基于PCC的矿井提升机变频控制系统研究与应用

论文摘要

矿井提升机是煤矿企业的咽喉要道,是矿井生产的关键设备,肩负着矿石、物料、人员等的重要运输责任。对提升机来说,运行的安全性与可靠性是至关重要的。传统矿井提升机调速性能较差,在启停车、制动、逻辑控制等方面存在诸多安全问题,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、可靠性都达到了新的高度,并采用现代化的管理和监视手段保障提升机的安全运行。本文的研究目标是提升机基于PCC的矢量控制变频调速系统在矿山生产中的实际应用,对原有的调速控制系统进行改造设计,提高精度,在更安全的范围内保证矿山生产的顺利进行。矿井提升机调速控制系统硬件部分由变频器、可编程控制器、司机操作台、监视系统及提升机机械传动部分构成。设计中充分考虑到控制系统使用环境恶劣,对电控系统采取了保护和抗干扰措施;软件中加设故障处理子模块,使操作系统更加安全可靠。本调速系统与其它控制系统的不同之处在于,提升机速度给定采用PCC软件编程直接生成S形速度给定曲线,特点是可根据用户需要进行编程,应用灵活,系统为无级调速,调速性能好。本文还给出了提升机调速控制系统理想S形速度曲线数学模型,随后由简化的数学模型建立了Simulink下的控制仿真系统,对提升机采用变减速点的行程控制做了仿真,以验证该调速控制系统的可行性。基于PCC的矿井提升机变频控制系统已经在宝鸡某矿应用一年多,从实际应用的角度证实了该系统的可靠性和实用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 矿井提升机电控系统的发展趋势和应用现状
• 1.2.1 国外矿井提升机发展及应用现状
• 1.2.2 国内矿井提升机发展及应用现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 2 矿井提升机电控系统分析
• 2.1 矿井提升机主要组成部分及其作用
• 2.2 矿井提升机电控系统分析
• 2.2.1 矿井提升机运行速度图
• 2.2.2 矿井提升机静、动态性能要求
• 2.2.3 提升机控制系统分析
• 2.2.4 提升机交流调速方式
• 2.3 提升机PCC 控制系统设计
• 2.3.1 控制系统结构
• 2.3.2 提升机控制系统功能设计
• 2.4 本章小结
• 3 提升机变频调速系统硬件实现
• 3.1 PCC 硬件实现
• 3.1.1 PCC 概述
• 3.1.2 双PCC 操作保护系统硬件实现
• 3.1.3 提升机速度、行程电路的设计
• 3.2 变频器硬件实现
• 3.2.1 矿井提升机系统变频调速原理
• 3.2.2 变频调速主系统设计
• 3.2.3 能耗制动设计
• 3.3 提升机保护及安全回路设计
• 3.3.1 双线制安全回路
• 3.3.2 提升机保护
• 3.4 本章小结
• 4 PCC 控制系统软件设计
• 4.1 双CPU 软件冗余
• 4.2 S 形速度曲线建模及其实现
• 4.2.1 正弦理想S 形速度曲线建模
• 4.2.2 理想S 形速度曲线的实现
• 4.3 PCC 控制系统软件实现
• 4.3.1 编程软件－Automation Studio
• 4.3.2 PCC 软件设计
• 4.4 本章小结
• 5 PCC 控制系统抗干扰设计
• 5.1 提升机控制系统的电磁兼容性
• 5.2 控制系统抗干扰措施
• 5.2.1 PCC 本身的抗干扰措施
• 5.2.2 变频器抗干扰措施
• 5.2.3 信号传输系统抗干扰措施
• 5.3 本章小结
• 6 系统仿真及运行分析
• 6.1 行程给定仿真
• 6.2 系统运行分析
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录