屏概述</b></p><p>

109、　　隨著計算機技術的普及，在90年代初，出現(xiàn)了一種新的人機交互技術－觸摸屏技術。利用這種技術，使用者只要用手指輕輕地觸碰計算機顯示屏上的圖符或文字，就能實現(xiàn)對主機的操作或查詢，這樣就擺脫了鍵盤和鼠標操作，從而大大地提高了計算機的可操作性。</p><p>　　觸摸屏是一種最直觀的操作設備，只要觸摸屏幕上的圖形對象，計算機便會執(zhí)行相應的操作。人的行為和機器的行為變得簡單、直接、自然，達到完美的統(tǒng)一。觸摸屏具有方便直

110、觀、圖像清晰、堅固耐用和節(jié)省空間等優(yōu)點。</p><p>　　5.2 PWS－3261觸屏簡介</p><p>　　DELTA公司生產(chǎn)的PWS-3261觸屏式彩色HMI是免維護型工業(yè)級可編程終端，適合于在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。它可用于振動、潮濕和高粉塵的環(huán)境中作為監(jiān)控和人機操作介面，可以顯示狀態(tài)、故障和過程變量，顯示文字、曲線和圖形。操作人員可在觸摸屏上實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的過程控制，操作簡

111、便易學，方便直觀。</p><p>　　本系統(tǒng)以S7-200系列PLC為控制核心，配以DELTA公司的PWS-3261型HMI，二者通過RS－485接口互連，傳輸速率為9600 bps，8位偶校驗，1位停止位。RS－485的PLC站號為2，PWS端通信口為COM2。HMI的監(jiān)控及參數(shù)設置畫面在計算機上使用ADP 6.0編程軟件進行規(guī)劃、定義和編制，通過這些圖形介面完成系統(tǒng)的現(xiàn)場監(jiān)控和參數(shù)設置。</p>