基于PLC 的矿井提升机变频调速控制系统.doc

TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE TECHNOLOGY 毕业设计（论文） 题目：基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计 学 生 姓 名 学 号 班 级 所属院（系） 指 导 教 师 2012年6月1日 目录 摘要 III 关键词 III Abstract IV Keywords IV 第1章 绪论 - 1 - 1.1国内外矿井提升机发展现状 - 1 - 1.1.1国内矿井提升机电气控制系统的现状 - 1 - 1.1.2国外提升机电气控制系统的现状 - 2 - 1.2课题研究的目的和意义 - 3 - 1.3本论文承担的任务 - 4 - 1.4小结 - 5 - 第2章 矿井提升机调速控制系统分析 - 6 - 2.1引言 - 6 - 2.2提升机工作原理及机械结构 - 6 - 2.3提升机调速控制方式及调速性能分析 - 7 - 2.3.1提升机直流调速性能分析 - 7 - 2.3.2提升机交流调速性能分析 - 8 - 2.4提升机调速控制方案分析 - 9 - 2.4.1传统转子回路串电阻调速系统 - 10 - 2.4.2模糊控制调速系统 - 10 - 2.4.3直接转矩控制系统 - 11 - 2.4.4矢量控制变频调速系统 - 12 - 2.5小结 - 14 - 第3章 提升机调速控制系统硬件实现 - 15 - 3.1引言 - 15 - 3.2提升机电控系统总体结构 - 15 - 3.3提升机电控系统变频器选择 - 17 - 3.4变频控制部分设计 - 17 - 3.4.1变频调速主系统设计 - 17 - 3.4.2变频器外部电路设计 - 20 - 3.5 PLC控制部分设计 - 24 - 3.5.1基本控制功能 - 24 - 3.5.2位置检测电路 - 28 - 3.6硬件调速控制系统保护措施 - 29 - 3.6.1热继电器过载保护 - 30 - 3.6.2调速控制系统抗干扰处理 - 31 - 3.7小结 - 33 - 第4章 提升机调速控制系统软件实现 - 34 - 4.1引言 - 34 - 4.2矿井提升机中S型速度曲线建模及实现 - 34 - 4.2.1速度曲线的选择及给定方法 - 34 - 4.2.2提升机理想S形速度曲线数学模型 - 35 - 4.2.3理想速度曲线的实现 - 39 - 4.3调速控制系统软件流程 - 42 - 4.4小结 - 44 - 第5章 全文总结 - 45 - 5.1提升机电控系统主电路部分 - 45 - 5.2控制系统软件设计部分 - 45 - 5.3提升机速度控制理论分析及抗干扰保护 - 46 - 参考文献 - 47 - 致谢 - 48 - 基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计 摘要 传矿井提升机是煤矿安全生产的关键设备之一，其作用是提升煤炭、矸石，升降人员和下放物料等，在整个煤矿生产中占有十分重要的地位。矿井提升机安全、可靠、高效、准确地运行集中体现在其电气控制系统上，电控系统性能的优劣直接影响全矿的安全生产及矿工生命的安全。 传统的矿井提升机控制系统主要采用继电器-接触器进行控制，这类提升机通常在电动机转子回路中串接附加电阻进行启动和调速。这种控制系统存在可靠性差、操作复杂、故障率高、电能浪费大、效率低等缺点。因此，对矿井提升机控制系统进行研究已经成为国内外相关行业专家学者的一个研究课题。 随着计算机和PLC技术的不断发展，采用先进的控制技术改造传统矿山行业的传统控制系统，从而使矿井提升机的控制性能得到极大的改善，其自动化水平、安全性、可靠性都达到了新的高度。现代化的管理和监视手段保障了提升机的安全运行。 变频调速是近年来发展起来的一门新兴的自动控制技术，它利用改变被控对象的电源频率，成功实现了交流电动机大范围的无级平滑调速。在运行过程中能随时根据电动机的负载情况，使电机始终处于最佳运行状态，在整个调速范围内均有很高的效率，节能效果明显。采用变频器对异步电动机进行调速控制，由于使用方便、可靠性高并且经济效益显著，所以得到广泛应用。因此，应用变频器对矿井提升机的控制系统进行改造，将成为历史的必然趋势。 本文针对提升机控制系统中存在的上述问题，把PLC可编程序控制器和变频器应用于提升机控制系统上，并在可行性方面进行了较深入的研究。事实表明：采用该控制系统，使提升机工作更可靠，更方便，节能效果更明显。 关键词：矿用提升机；变频调速；PLC可编程控制器 The Frequency Conversion Use on The Speed Adjustment of mine Hoist on The Basis of PLC Control Abstra