毕业设计(矿井提升系统仿真平台改进方案)详解.doc

第一章 矿井提升机系统高仿真平台的概述 1.1、系统简介 矿井提升机系统自动控制高仿真平台以提高提升效率、节能降耗、安全运行为设计理念，针对交流提升系统进行仿真设计。 该系统完全模拟井底煤仓装载、定量称重和箕斗自动装载、井上煤仓卸载及提升机全自动提升过程。可分别实现提升机全自动运行控制和手动控制。在控制面板上还包括了信号系统和故障模拟功能，具备以太网通讯功能，可实现与集中控制平台的连接。矿井提升机系统自动控制高仿真平台如图1所示。 1.2、系统结构 整个系统分为机械部分和电气控制部分，机械部分包括提升用交流电机、滚筒、天轮、井架、提升箕斗、钢丝绳、装卸载机构、摩擦轮等设备；电气部分包括西门子S7-300 PLC、变频器、位置 传感器、轴角编码器、控制面板、触摸屏和控制软件等。 1.3、运行方式 用户可以在远程控制平台、触摸屏以及就地控制面板完成对系统的监控。综合考虑系统对于实时性、可靠性以及传输距离等的要求，监控网络采用MPI网络与工业以太网相结合的形式。当设定为就地方式时，用户可在就地控制面板完成对提升机系统和装载系统的操作；集中方式分别对应触摸屏，实现提升机和装载皮带的一键启停控制；选择远程方式时，提升机和装载系统将根据上一级系统条件自动启停，或根据当前系统条件执行自动控制程序。 1.4、工作原理 矿井提升机系统自动控制高仿真平台的整个工作过程是由采煤机采地煤，经过运输皮带进入主煤仓，在由皮带运送到定量仓，最后进入箕斗提升机，完成了煤炭的装载过程。由主电机带动卷筒旋转，绕过天轮的钢丝绳连结箕斗上下运动，完成上下提升运动。 提升机中的箕斗在上下提升运动过程中主要进过几个阶段： ①加速阶段，箕斗在装满煤后速度在不断增加这段时间很短； ②匀速阶段，箕斗在加速阶段后，速度达到额定速度后就不会再增加，一直以这个速度提升，这个过程时间较长，路程也最长； ③减速阶段，箕斗都经过减速开关后，就要一直在减速，这段时间也很短； ④爬行阶段，箕斗经过减速阶段速度达到爬行速度，箕斗就一直以这个速度提升，直到箕斗到达停车点时，箕斗速度就会立即减为零，箕斗停止。 1.5、使用说明 用户可在就地控制面板完成对于提升机系统和装载系统运行方式的设定，可以将其设定为就地、集中、远程三种方式中的任意一个。当设定为就地方式时，用户可在就地控制面板完成对提升机系统和装载系统的操作；集中方式分别对应触摸屏，实现提升机和装载皮带的一键启停控制；选择远程方式时，提升机和装载系统将根据上一级系统条件自动启停，或根据当前系统条件执行自动操作。 第二章 仿真平台改进的基本要求 2.1电气部分的改进要求 （1）提升机工作信号应声光兼备，并具有下井口向上井口发出开车信号—上井口收到下井口开车信号后向车房发出开车信号的顺序闭锁；井口信号装置必须与提升机的控制回路相闭锁。 分析：矿井提升机实训仿真平台工作信号声光兼备，实现相关回路的闭锁。其控制系统由电气设备来实现。 （2）提升机应具有下列保护装置： ①防止过卷装置：超过终端停止位置0.5m。 分析：当提升机的提升容器超过正常终端停止位置0.5m时，必须能自动断电，并能使保险闸发生制动作用。其保护由电气设备来实现。 ②防止过速装置：等速段15％。 分析：当提升速度超过最大速度15%时，必须能自动断电，并能使保险闸发生作用。其保护由电气设备来实现。 ③过电流和欠电压保护装置。 分析：当发生电动机过电流和欠电压时，实施保护。其保护由电气设备来实现。 ④限速保护装置。 分析：提升速度超过3m/s的提升机必须装设限速保护装置，以保证提升容器到达终端的速度不超过2m/s。如果限速装置为凸轮板，其在一个行程内的旋转角度不小于270°。其保护由电气设备来实现。 ⑤闸间隙保护装置。 分析：当闸间隙超过规定值时，能自动报警和自动断电。其保护由电气设备来实现。 ⑥松绳保护装置（只有单绳提升机才有）。 分析：缠绕式提升机必须设置松绳保护装置并接入安全回路和报警回路，在钢丝绳松弛时能自动断电和自动报警。其保护由电气设备来实现。 ⑦减速功能保护装置。 分析：当提升容器到达设计减速位置时，能示警并开始减速。其保护由电气设备来实现。 ⑧满仓保护装置（只有箕斗提升机才有）。 分析：箕斗提升的井口煤仓仓满时能报警和自动断电。其保护由电气设备来实现。 （3）收到开车信号后，确定提升方向，按照（启动）加速、等速、减速、爬行、抱闸停车的顺序操作，在不同阶段，提升容器的运行速度也有所变化。 说明：防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速功能保护装置应设置为相互独立的双线型式。立井、斜井缠绕式提升绞车应加设定车装置。故障演示功能：如过卷0.5m后，提升机过卷保护动作，提升机自动断电，同时施保险闸。其他如过速保