煤矿井下升降机安全控制系统的设计(PLC)

煤矿井下升降机安全控制系统的设计(PLC)(任务书,开题报告,外文翻译,进度计划表,论文说明书14000字)
摘  要
煤矿井下升降机作为最重要的矿井运输设备，它不仅作为载体来运输煤矿，而且还肩负着运输人员的重任。矿井升降机运行时的状况直接决定了煤矿工人的生命安全。而我国当前的提升调速水平，大多数还停留在上世纪七十年代的继电器控制的基础上。尽管，这些年有了不少的提高，但从根本上来说仍是由接触器—继电器等组成的控制系统，其硬件的连接繁琐，事故的发生较为频繁。在本次课题的设计中，利用PLC来控制煤矿升降机的运行，接触器和继电器将被PLC 中大量的元件所代替，从而完成了利用 PLC对原有系统的改造；同时将PLC和变频器结合起来，运用到煤矿井下升降机的控制系统中，改善现有的升降系统，提高精度，使得升降机运行更加的平稳和安全。针对升降机的主要环节设置过载、松绳、过卷等安全保护措施，使升降机的安全状况有所改善。此外，本文还利用简化的数学模型建立了矢量控制仿真系统，对变频调速系统进行仿真，从而来验证设计的调速系统。

关键词：矿井升降机; PLC; 电控系统; 仿真

Abstract
Mine hoister is one of the main equipment in mine. It conveys not only mineral but also miners. So the performance of mine hoister is concerned with hundreds of miners’ lives. At present, the mine hoisting equipment in China are mainly rest on the TDK electric control which is used in 1960s and 1970s. Although interrelated renovations has been done in recent years, essentially it is still the contact control system which is made up of the contactor-relay. The hardware wring system of the contact control system is complex and has high hazard rate. During the renovation of this mine hoister system, the PLC is applied to the control system, and plentiful soft components of the PLC are applied to replace the contactor and PLC control system has improved original electric control system. At the same time, Programmable logic controller (PLC) with the inverter applied to the production of the mine is to design the existing hoist control system. It will improve the accuracy and ensure the smooth progress of the mine production. As to the key elements of the lift, it makes senses to set speed alarm, overload protection, which is to enhance the security situation. In addition, it is also using a simplified mathematical model to establish vector control simulation system, which is to verify the feasibility of the speed control system.

Key words: Mine Hoister; PLC; Electric Control System; Transducer Simulation

 在煤矿生产中，煤矿升降机起着非常重要的作用，不仅肩负着运输货物的重任，还关系到作业员生命的安危。目前，我国煤矿井下升降机大多数调速水平低下，反应滞后，调速方式落后，生产效率较低，安全性不高。                                                               
    因此熟悉矿井升降机的性能、结构及动作原理，合理使用设备，对确保升降机工作效率、提高安全可靠性、防止和杜绝事故的发生具有重大意义。                                                 
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
①完成升降机的变频调速系统的改造，并利用矢量控制完成调速系统设计；                                                      
②基于PLC控制系统的设计；                                           
③设计升降机安全控制的主要环节包括过载、松绳、过卷等保护措施，使升降机安全状况有所改善;

我国对于矿井升降机控制系统的改造，虽然已取得一些成就，但从全国的角度出发，这样的成就是微不足道的，因此需要不断地创新和研究。而本课题正是对目前我国中、小煤矿煤矿升降机的安全控制系统进行改造, 本课题旨在研发一种既能可靠、灵敏、自动动作，又能适应井下恶劣环境以及人为损坏要求的自动停送电开关装置。该装置由主机、辅助接触线组成，借助接触网馈电电源线、受控电机车接触线和受电弓构成开关控制系统。
(1)本课题将可编程控制器（PLC）控制技术应用到升降机的控制系统中，利用PLC的元件来代替传统继电器。
(2)通过PLC控制变频器，从而完成煤矿升降机的启动、加速运行、等速运行、减速、低爬和停车的控制，使得控制系统更加完善和稳定，调速精度更加精确。同时设置了报警环节，当出现事故或危险时，报警灯闪烁，已提醒作业员来采取相应的措施，从而保证了升降机的安全运行。
(3)进一步完善升降机后备保护功能，保证升降机运行的安全可靠。

 

      目 录
摘  要    II
ABSTRACT    III
1 绪论    1
1.1 课题研究背景、意义及内容    1
1.1.1 研究背景    1
1.1.2 研究意义    1
1.1.3 研究内容    1
1.2 国内外煤矿升降机电气控制系统的发展现状    2
1.2.1 我国煤矿井下升降机电气控制系统的现状    2
1.2.2 国外煤矿井下升降机电气控制系统的现状    2
2 煤矿井下升降机控制系统的设计方案    4
2.1 矿井升降机概况    4
2.1.1 矿井提升系统概述    4
2.1.2 矿井升降机主要组成部分及其工作原理    4
2.2 升降机电控系统的功能要求    5
2.2.1 升降机的工作过程    5
2.2.2 煤矿升降机的控制要求    7
2.3 煤矿井下升降机电气控制系统组成    8
2.4 矿井提升机调速控制方式选择    9
2.4.1 变频调速的控制    9
2.4.2 变频调速的频率控制方式——矢量控制    10
2.5 变频调速控制系统组成    10
2.6 小结    11
3 升降机控制系统的硬件和软件设计    12
3.1 系统硬件选型    12
3.1.1 提升电动机选择    12
3.1.1 变频器的选型    12
3.1.2 PLC的选型    13
3.2 矿井升降机主接线图    13
3.2.1 升降机的主要电气设备    15
3.3 I/O地址分配表    15
3.4 PLC的I/O地址接线图    16
3.5 软件系统设计    17
3.5.1 升降机调速设计    17
3.5.2 升降机运行中过卷保护设计    21
3.5.3 升降机运行中限位设计    22
3.5.4 升降机安全报警系统的    24
3.6 小结:    26
4 升降机变频调速控制系统的仿真    27
4.1 变频调速控制系统的结构    27
4.2 仿真子模块功能    28
4.3 仿真参数设置和结果分析    28
5 总结与展望    30
5.1 研究总结    30
5.2 展望    30
致 谢    31
参考文献    32