基于PLC矿井提升机控制系统设计

论文摘要

矿井提升机是煤矿井下运输矿石、物料、人员的重要设备,它安全、可靠、高效的运行是整个矿井生产的必要保证。传统提升机电控系统采用继电器-接触器控制,通过串、切电动机转子回路中的附加电阻来完成提升机的启动和调速。这种控制系统存在很多缺点,如操作复杂、耗能大、效率低、可靠性差等。因此需要研究一套可靠性高、控制精度准和调速性能好的电控系统。本文针对当前矿井提升机电控系统的现状,在可编程序控制器（PLC）和变频器的基础上,研究并设计了一套可靠性高、控制性能良好的矿井提升机控制系统。前三章对矿井提升机控制系统的发展及理论进行了详细阐述,并分析了PLC和变频器的性能特点并进行选型,最终选定西门子公司的S7-300PLC和ABB公司的ACS800变频器。第四章介绍了矿井提升机控制系统的硬件设计,主要包括硬件设计要求、硬件设计方案、系统实现功能和主要控制回路原理。第五章介绍了矿井提升机控制系统的软件设计,选用WinCC组态软件来完成矿井提升机控制系统的上位监控,并详细介绍了PLC程序设计的流程及系统框图,最后给出了系统抗干扰措施。本文采用PLC作为控制核心,不但可以提高系统运行的可靠性和安全性,还具有很大的灵活性和扩展性。在控制系统硬件不变的情况下,只需要改变PLC内部程序就以可以满足现场控制需求,还有效的提高了控制系统中信号传输的实时性和可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外提升机的研究现状
• 1.2.2 国内提升机研究现状
• 1.3 研究内容及意义
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究意义
• 1.4 本章小结
• 第二章 可编程序控制器概述
• 2.1 可编程序控制器（PLC）
• 2.1.1 PLC的发展及应用
• 2.1.2 PLC性能特点
• 2.1.3 PLC选型
• 2.2 SIMATIC S7-300
• 2.2.1 S7-300 PLC结构
• 2.2.2 S7-300 PLC性能特点
• 2.3 Step 7编程环境
• 2.3.1 PLC编程语言
• 2.3.2 块类型
• 2.3.3 Step 7硬件组态与诊断功能
• 2.4 S7-300 PLC通讯功能
• 2.4.1 MPI通讯
• 2.4.2 PROFIBUS
• 2.5 本章小结
• 第三章 矢量控制变频调速
• 3.1 变频调速的发展及应用
• 3.1.1 变频调速的研究与发展
• 3.1.2 变频调速基本原理
• 3.1.3 变频调速的控制方式
• 3.2 矢量控制
• 3.2.1 矢量控制概述
• 3.2.2 矢量控制原理
• 3.3 变频器的选择
• 3.3.1 变频器的选型
• 3.3.2 变频器容量的选择
• 3.4 本章小结
• 第四章 提升机控制系统的硬件设计
• 4.1 提升机控制系统的设计方案
• 4.1.1 系统技术指标
• 4.1.2 系统设计要求
• 4.1.3 控制系统的I/O统计
• 4.2 控制系统硬件设计
• 4.2.1 系统设计方案
• 4.2.2 系统实现功能
• 4.3 PLC外围控制电路
• 4.3.1 供电电路
• 4.3.2 安全回路
• 4.3.3 提升系统信号采集
• 4.3.4 信号回路及二级制动回路
• 4.4 本章小结
• 第五章 提升机控制系统软件设计
• 5.1 上位机软件设计
• 5.1.1 软件设计要求
• 5.1.2 组态软件
• 5.1.3 提升机监控画面设计
• 5.1.4 PLC与计算机通讯
• 5.2 PLC控制软件设计
• 5.2.1 PLC软件设计要求
• 5.2.2 PLC软件设计
• 5.3 系统抗干扰措施
• 5.3.1 系统干扰源
• 5.3.2 抗干扰措施
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究成果及结论
• 6.2 本文创新点
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录