矿车变频牵引控制系统毕业论文.doc

矿车变频牵引控制系统毕业论文 目录 第一章变频器火车牵引概述 1 1.1变频牵引的背景 1 1.2本次毕业设计要求 1 1.2.1内容 1 1.2.2功能 2 第二章 系统概述 3 2.1 方案论证 3 2.1.1 I/O 连接方式的选择 3 2.1.2PLC控制网的选择 4 2.1.3矿车装料过程控制方案的选择 4 2.1.4 单、双缆的选择 6 2.1.5 变频器控制方式的选择 6 2.2 系统组成 6 2.2.1 PLC系统 6 2.2.2 计算机监控系统 7 第三章硬件设计 8 3.1轨道开关设计 8 3.2 三相异步电动机 8 3.3 变频器 8 3.4 编码器 13 3.5PLC设计 15 3.5.1Quamtum PLC 选型 15 3.5.2 PLC模块接线 20 3.5.3主从站连接 22 3．6电气元件选型 23 3．7硬件原理图（如大图1或附录一示） 24 第四章 PLC程序设计 26 4.1Concept2.5简介 26 4.2编程步骤 27 4.2.1模块选型 27 4.2.2地址分配 29 4.2.3部分程序设计说明 31 4．3程序流程图（附录二） 33 4．4程序梯形图（附录三） 33 设计总结 47 参考文献 48 英文翻译 49 致谢 68 附录一见系统硬件分块图 69 附录二 69 附录三 75  第一章变频器火车牵引概述 1.1变频牵引的背景 变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代后半期开始，电力电子器件从SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制品闸管)发展到今天的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)，器件的更新促使电力变换技术的不断发展。20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWM—VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。而变频在工业节能中发挥着越来越大和不可忽视作用 1.2本次毕业设计要求 本毕业设计取材于某控制系统工程实例。我们依据的PLC实现放矿牵引工艺的集中控制（包括供电、检测、液压、牵引），采用工控机或人机界面形成上位机系统。 1.2.1内容 了解项目要求包括熟悉工艺条件及要求，了解控制要求，了解控制参数指标。确定控制方案包括根据工艺条件及要求控制参数及指标，被控对象的特点确定难点。确定整体控制方案包括：系统的功能、可靠性、维护性、操作性、成本、甲方技术实力及经费力量、对技术难点的考虑、回路的考虑。系统的设计包括设计依据，控制设计包括电器的选择、工艺设计、控制器设备及仪表的选择、电器图纸的设计、材料表、外协加工、安装及缆线图，软件设计流程图结构设计，软件设计说明，具体的编程设计，调试及修改完善，系统的安装调试及参数整定，操作说明书。本题初步做法是：用PLC控制矿车的各种工作状态。上位组态软件或人机界面与PLC连接，PLC再与车厢设置的远程I/O点或PLC连接。PLC之间的相互连接则需要布置现场总线如用以太网。这就要进行具体的选择。使用设置远程I/O则要考虑各个动作再设下接触器，在车的终点和起点位置要考虑减速、停车、过卷，还要考虑由于是正反两个方向的牵引所以这三个动作要反过来再设置。整个过程是：启动—加速—全速运行—减速—停车—启动—加速—匀速运行—[放矿—匀速运行（负载变化）—停止放矿]—再加速—重载全速运行—减速，由轴编码器来传送电机的信息，判断矿车行驶的快慢、距离等。PLC输出所需状态给变频器改变电机的转动，这就需要使用编程软件。工作手段分成自动手动和紧急处理。手动时在放矿点和控制室均可单独实现放矿机和绞车的手动控制。紧急处理时在放矿点、控制室、机房设置检修控制箱。设置若干紧急停车开关及检修电源控制箱。矿车的具体运转状况可通过组态或人机界面来仿真现场工作。这样就可完成整个工作。包括： 控制系统主机的选型；设备及仪表的选择；硬件及软件设计 1.2.2功能 根据火车的运行速度、放矿机与火车的相对位置、放矿机与车厢内矿石的相对高度，实现全自动放矿及整个工作循环。要使用组态软件或人机界面与PLC进行通讯。要充分考虑到电源、电机、变频器、轴编码器、PLC控制、开关等。考虑到多种突发事件，要使用声光报警。在考虑设置I/O点时要收集所有的动作，包括正反方向、高速、中速、低速、报警、正常、维修、手动、自动等等。由变频器控制电机的工作，编码器与电机轴相连，电机转动的信息就传给了计数器模块，编程软件将所需动作给PLC再输出给变频器，从而控制电机的动作，带动矿车前进或后退。如图1-1所示的示意图。要求实现： 全自动运行：火车启动-加速-全速运行-减速-停车-启