礦井提升機——畢業設計-資料下載頁

　　

【正文】 ，提升機即可開車運行；另一部分壓力油進入蓄能器13，為安全制動儲備壓力能。當提升機停車時，操作人員拉回可調閘手柄，提升電控系統發出一個減小的電壓值，使系統油壓減小，完全拉回手柄，PLC控制電磁閥GG7斷電，系統油壓降為零，制動住提升機，等待下一次提升。（2）安全制動安全制動分為兩種情況：一種是提升容器運行在井筒中時，提升機出現緊急情況時的井中安全制動；另一種是提升容器已經接近井口時，提升機出現緊急情況時的井口安全制動。①井中安全制動：提升機出現緊急情況時，AC接點信號閉合，為滿足制動減速度的要求，采用二級制動。這時液壓站中電動機1斷電，油泵2停止供油，電磁閥由可編程控制器（PLC）控制，GGGG7斷電（動作狀況見上表），B管中的油壓降為零，由B管控制的一半制動器施閘，產生制動力矩；而控制A管的電磁閥GG4依舊通電，G5通電，這時A管和溢流閥9以及蓄能器13相通，使管路產生和溢流閥9相對應的并維持穩定的油壓值，由A管控制的另一半制動器也施閘產生相應的制動力矩。兩部分制動力矩之和要滿足制動減速度的要求，這就是第一級制動。GGG4經可編程控制器（PLC）延時一定時間后斷電，所有制動器全部施閘，使提升機停車，這是第二級制動。②井口安全制動：提升機出現緊急情況時，為了防止惡性事故的發生而采用井口安全制動。提升容器到位信號已經閉合，AC接點信號閉合，液壓站中電動機1斷電，油泵2停止供油，電磁閥由可編程控制器（PLC）控制，GGGGGG7斷電（動作狀況見上表），A、B管的油壓迅速降為零，所有制動器全部施閘，制動住提升機。調繩功能：當提升絞車需要調繩時，打到“離開”按鈕時，這時電動機、電磁閥G8通電，調整可調閘手柄，使系統壓力上升，將離合器打開；打到“調繩”按鈕，此時電磁閥GGG7通電，調整可調閘手柄，系統壓力上升，固定卷筒的閘打開，可動車進行調繩；調繩完畢，打到“合上”按鈕，此時電磁閥G9通電，其余電磁閥斷電，離合器復位合上。（3）電磁閥檢測信號：液壓站中每一個電磁閥都有一個閥芯檢測傳感器，當電磁閥正常工作，而閥芯沒有到位或被卡，檢測傳感器會發出故障信號，并通過可編程控制器（PLC）報警并在液晶屏上顯示發生故障的電磁閥，以便對其進行維修。（4）過壓報警：當液壓系統出現故障，壓力超出系統設定值時，過壓電接點壓力表接點閉合，產生報警信號，對液壓系統及制動裝置起到保護，且便于維修。（5）壓差報警信號：當慮油器出現阻塞時會出現進出口壓力差，此時慮油器上的壓差開關動作，在液晶屏上產生故障報警信號，以便對其進行維修。（6）溫度報警信號：當油箱7中的液壓油溫度過高，溫度報警信號閉合，并通過PLC及液晶屏報警或顯示故障模式。主要技術參數：最大工作油壓 MPa油泵最大供油量 14 L/min一級制動油壓值 0～5 MPa二級制動延時時間 0～10 s工作溫度 15～65 176。C電動機參數 kW、 960 r/min電液比例溢流閥最大控制電壓 9 V電液比例溢流閥控制電流 100～800 mA液壓油標號 46 液壓油圖46 電機制動回路控制電路5軟件設計 PLC控制回路程序設計PLC控制軟件的主要功能是對提升機的啟動、加速、減速、停車等過程控制，以及數據信號采集與處理。PLC軟件設計采用模塊化結構，程序編制采用梯形圖。PLC軟件結構設計是根據提升機工藝和控制要求，將控制過程和任務分解為多個子過程和子任務，再對各個子過程和子任務進行模塊設計、功能說明，形成一個模塊化的程序結構。 圖51 主程序流程圖 S型速度控制子程序PLC通過變頻器的端口6分別控制電機的正、反轉，通過給變頻器的端口117輸入編碼來控制電機以S型速度曲線運行。圖52 S型速度控制子程序圖為了保證速度控制的精度及低速運行時變頻器輸出電流不減小，使得電動機輸出的電磁轉矩仍能滿足負載機械的要求。旋轉編碼器安裝于卷筒側，用于檢測卷筒轉速．卷筒轉速對時間積分后可以得出提升容器在井簡中的深度或者利用比例關系分析計算得出提升容器在井簡中的深度。速度檢測采用E6B2CWZ6C型旋轉編碼器雙線輸入。利用高速計數器C252和C253對旋轉編碼器信號計數，其中高速計數器C252記錄編碼器A相信號用于行程速度監測與顯示，高速計數器C253記錄編碼器B相信號用于行程速度保護。兩套編碼器的數據在程序中不斷進行比較，當比較結果發生不一致時，程序會發出故障安全制動指令。速度子程序流程如圖所示：圖53 速度檢測子程序流程圖提升容器在井筒中的位置由E6B2CWZ6C型旋轉編碼器測量。利用高速計數器C251對編碼器信號計數，提升初次使用時先手動低速運行一個循環,從而得出滿行程時高速計數器C251的當前值,即滿行程對應的脈沖數。然后利用比例關系分析計算即可知道罐籠在井筒中的當前位置。設井筒深度為H ,若提升容器從井口下放到井底高速計數器C251記錄的全程脈沖數為C，則當提升容器下放時,若C251 的當前值是X,則提升容器在井筒中的位置高度為：h=XH/C （51）當容器上提時,若C251的當前值是X,則提升容器在井筒中的位置高度為： h=H(1X/C) （52）程序進行故障處理時，分為以下幾種情況:①立即安全制動故障，這類故障發生時立即斷開安全回路，停止油泵運行，停止變頻運行，根據在井中和井口不同情況，結合電磁閥的工作狀態，實施一級或二級制動。主要有:主電源失壓、制動油過壓、后備保護、變頻故障、操作臺急停信號、減速段超速、等速段超速、爬行段超速、松繩信號、深指失效、誤松閘保護、過卷信號、錯向保護、測速反饋斷線(編碼器失效)、PLC故障、溜車故障等。②完成本次提升的故障，這類故障發生在運行中，則允許本次提升完成，但不允許次開車。開車前出現這類故障，則不允許再開車。如潤滑油過壓/欠壓、潤滑油超溫、閘瓦磨損、制動油超溫。③工作制動失效時的故障處理，程序檢測工作閘制動失效時，安全制動立即投入，同時檢測制動油壓，若正常，則系統斷電實施安全制動。若不正常，系統則自動投入電氣制動，使提升機不會出現高速逼車現象，將車安全地停放至井底平臺。同時系統發出特殊報警，提醒操作人員人為安全制動(在制動油缸回油口加裝泄壓閥和回油箱油路)。圖54 故障處理子程序流程圖為了提高系統的可靠性，必須對提升機各種物理量進行控制監控，例如速度、深度。還要對有關的控制單元的工作情況進行監控。提升機的動態監測由工控機或觸摸屏和組態軟件組成，配備打印機，可實現圖表、漢字顯示及打印，實時報警。輕重故障自診斷，深度、速度、壓力等實時顯示，提升機運行過程各類關鍵數據及事故過程記錄，作為PLC的上位機，通過通信方式實現監控目的。組態軟件由“組態環境”和“運行環境”兩部分組成，兩個部分既互相獨立又相互聯系。組態環境是生成用戶應用系統的工作環境。用戶在組態環境中完成動畫設計、設備連接、編寫控制流程和工程所需要的信息報表以及打印結果等全部組態工作，生成組態結果數據庫，與運行環境一起構成用戶應用系統。 MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平臺的，用于快速構造和生成上位機監控系統的組態軟件系統，可運行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統。MCGS為用戶提供了解決實際工程問題的完整方案和開發平臺，能夠完成現場數據采集、實時和歷史數據處理、報警和安全機制、流程控制、動畫顯示、趨勢曲線和報表輸出以及企業監控網絡等功能。MCGS具有操作簡便、可視性好、可維護性強、高性能、高可靠性等突出特點，已成功應用于石油化工、鋼鐵行業、電力系統、水處理、環境監測、機械制造、交通運輸、能源原材料、農業自動化、航空航天等領域，經過各種現場的長期實際運行，系統穩定可靠。MCGS 。組態環境相當于一套完整的工具軟件，幫助用戶設計和構造自己的應用系統。運行環境則按照組態環境中構造的組態工程，以用戶指定的方式運行，并進行各種處理，完成用戶組態設計的目標和功能。 組態環境：組態生成應用系統運行環境：解釋執行組態結果組態結果數據庫　　　　 圖55 組態軟件的組成MCGS組態軟件由“MCGS組態環境”和“MCGS運行環境”兩個系統組成。兩部分互相獨立，又緊密相關。 圖56 組態軟件模擬運行MCGS運行環境是用戶應用系統的運行環境，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。在運行環境中完成對工程的控制工作。MCGS組態軟件所建立的工程由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分構成，每一部分分別進行組態操作，完成不同的工作，具有不同的特性。主控窗口設備窗口用戶窗口實時數據庫運行策略MCGS工控組態軟件菜單設計設置工程屬性添加工程設備連接設備變量注冊設備驅動創建動畫顯示設置報警窗口人機交互界面定義數據變量編寫控制流程使用功能構件圖57 組態軟件的組成框圖MCGS如何與設備進行通訊：MCGS通過設備驅動程序與外部設備進行數據交換。包括數據采集和發送設備指令。設備驅動程序是由VB、VC程序設計語言編寫的DLL（動態連接庫）文件，設備驅動程序中包含符合各種設備通訊協議的處理程序，將設備運行狀態的特征數據采集進來或發送出去。MCGS負責在運行環境中調用相應的設備驅動程序，將數據傳送到工程中各個部分，完成整個系統的通訊過程。每個驅動程序獨占一個線程，達到互不干擾的目的。MCGS如何產生動畫效果：MCGS為每一種基本圖形元素定義了不同的動畫屬性，如：一個長方形的動畫屬性有可見度，大小變化，水平移動等，每一種動畫屬性都會產生一定的動畫效果。所謂動畫屬性，實際上是反映圖形大小、顏色、位置、可見度、閃爍性等狀態的特征參數。然而，我們在組態環境中生成的畫面都是靜止的，如何在工程運行中產生動畫效果呢？方法是：圖形的每一種動畫屬性中都有一個“表達式”設定欄，在該欄中設定一個與圖形狀態相聯系的數據變量，連接到實時數據庫中，以此建立相應的對應關系，MCGS稱之為動畫連接。MCGS如何實施遠程多機監控：MCGS提供了一套完善的網絡機制，可通過TCP/IP網、Modem網和串口網將多臺計算機連接在一起，構成分布式網絡監控系統，實現網絡間的實時數據同步、歷史數據同步和網絡事件的快速傳遞。同時，可利用MCGS提供的網絡功能，在工作站上直接對服務器中的數據庫進行讀寫操作。分布式網絡監控系統的每一臺計算機都要安裝一套MCGS工控組態軟件。MCGS把各種網絡形式，以父設備構件和子設備構件的形式，供用戶調用，并進行工作狀態、端口號、工作站地址等屬性參數的設置。如何對工程運行流程實施有效控制：MCGS開辟了專用的“運行策略”窗口，建立用戶運行策略。MCGS提供了豐富的功能構件，供用戶選用，通過構件配置和屬性設置兩項組態操作，生成各種功能模塊（稱為“用戶策略”），使系統能夠按照設定的順序和條件，操作實時數據庫，實現對動畫窗口的任意切換，控制系統的運行流程和設備的工作狀態。所有的操作均采用面向對象的直觀方式，避免了煩瑣的編程工作。（1）建立用戶窗口（2）設置窗口屬性（3）設計動畫祖態（4）進入實時數據庫進行數據設置根據控制工藝要求，本設計礦井提升機的監控系統畫面如圖58所示。圖58 礦井提升機監控畫面結論礦山行業是我國的傳統行業，目前相當多的礦井提升機控制系統仍然陳舊、落后，這種落后的控制系統已不適應當前礦山發展的要求，因此，在分析和比較當前礦井提升機控制系統的現狀與國內外控制技術發展的基礎上，對礦井提升機的控制系統進行了研究和設計?？偨Y本文的主要工作有以下幾點:（1）根據提升機的運行特點和工藝控制要求，礦井提升機控制系統采用可編程控制器（PLC）、動力裝置、液壓站、變頻器、旋轉編碼器、磁開關（接近開關）、減速器、操作臺和控制監視系統等組成。（2）PLC系統采用西門子公司產品，能控制起提升機的運行方向和速度換檔，如提升機的啟動加速、勻速、一次減速、爬行勻速、二級減速制動；同時能檢測各個電機故障現象并送往上位機進行顯示，減少了硬件和控制線，克服了原繼電器系統的不足，使系統安全可靠，自動化程度高、整體性價比突出。 （3）相比傳統調速系統，使用變頻器驅動有如下幾方面優點：實現提升機軟啟動和軟停車，減輕了電網沖擊；變頻器頻率連續調節，增強了系統魯棒性；無需使用換檔接觸器及調速電阻，降低了維修成本和維護時間；變頻器可根據負載需要自動輸出合適的功率，大大降低了能量耗損。（4）采用編碼器、接近開關等準確檢測提升容器的位置和速度；采用液壓站和盤形制動器實現提升機的工作制動和安全制動。（5）組態軟件作為用戶可定制功能的軟件平臺工具，利用其良好的人機界面和通信力，在PC機上開發出友好人機界面，使工作人員可以實現提升機運行實時監控，同時可實現系統故障報警、打印報表。致謝本設計的選題、研究及論文撰寫工作是在導師王新環老師的直接關懷和悉心指導下進行的。在做畢業設計期間，王老師在各方面給了我極大的幫助和親切關懷，使我順利完成了畢業設計工作；同時老師嚴謹的學風、淵博的知識、豐富的實踐經驗和敏銳的思維將使我受益終身。在此，謹向王老師致以崇高的敬意和衷心的感謝！在畢業設計論文的撰寫