摘要礦井被稱作地下礦井系統(tǒng)的咽喉，是井下與地面最重要的通道。礦井提升機(jī)擔(dān)當(dāng)著礦井與井下人員、礦料、設(shè)備等物資運(yùn)輸?shù)闹厝?，是整個(gè)礦井系統(tǒng)中的核心部分，礦井提升機(jī)的平安牢靠運(yùn)行至關(guān)重要。所以設(shè)計(jì)一套平安牢靠的礦井提升機(jī)限制系統(tǒng)具有極大的意義。PLC出現(xiàn)后以其顯著優(yōu)點(diǎn)快速成為工業(yè)生產(chǎn)限制系統(tǒng)的主流發(fā)展方向，其牢靠性高，抗干擾實(shí)力強(qiáng)；編程簡(jiǎn)潔，運(yùn)用便利；限制程序可變，具有很好的柔性功能完善；擴(kuò)充便利，組合敏捷，極大削減限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工工作量；體積小，重量輕；特別適用“機(jī)電一體化”設(shè)備?；赑LC設(shè)計(jì)礦井提升機(jī)限制系統(tǒng)，極大滿意對(duì)大型機(jī)械限制平安與牢靠性的要求，且節(jié)能環(huán)保，便于操作與維護(hù)。關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī)；PLC；限制系統(tǒng)。AbstractThemineiscalledthethroatoftheundergroundmine,whichisthemostimportantchanneloftheundergroundmine.Theminehoistbearstheheavyresponsibilityofthemineandtheundergroundpersonnel,theorematerial,equipmentandsoon.Itisthecorepartoftheentireminesystem,andthesafeandreliableoperationoftheminehoistisveryimportant.Therefore,itisofgreatsignificancetodesignasafeandreliablecontrolsystemofminehoist.PLCappearswithitsremarkableadvantagesquicklybecomeindustrialproductioncontrolsystemofthemainstreamofthedevelopmentdirectionof,thehighreliability,stronganti-interferenceability;programmingissimple,easytouse;variablecontrolprocedures,withperfectgoodflexiblefunction;tofacilitatetheexpansion,flexiblecombination,greatlyreducingthecontrolsystemdesignandconstructionwork;hastheadvantagesofsmallvolume,lightweight;veryapplicableelectromechanicalintegrationequipment.DesignofminehoistcontrolsystembasedonPLC,whichgreatlymeetstherequirementsofsafetyandreliabilityoflargemechanicalcontrol,andenergysavingandenvironmentalprotection,easytooperateandmaintain.Keywords:minehoist;PLC;controlsystem.目錄中文摘要..........................................................Ⅲ英文摘要..........................................................Ⅲ書目...............................................................Ⅴ1緒論..............................................................11.1課題探討的背景.................................................21.2提升機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)呈現(xiàn)狀...........................................21.3課題主要探討內(nèi)容...............................................32礦井提升機(jī)概述2.1礦井提升機(jī)的簡(jiǎn)介...............................................32.1.1礦井提升機(jī)的分類............................................42.1.2礦井提升機(jī)的主要組成部分及工作原理..........................62.2礦井提升機(jī)的運(yùn)行...............................................72.3提升機(jī)故障及愛(ài)護(hù)...............................................83礦井提升機(jī)限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1礦井提升機(jī)限制要求.............................................93.2硬件的選擇及其電氣連接........................................103.3限制系統(tǒng)的參數(shù)推導(dǎo)及設(shè)置......................................14提升過(guò)程參數(shù)推導(dǎo)............................................14變頻器參數(shù)設(shè)置..............................................173.4限制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)............................................184礦井提升機(jī)的愛(ài)護(hù)設(shè)計(jì)4.1平安報(bào)警與監(jiān)控板的設(shè)計(jì)........................................194.2抗干擾措施....................................................205總結(jié)............................................................216參考文獻(xiàn).........................................................227致謝.............................................................248附錄.............................................................25限制流程圖......................................................25MM440說(shuō)明書（部分）.............................................26軟件設(shè)計(jì)指令表..................................................26程序梯形圖......................................................30仿真結(jié)果圖......................................................33

1緒論采礦業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，采礦業(yè)的健康發(fā)展對(duì)社會(huì)主義建設(shè)具有重大的意義。我國(guó)幅員寬闊，礦產(chǎn)資源豐富，但是開采難度大，露天礦山屈指可數(shù)，眾多的礦產(chǎn)資源都埋在深土里。我國(guó)的采礦大都是地下做業(yè)，對(duì)礦井提升機(jī)這種礦山的核心設(shè)備需求極大。美國(guó)通用汽車制造公司（GM）最先于1968年提出研制一種新的限制器，并且在用戶角度給出了設(shè)計(jì)要求。其次年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出了第一臺(tái)可編程限制器（ProgrammableLogicController）PDP-14，用于通用汽車生產(chǎn)線。隨后日本西歐等國(guó)也引進(jìn)PLC制造技術(shù)，反展自己的PLC技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與PLC技術(shù)的融合，PLC的功能得到了巨大的飛躍，其超高的運(yùn)算速度，牢靠的抗干擾設(shè)計(jì)實(shí)力，數(shù)字模擬量處理功能，強(qiáng)大的PID功能，微小的體積，極高的性價(jià)比，讓它在眾多工業(yè)化國(guó)家中得到大量運(yùn)用。通過(guò)對(duì)PLC的大量實(shí)踐應(yīng)用國(guó)外的PLC廠家積累了大量的開發(fā)設(shè)計(jì)閱歷，憑借技術(shù)優(yōu)勢(shì)，發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)PLC的公司在PLC的全球份額占到了80%，幾家大型PLC制造公司主導(dǎo)了全球的PLC行業(yè)，這幾家公司是德國(guó)的西門子（SIEMENS）公司、AEG公司、法國(guó)的TE公司。日本的三菱、歐姆龍、松下、富士，韓國(guó)的三星（SAMSUNG）、LG。PLC技術(shù)是現(xiàn)代限制技術(shù)的主流技術(shù)，代表了高度發(fā)達(dá)的自動(dòng)化，智能化水平，PLC技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的蓬勃發(fā)展，得益于其優(yōu)良的牢靠性，抗干擾實(shí)力；簡(jiǎn)潔的編程要求，便利的運(yùn)用方法；可變的限制程序，良好的柔性且功能完善；擴(kuò)充便利，組合敏捷，極大削減限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工工作量；體積小，重量輕。發(fā)展PLC理論，應(yīng)用PLC限制，能極大的解放生產(chǎn)力，極大的緩解中國(guó)“老齡化”所帶來(lái)的生產(chǎn)力不足和國(guó)家產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的政策要求。采礦業(yè)中的地下做業(yè)是及其危急的，礦井下環(huán)境困難，塌方沁水等問(wèn)題層出不窮，礦石采掘及其繁重。作為礦山生產(chǎn)中的核心設(shè)備—礦井提升機(jī)，它的平安牢靠運(yùn)行就幾乎確定了整個(gè)礦井的平安。我國(guó)對(duì)于礦井提升機(jī)的研發(fā)較晚，始終以來(lái)，國(guó)有大型廠礦都運(yùn)用國(guó)外設(shè)備，這即推高了企業(yè)的運(yùn)行成本，也不便利維護(hù)，若發(fā)生意外事故，還拖延救援的黃金時(shí)間。所以，將PLC技術(shù)應(yīng)用于礦井提升機(jī)的研發(fā)中來(lái)，具有極大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，科研價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。1.1課題探討的背景礦井是礦山的咽喉，是井下與地面溝通最重要的通道；礦井提升機(jī)是礦井工作系統(tǒng)中的核心部分，擔(dān)當(dāng)著礦料、設(shè)備、人員的進(jìn)出，礦井提升機(jī)的平安牢靠至關(guān)重要。傳統(tǒng)礦井提升機(jī)限制系統(tǒng)，須要數(shù)量眾多的繼電器設(shè)備，布線困難，體積浩大，耗能多，啟動(dòng)，停車，制動(dòng)，邏輯限制等方面難盡人意。工作過(guò)程中整車下行，體積大，重量高，維護(hù)困難，產(chǎn)生大量的熱，有電火花，給平安生產(chǎn)帶來(lái)巨大隱患。采礦業(yè)作為現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分，伴隨著限制技術(shù)的進(jìn)步，由人工限制，半自動(dòng)限制，逐步向自動(dòng)化，智能化發(fā)展。PLC代表了現(xiàn)代工業(yè)限制的先進(jìn)水平，相對(duì)于傳統(tǒng)限制，其牢靠性高，抗干擾實(shí)力強(qiáng)；編程簡(jiǎn)潔，運(yùn)用便利；限制程序可變，具有很好的柔性功能完善；擴(kuò)充便利，組合敏捷，極大削減限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及施工工作量；體積小，重量輕，是“機(jī)電一體化”的志向設(shè)備?；赑LC設(shè)計(jì)的礦井提升機(jī)限制系統(tǒng)，能極大改善提升機(jī)的限制，提升整個(gè)礦井生產(chǎn)的平安性，牢靠性與自動(dòng)化水平，符合社會(huì)生產(chǎn)力反展與國(guó)家的產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)政策。1.2提升機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)呈現(xiàn)狀工業(yè)革命刺激了對(duì)礦料的需求，第一次工業(yè)革命時(shí)國(guó)外就起先研制礦井提升機(jī)限制系統(tǒng)，20世紀(jì)60年頭國(guó)外起先研制礦井提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)積累使國(guó)外在提升機(jī)狀態(tài)監(jiān)控方面水平較高。特殊是對(duì)閘控和速度監(jiān)控等一些重要愛(ài)護(hù)環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)更加合理，有些環(huán)節(jié)設(shè)置雙重愛(ài)護(hù)，如過(guò)速愛(ài)護(hù)，過(guò)卷愛(ài)護(hù)等。這些監(jiān)控愛(ài)護(hù)措施，對(duì)提升機(jī)的運(yùn)行平安都是牢靠的保證，如瑞典ABB公司的礦井提升機(jī)速度愛(ài)護(hù)功能齊全，系統(tǒng)牢靠，能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)開車；德國(guó)西門子公司全數(shù)字式提升機(jī)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字驅(qū)動(dòng)，具有緊急制動(dòng)時(shí)恒減速，提升鋼絲繩張力動(dòng)態(tài)監(jiān)視，提升系統(tǒng)及設(shè)備動(dòng)態(tài)顯示和故障自診斷功能。國(guó)內(nèi)有關(guān)提升機(jī)限制系統(tǒng)的探討起步較晚，相對(duì)于國(guó)外設(shè)備性價(jià)比不高。國(guó)內(nèi)大型礦井一般引進(jìn)國(guó)外提升機(jī)設(shè)備，但是國(guó)外企業(yè)實(shí)行嚴(yán)格的技術(shù)保密措施，其核心技術(shù)(如程序等)無(wú)法駕馭，在運(yùn)用、修理和零部件的供應(yīng)上都受到限制，且價(jià)格昂貴，推高了礦井的生產(chǎn)成本，中小礦井更是難以擔(dān)當(dāng)，只好運(yùn)用質(zhì)量較差的設(shè)備，給平安生產(chǎn)帶來(lái)隱患。改革開放后國(guó)內(nèi)主動(dòng)開展了提升機(jī)的研制工作，取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但是與國(guó)外同類產(chǎn)品比較，還是存在著巨大差距。以溝通電控系統(tǒng)主要以TKD溝通拖動(dòng)為代表，主令操作及故障監(jiān)控仍采納傳統(tǒng)的繼電器限制線路，每臺(tái)提升機(jī)須要數(shù)百個(gè)甚至上千個(gè)觸點(diǎn)的繼電器，系統(tǒng)牢靠性差，故障率高，且不易修理，數(shù)目眾多的限制線要和各種動(dòng)力電纜通過(guò)狹小的井筒空間并行下井，平安性差，電磁干擾大。隨著技術(shù)進(jìn)步，當(dāng)代的礦井提升機(jī)限制走向自動(dòng)化，小型化，節(jié)能化。以PLC為代表的限制理論技術(shù)是礦井提升機(jī)限制將來(lái)的發(fā)展方向。1.3課題主要探討內(nèi)容本文闡述部分闡述現(xiàn)代主流礦井提升機(jī)的主要機(jī)型，運(yùn)行、愛(ài)護(hù)方式，限制系統(tǒng)主要性能指標(biāo)。設(shè)計(jì)部分基于PLC設(shè)計(jì)出一套滿意實(shí)際生產(chǎn)的礦井提升機(jī)限制系統(tǒng)。包括硬件選擇，參數(shù)推導(dǎo)，PLC外部接線示意圖，限制流程圖，主電路圖，I/O安排表，限制版面，平安愛(ài)護(hù)。2礦井提升機(jī)概述2.1礦井提升機(jī)的簡(jiǎn)介礦井提升機(jī)又稱“提升絞車”，是一種大型提升機(jī)械電氣設(shè)備。主要用于地下采礦作業(yè)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩連接的容器在井筒中升降，完成輸送任務(wù)?，F(xiàn)代礦井提升機(jī)的限制由繼電器限制，分別元件限制，模擬電路限制到微電子（PC,PLC）的全自動(dòng)化限制,不過(guò)，出于平安考慮，提升機(jī)的自動(dòng)化限制還是相對(duì)的，須要人工監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)中都會(huì)給人工限制留出較高的限制等級(jí)。目前運(yùn)用較廣泛的型號(hào)有：JTP型、JK型、JTK型。2.1.1礦井提升機(jī)的分類礦井提升機(jī)以電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式分類有溝通式與直流式。溝通電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，組合緊湊，質(zhì)量堅(jiān)實(shí)，價(jià)格便宜，容量大，維護(hù)簡(jiǎn)潔，可干脆三相電源運(yùn)用，運(yùn)用場(chǎng)合廣，長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用于井下采礦作業(yè)等困難環(huán)境場(chǎng)合；但是，溝通電機(jī)調(diào)速性能差，在礦井內(nèi)調(diào)速停車一般是機(jī)械硬停，對(duì)機(jī)械零部件照成沖擊，降低了其運(yùn)用壽命，且沖擊過(guò)程簡(jiǎn)潔出現(xiàn)火花，增加了平安隱患。20世紀(jì)70年頭，得益于大功率可控硅與電子限制技術(shù)發(fā)展，直流電機(jī)憑借其良好的調(diào)速性能，優(yōu)良的啟動(dòng)停車，大范圍的平滑調(diào)速實(shí)力，主導(dǎo)了一段時(shí)間大中型礦的提升機(jī)種類。隨著電力電子器件，溝通限制理論，PC、PLC限制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于溝通電機(jī)獲得了同直流電機(jī)一樣的調(diào)速性能，尤其是大功率的電機(jī)，溝通電機(jī)有明顯優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前國(guó)內(nèi)井下采礦系統(tǒng)中，提升機(jī)大多采納溝通繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方案。礦井提升機(jī)按鋼纜繞行分為兩類：纏繞式與摩擦式。兩種方式均可用于主副井，提拉阡石、設(shè)備、礦料、人員等，布線簡(jiǎn)潔，操作效果好，機(jī)械沖擊小，最大的節(jié)約材料。下井方式可垂直也可斜入,均能有效利用地形，較好的滿意采礦作業(yè)需求，國(guó)內(nèi)年產(chǎn)120萬(wàn)噸以下，井深小于400米的礦井大多用纏繞式。摩擦式提升機(jī)分作單繩摩擦式和多繩摩擦式，后者摩擦輪和鋼絲都較小，故機(jī)組尺寸小，制造簡(jiǎn)潔，速度高。多用于年產(chǎn)120萬(wàn)噸以上，井深2100米以下的豎井。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)際生產(chǎn)閱歷積累，目前國(guó)際上的大中型礦井都運(yùn)用這兩中提升模式，還有其它特殊環(huán)境的提升方式，本文就不多做介紹。單繩摩擦塔式摩擦式多繩摩擦落地式礦井提升機(jī)可分別式單卷筒單繩纏繞式纏繞式單卷筒多繩纏繞式(布雷爾/Blair式)114325圖2.1.1單繩纏繞式提升機(jī)原理示意圖卷筒；2；鋼絲繩；3、天輪；4、容器；5、平衡輪單繩纏繞式提升機(jī)布線簡(jiǎn)潔，所用鋼繩少，大量減輕其質(zhì)量與體積，節(jié)約鋼材，由于質(zhì)量小，工作過(guò)程中對(duì)電機(jī)的額外負(fù)載較少，反應(yīng)快速，不易出現(xiàn)卷筒打滑現(xiàn)象。不過(guò)同樣的，由于鋼繩少，在電機(jī)急停過(guò)程中，鋼繩出現(xiàn)斷裂可能性增大?，F(xiàn)代材料幾歲的發(fā)展有效的解決了這個(gè)問(wèn)題，應(yīng)用新的復(fù)合材料，鋼繩的強(qiáng)度得到極大的提升。4321513454321513452圖2.1.2多繩摩擦式提升機(jī)機(jī)原理示意1、卷筒；2；鋼絲繩；3、天輪；4、容器；5、平衡繩2.1.2礦井提升機(jī)的主要組成部分及工作礦井提升機(jī)主要由六部分組成，分別為工作機(jī)構(gòu)：包括主軸裝置和離合器；制動(dòng)系統(tǒng)：包括制動(dòng)閘和傳動(dòng)裝置；機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)：包括減速器和連軸器；潤(rùn)滑系統(tǒng)：包括油泵和油管；觀測(cè)和操作系統(tǒng)：包括操作臺(tái)、深度指示器與測(cè)速裝置；拖動(dòng)、限制和平安愛(ài)護(hù)系統(tǒng)：包括主動(dòng)機(jī)、拖動(dòng)裝置、電氣限制系統(tǒng)和平安愛(ài)護(hù)系統(tǒng)。圖2.1.3礦井提升機(jī)組成示意圖2.2礦井提升機(jī)的運(yùn)行礦井提升機(jī)的運(yùn)行分為啟動(dòng)、勻加速、勻速、勻減速、停車幾個(gè)階段，每個(gè)階段對(duì)速度要求不相同，且為提升提升機(jī)的工作效率，加速度要盡可能大，為減小機(jī)械沖擊，增加提升機(jī)運(yùn)用壽命，啟動(dòng)、停車、變速過(guò)程要平順。礦井提升機(jī)在理論速度要求與實(shí)際工作中不完全相同，理論中速度要求是到點(diǎn)變更，在實(shí)際生產(chǎn)中呈“S”曲線變更，平順的速度變更能削減機(jī)械沖擊，同時(shí)削減對(duì)回路的電變更干擾，原來(lái)運(yùn)用繼電器做限制時(shí)，一般串多級(jí)電阻，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的平滑調(diào)速，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)三相溝通電機(jī)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)一般是用變頻器。通過(guò)變頻器進(jìn)行平滑調(diào)速，以達(dá)到生產(chǎn)工藝的要求。通常狀況下，生產(chǎn)過(guò)程中電機(jī)輸出功率肯定時(shí)，當(dāng)速度達(dá)到最大值，運(yùn)轉(zhuǎn)速度肯定，扭力最小。利用電機(jī)的這個(gè)功能，有時(shí)可以不用特意調(diào)整速度，讓其干脆運(yùn)行即可。2.1提升機(jī)運(yùn)行狀況示意圖圖2.2.2五階段速度示意圖依據(jù)國(guó)內(nèi)眾多礦井實(shí)地生產(chǎn)閱歷，得到礦井提升機(jī)在一個(gè)提升循環(huán)里的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：1）加速階段容器離開井底后經(jīng)過(guò)t1時(shí)間段，以加速度a1運(yùn)行至最大速度。對(duì)于提升機(jī)，加速度一般不大于。2）勻速階段容器以最大速度運(yùn)行t2完時(shí)間段，直至接近井口。3）減速階段容器接近井口后以加速度a3運(yùn)行完t3時(shí)間段，實(shí)現(xiàn)減速至爬行速度，對(duì)于提升機(jī)加速度a3一般不大于。4)爬行階段容器以爬行速度勻速行駛完t4時(shí)間段，以便精確停車。5）預(yù)備停車階段容器在t5時(shí)間段內(nèi)速度由至0，施閘停車。2.3提升機(jī)故障及愛(ài)護(hù)礦井提升機(jī)工作環(huán)境困難，高溫、潮濕、重粉塵等多重因素影響著提升機(jī)的正常運(yùn)行提升機(jī)工作過(guò)程中不行避開各種故障，大致分為三類。第一類是造成礦井提升機(jī)緊急停車的故障，此事故是最嚴(yán)峻的故障，故障緣由有主回路過(guò)壓；主回路過(guò)流；卷筒兩端過(guò)卷；提升機(jī)錯(cuò)向運(yùn)行；主電動(dòng)機(jī)失去勵(lì)磁；終端超速運(yùn)行；制動(dòng)系統(tǒng)液壓站電動(dòng)機(jī)故障；運(yùn)行過(guò)程中各水平穩(wěn)定器動(dòng)作等。其次類是造成提升機(jī)事故停車的故障，故障緣由有提升機(jī)制動(dòng)輪變形；尾繩故障；緊急停車后未調(diào)零；操作限位開關(guān)失靈；開車時(shí)平安門打開；提升機(jī)調(diào)零電機(jī)故障；終端之間超速等。第三類是造成提升機(jī)信號(hào)預(yù)報(bào)的故障，故障緣由有直流操作電流接地；主電機(jī)軸承過(guò)熱；制動(dòng)閘瓦磨損；潤(rùn)滑油壓異樣；提升機(jī)通風(fēng)故障等。為保障礦井從業(yè)人員的生命平安，愛(ài)護(hù)整個(gè)礦井系統(tǒng)的設(shè)備運(yùn)用，保證完成平安生產(chǎn)的要求，礦井提升機(jī)的故障提示，系統(tǒng)愛(ài)護(hù)設(shè)計(jì)必不行少。開機(jī)后，系統(tǒng)預(yù)先進(jìn)行自檢后運(yùn)行，當(dāng)?shù)V井提升機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)能夠快速識(shí)別故障類型，做出反應(yīng)，反饋故障部位，以便剛好修理。同時(shí)應(yīng)當(dāng)加載外部愛(ài)護(hù)電路。3礦井提升機(jī)限制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1礦井提升機(jī)限制要求礦井提升機(jī)是礦井生產(chǎn)設(shè)備的核心，關(guān)乎人員平安和高效生產(chǎn)。礦井內(nèi)部狀況困難，礦井提升機(jī)在工作時(shí)要克服礦井內(nèi)部高溫、潮濕、高粉塵等困難的外界環(huán)境，還須要處理凹凸壓、電流過(guò)載、電熱效應(yīng)、閘瓦磨損、液壓不足等自身設(shè)備問(wèn)題。所以，礦井提升機(jī)的限制要求極高，其限制須要有極高的牢靠性，礦井提升機(jī)的監(jiān)測(cè)要有剛好精確，故障處理要快速精確。用PLC設(shè)計(jì)礦井提升機(jī)限制系統(tǒng)，須要處理眾多的模擬信號(hào)，傳感器選擇很重要，所以須要質(zhì)量好的傳感器。同時(shí)，礦井是特別特殊的生產(chǎn)場(chǎng)合，除了系統(tǒng)設(shè)計(jì)上通過(guò)計(jì)算設(shè)定參數(shù)值意外，還須要通過(guò)安裝的電氣設(shè)備來(lái)監(jiān)測(cè)礦井提升機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況。當(dāng)兩者完全都失靈時(shí)，還須要有應(yīng)急愛(ài)護(hù)措施，以愛(ài)護(hù)整個(gè)礦井的人員財(cái)產(chǎn)平安。當(dāng)發(fā)生不行控的災(zāi)難，如地震、塌方、斗爭(zhēng)等破壞時(shí)，整個(gè)礦井系統(tǒng)要完全關(guān)斷電源，避開礦井提升機(jī)系統(tǒng)對(duì)人員進(jìn)行二次損害。通過(guò)對(duì)礦井提升機(jī)盡可能完善的設(shè)計(jì)，愛(ài)護(hù)整個(gè)礦區(qū)生產(chǎn)的平安，同時(shí)帶來(lái)良好的社會(huì)效應(yīng)，削減采礦人員的恐慌心理，避開因恐慌而造成的人為操作失誤，降低采礦生產(chǎn)行業(yè)的事故發(fā)生率。圖3.1限制系統(tǒng)示意圖限制過(guò)程如下：開機(jī)啟動(dòng)，系統(tǒng)自檢，自檢無(wú)故障選擇是否開車，開車后進(jìn)行自動(dòng)限制，PLC限制變頻器調(diào)整電動(dòng)機(jī)速度，通過(guò)其帶動(dòng)滾筒依據(jù)五階段速度示意圖旋轉(zhuǎn)，完成循環(huán)。2）開車后自動(dòng)限制過(guò)程中，實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行參數(shù)，監(jiān)測(cè)是否出現(xiàn)故障，出現(xiàn)故障快速推斷故障等級(jí)，做出緊急停車或者聲音燈光警報(bào)，顯示故障區(qū)域。3）出現(xiàn)緊急停車故障后，系統(tǒng)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到手動(dòng)操作，進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)限制。4）運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)超速、過(guò)卷、松繩等輕故障，系統(tǒng)進(jìn)行平安回路動(dòng)作，自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)。5）井口下行與井底上行前檢測(cè)是否過(guò)載，若過(guò)載預(yù)先進(jìn)行警報(bào)。3.2硬件的選擇及其電氣連接PLC限制是當(dāng)代主流的工業(yè)限制技術(shù)，邏輯限制、依次限制、計(jì)數(shù)、定時(shí)、數(shù)據(jù)運(yùn)算、多點(diǎn)通信功能強(qiáng)，能自診斷、中斷限制、加載模塊，適合困難的限制設(shè)計(jì)，模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化了限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，便利維護(hù)，牢靠性高。本次設(shè)計(jì)運(yùn)用Siemens（西門子）公司PLC的S7-200-CPU226，其共有24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出，內(nèi)置時(shí)鐘，有7個(gè)擴(kuò)展模塊，高速計(jì)數(shù)器功能強(qiáng)大，工作環(huán)境要求較低，系統(tǒng)配置便利，內(nèi)置存儲(chǔ)器，體積小，價(jià)格低廉，適用于眾多特殊工作場(chǎng)合，能滿意本次設(shè)計(jì)的要求。下面是S7-200的內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)。圖3.2.1S7-200基本結(jié)構(gòu)圖三相異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)子繞組與磁場(chǎng)間存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)和電流，并與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，通過(guò)電磁感應(yīng)現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)能量變換。與單相異步電動(dòng)機(jī)相比，三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行性能好，并可節(jié)約各種材料。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，三相異步電動(dòng)機(jī)可分為籠式和繞線式兩種?，F(xiàn)代以變頻技術(shù)為主的新技術(shù)的發(fā)展使溝通電機(jī)擁有了良好的調(diào)速性能，克服了傳統(tǒng)三相溝通啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，啟動(dòng)電流大，能量轉(zhuǎn)換率低等問(wèn)題，為得到良好的調(diào)速性能和限制效果，本次設(shè)計(jì)電機(jī)采納三相異步電機(jī)。運(yùn)用YR-800-12/1230繞線型異步電機(jī)。傳感器運(yùn)用溫度、壓力、電壓和電流傳感器。為了有效的監(jiān)控提升容器的位置，二次監(jiān)測(cè)采納磁接近開關(guān)，形成對(duì)提升容器的雙效監(jiān)控。為能完成限制要求，發(fā)揮外接電氣設(shè)備的最大功能，須要充分考慮PLC的輸入輸出點(diǎn)安排，外接模塊信號(hào)的處理，充分發(fā)掘PLC的運(yùn)算實(shí)力。依據(jù)S7-200的輸入輸出點(diǎn)安排位置，得到其的I/O安排表。并由此的到PLC電氣連接示意圖。表一限制系統(tǒng)I/O安排表S7-200PLCI/O安排表輸入輸出I0.0啟動(dòng)Q0.0變頻器通電I0.1停止Q0.1變頻上升I0.2變頻Q0.2變頻下降I0.3工頻Q0.3工頻上升I0.4上升Q0.4工頻下降I0.5下降Q0.5系統(tǒng)復(fù)位IO.6緊急停車Q0.6變頻器故障報(bào)警I0.7系統(tǒng)復(fù)位Q0.7變頻器停止I1.0自動(dòng)Q1.0緊急停車I1.1點(diǎn)動(dòng)Q1.1速度1I1.2旋轉(zhuǎn)編碼器Q1.2速度2I1.3過(guò)載Q1.3速度3I1.4松繩Q1.4輕事故I1.5過(guò)卷Q1.5重事故I1.6過(guò)流Q1.6降溫設(shè)備I1.7過(guò)壓Q1.7液壓泵I2.0超速I2.1液溫過(guò)高I2.2電機(jī)溫度過(guò)高I2.3液壓過(guò)低I2.4液壓過(guò)高I2.5閘瓦過(guò)熱I2.6運(yùn)行方向錯(cuò)誤I2.7液壓泵故障圖3.2.2PLC外部連接示意圖PLC的電氣連接應(yīng)能完成指定任務(wù)，同時(shí)要節(jié)約電氣設(shè)備，即自動(dòng)化程度要高，節(jié)約輸入觸點(diǎn)與輸出觸點(diǎn)。在設(shè)計(jì)途中，考慮觸點(diǎn)的運(yùn)用頻率，盡量提高其運(yùn)用壽命，通常是能自動(dòng)限制最好自動(dòng)限制，將限制過(guò)程交由內(nèi)部處理。通過(guò)內(nèi)部處理，充分發(fā)揮PLC的快速運(yùn)算的功能，同時(shí)考慮長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行產(chǎn)生的高溫對(duì)CPU性能影響，須要有降溫措施。PLC外部接線圖如。旋轉(zhuǎn)編碼器采納Omron(歐姆龍)公司生產(chǎn)的E6C2-CWZ6CZ，將其置于滾筒主軸上，信號(hào)進(jìn)入PLC對(duì)比計(jì)算后得到相應(yīng)限制。計(jì)數(shù)器通過(guò)累計(jì)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的脈沖個(gè)數(shù)，通過(guò)計(jì)算可得到提升容器的準(zhǔn)確位置。圖3.2.3旋轉(zhuǎn)編碼器與PLC連接圖變頻器采納西門子公司生產(chǎn)的MM440，其能將輸入工頻電能轉(zhuǎn)換成變頻可控電能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溝通電機(jī)轉(zhuǎn)速的限制。變頻器容量一般取電動(dòng)機(jī)容量的1.4倍。其外部加設(shè)聲光報(bào)警回路和制動(dòng)回路，以愛(ài)護(hù)變頻器和維護(hù)生產(chǎn)平安。接線圖如下。圖3.2.4變頻器接線示意圖電氣接線應(yīng)在達(dá)到限制要求前提下，盡量削減繼電器數(shù)量，避開過(guò)多繼電器工作而產(chǎn)生大量的熱量影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同季節(jié)約能源，節(jié)約材料，減小系統(tǒng)體積，便利系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)。主電路圖如下。圖3.2.5主電路示意圖3.3限制系統(tǒng)的參數(shù)推導(dǎo)及設(shè)置為符合實(shí)際的生產(chǎn)要求，此次設(shè)計(jì)參數(shù)以《煤礦平安規(guī)程》垂直井標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。則升降人員主加減加速度不得超過(guò)，最大速度低于，升降物料時(shí)，主加減加速度不得超過(guò)。最大速度不得超過(guò)，則過(guò)卷行程不得大于。且依據(jù)國(guó)內(nèi)一般常設(shè)速度，檢修運(yùn)行速度，應(yīng)急運(yùn)行速度。提升過(guò)程參數(shù)推導(dǎo)本次設(shè)計(jì)行程給定時(shí)間和速度。設(shè)定礦井提升機(jī)的有效行程為，主加速度a1=a3=，最大速度，爬升速度，井口加速度。則依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式（公式3-1）（公式3-2）可得主加速時(shí)間t1=t1通過(guò)距離s1=第一次減速時(shí)間t3=t3通過(guò)距離s3=爬升結(jié)束至停止時(shí)間t5=同理，t5通過(guò)距離s5=擇依據(jù)通過(guò)以上計(jì)上計(jì)算數(shù)據(jù)，經(jīng)理論推出礦井提升機(jī)在井下勻速通過(guò)的距離為s2+S4=為了提高工作效率，兼顧生產(chǎn)平安，以運(yùn)行s2=，以運(yùn)行s4=則可得t2=,t4=。一個(gè)提升周期時(shí)間t=圖3.3.1行程參數(shù)示意圖取卷筒直徑為，卷筒由周長(zhǎng)公式（公式3-3）得L=則一個(gè)提升周期卷筒旋轉(zhuǎn)次數(shù)N=我們通過(guò)卷筒轉(zhuǎn)一周旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出脈沖2000個(gè)，則可以算出一個(gè)提升周期脈為個(gè)，該系統(tǒng)平均每米脈沖。YR-800-6/1230繞線型異步電機(jī)參數(shù)如下：額定功率額定電壓額定轉(zhuǎn)速機(jī)械效率過(guò)載系數(shù)由三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速公式（公式3-3）推出頻率公式（公式3-4）n為電機(jī)轉(zhuǎn)速，單位f為電機(jī)頻率，單位p為電機(jī)磁極對(duì)數(shù)，以上述電機(jī)為參考，s為電機(jī)轉(zhuǎn)差率，以上述電機(jī)為參考，由頻率公式（3-4）推得由線速度與轉(zhuǎn)速換算公式（公式3-5）得卷筒以速度運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速卷筒以速度運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速設(shè)電機(jī)與卷筒的減速比為16：1。則電機(jī)相對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速由公式（3-4）得最高運(yùn)行速度電機(jī)頻率爬升運(yùn)行速度電機(jī)頻率變頻器參數(shù)設(shè)置依據(jù)MM440說(shuō)明書（詳見附錄）與上述參數(shù)可得變頻器參數(shù)設(shè)置表，參數(shù)設(shè)置前先復(fù)位為工廠缺省設(shè)定值；電機(jī)參數(shù)設(shè)定快速調(diào)試P0010=1，設(shè)置完成后打算P0010；P0003=2允許訪問(wèn)擴(kuò)展參數(shù)。表二變頻器參數(shù)設(shè)置數(shù)字量輸入?yún)?shù)功能P0003=1允許訪問(wèn)運(yùn)用最多參數(shù)P0010=1快速調(diào)速P0100=0頻率缺省值50HZP0300=1選擇電動(dòng)機(jī)為異步電機(jī)P0304=380V電動(dòng)機(jī)額定電壓P0305=292A電動(dòng)機(jī)額定電流P0307=22KW電動(dòng)機(jī)額定功率P0308=0.95電動(dòng)機(jī)額定功率因數(shù)P0310=50電動(dòng)機(jī)額定頻率P0601=1電動(dòng)機(jī)溫度傳感器P0701=1ON/OFF正向運(yùn)行P0702=1ON/OFF反向運(yùn)行P0970=1復(fù)位P1002=5速度2頻率P1005=20速度3頻率P1011=50速度1頻率P1120=72.7正轉(zhuǎn)時(shí)間P1121=72.7反轉(zhuǎn)時(shí)間P1058=30正向點(diǎn)動(dòng)頻率P1059=20反向點(diǎn)動(dòng)頻率3.4限制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)梯形圖詳見附錄。4礦井提升機(jī)的愛(ài)護(hù)設(shè)計(jì)4.1平安報(bào)警與監(jiān)控板的設(shè)計(jì)礦井提升機(jī)在工作過(guò)程中難免出現(xiàn)故障，平安回路一般在停車故障發(fā)生時(shí)工作，用以愛(ài)護(hù)礦井提升記得平安，避開造成更大的事故。一般采納電氣設(shè)計(jì)。此時(shí)礦井提升機(jī)須要報(bào)警回路的剛好響應(yīng)，使之防患于未然，并指示出故障等級(jí)與故障位置，為工作人員做決策做依據(jù)。。圖4.1平安報(bào)警回路示意圖同時(shí)，為了較精確的定位容器位置，須要設(shè)計(jì)一個(gè)電氣的電路，用于監(jiān)測(cè)容器位置。運(yùn)用磁性接近開關(guān)TCK-1T。在容器上安裝一個(gè)永磁體，當(dāng)其接近磁性開關(guān)時(shí)，磁性開關(guān)閉合，連接該開關(guān)的指示燈亮，兩秒后其自動(dòng)復(fù)位。用這種方法協(xié)助視察，幫助操作員做出合理推斷，以便操作。由于礦井提升機(jī)的平安要求較高，磁接近開關(guān)在接近井口與井底的兩個(gè)開關(guān)還須要連接聲光提升。通過(guò)聲光提示，警示提升容器旁的工作人員回避，以免發(fā)生事故。同時(shí)，由于井下布線困難，有時(shí)電回路產(chǎn)生強(qiáng)磁現(xiàn)象，提升容器自身磁化都會(huì)干擾磁接近接近開關(guān)的正常工作。為了避開出現(xiàn)這種狀況。對(duì)磁接近開關(guān)的的抗干擾愛(ài)護(hù)要做好，避開發(fā)生磁擾動(dòng)等電磁干擾現(xiàn)象。圖4.2磁性接近開關(guān)示意圖為便利監(jiān)控提升機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，須要一個(gè)便于操控的面板。監(jiān)控面板示意圖如下。圖4.3限制面板示意圖4.2抗干擾措施礦井生產(chǎn)場(chǎng)合干擾量大，對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行影響極大，所以抗干擾措施是必不行少的。一般抗干擾的主要措施有：1）保持良好的通風(fēng)環(huán)境，盡量不要將PLC柜安裝在潮濕、多塵、有腐蝕性氣體、熱源、油煙重或強(qiáng)電磁的環(huán)境中。2）對(duì)數(shù)字與模擬信號(hào)，必需分開電纜傳輸。模擬量信號(hào)采納雙芯屏蔽線作為信號(hào)線，并盡量縮短其長(zhǎng)度。3）合理布線。電力電纜、輸入輸出電纜、信號(hào)回路匯接線均要分開鋪設(shè)，不能合成一捆包扎，且信號(hào)電纜線接線端子都須要安裝在柜體下側(cè)。4）采集數(shù)據(jù)最好用屏蔽電纜，為擴(kuò)大屏蔽作用且抑制芯線間干擾，全部屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用芯線也需一端接地。5總結(jié)本次基于PLC對(duì)礦井提升機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，我通過(guò)指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)，自己學(xué)習(xí)PLC的硬件工作原理與語(yǔ)言編程教程，上網(wǎng)查閱資料，加上同學(xué)之間的探討，基本完成了此次設(shè)計(jì)任務(wù)的要求。了解了礦井提升機(jī)在礦井生產(chǎn)中的重要作用，深刻感受到將來(lái)PLC在自動(dòng)化領(lǐng)域中的重要作用。此次設(shè)計(jì)我獨(dú)立完成了限制流程，PLC輸入輸出點(diǎn)的安排，PLC外部電器接線，PLC限制程序的編程，操作界面的設(shè)計(jì)，愛(ài)護(hù)電路設(shè)計(jì)，變頻器理論調(diào)試。不過(guò)由于自己的學(xué)問(wèn)儲(chǔ)備不夠充分，設(shè)計(jì)閱歷過(guò)少，動(dòng)手實(shí)力差，該次設(shè)計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)還有一些欠缺。但基本功能夠完成基本的生產(chǎn)任務(wù)的要求。此次設(shè)計(jì)作為我高校最重要的一次設(shè)計(jì)，即興奮，有傷感。興奮的是高校四年所學(xué)的專業(yè)學(xué)問(wèn)第一次能用在重要的場(chǎng)合；傷感的是之前奢侈了很多時(shí)間，沒(méi)有好好鉆研PLC學(xué)問(wèn)，以至于很多要點(diǎn)不能好好把握。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我感受良多，重壓之下犯了很多低等錯(cuò)誤，原來(lái)以為自己承壓實(shí)力很強(qiáng)，看來(lái)還很欠佳，今后要更加努力，完善自己的性格，增加自己的實(shí)力，才能回饋社會(huì)，做一個(gè)有用新時(shí)代的高校畢業(yè)生。本次設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)了很多困難，難點(diǎn)在于提升機(jī)速度的限制與故障愛(ài)護(hù)的剛好處理。通過(guò)與傳統(tǒng)繼電器限制比較，在理解PLC的編程語(yǔ)言與模塊功能后，采納變頻器與外接模塊，比較志向的解決了這一問(wèn)題。同時(shí)，切身感受PLC在自動(dòng)限制領(lǐng)域中的廣袤將來(lái)，其智能化，自動(dòng)化水平相對(duì)于傳統(tǒng)繼電器限制，高了好多個(gè)層級(jí)，賜予我在科技快速反展的今日，不與時(shí)俱進(jìn)就要被社會(huì)所淘汰的警示。畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我檢驗(yàn)自己是否有所進(jìn)步，諦視自己還有那些不足，給我將來(lái)的方向有所指引。設(shè)計(jì)中解決問(wèn)題的過(guò)程中讓我受益良多，硬件的搭載讓我復(fù)習(xí)了一遍限制理論與繼電愛(ài)護(hù)學(xué)問(wèn)，軟件的設(shè)計(jì)要求我靜下心來(lái)，不行浮躁。這為畢業(yè)后到工作崗位創(chuàng)建價(jià)值，為脫離了學(xué)校生活后融入社會(huì)，為完成社會(huì)與自我的價(jià)值積累了豐富的閱歷。感謝母校的細(xì)心栽培，指導(dǎo)老師的關(guān)切指導(dǎo)，同學(xué)的熱心幫助，今后的時(shí)間我會(huì)到以后的時(shí)間里加倍努力做有意義的事，做有意義的人。6參考文獻(xiàn)[1]程麗，郭健.PLC限制系統(tǒng)編程與實(shí)現(xiàn)（第三版）[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2010[2]廖常初.可編程序限制器應(yīng)用技術(shù)（第四版）[M].重慶:重慶高校出版社,2002[3]俞國(guó)亮.PLC原理及應(yīng)用[M].北京：清華高校出版社，2005[4]閆綱.可編程限制器原理及應(yīng)用[M].北京：北京理工高校出版社，2012[5]張運(yùn)剛，宋小春，郭武強(qiáng).從入門到精通—西門子S7300/400PLC技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2007.[6]廖常初.S7-300/400應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.[7]索楠，馬春燕，李永剛.基于PLC的礦井提升限制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械工程與自