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矿井提升机控制系统实训平台的研究与设计

作　者: 杨柳
导　师: 阎有运
学　校: 河南理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: PLC 变频调速矿井提升机变频器直流调速器模拟负载
分类号: TD633
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 14次
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内容摘要

目前，采用基于PLC的变频调速电控系统设计的矿井提升机控制系统已逐渐应用于我国的煤矿中。因此，设计一套基于PLC的矿井提升机控制系统实训平台以对煤矿工作人员进行针对性的岗位培训，及对提高煤矿工作人员技术素质和实际操作技能尤为必要。论文首先对国内外较为先进的交流矿井提升机控制系统进行了研究与分析，并在此基础上确定采用西门子S7-1200PLC为主控制器来设计系统方案。该方案采用交流电动机作为动力源，直流电动机作为模拟负载，两电机分别在变频器6SE70和直流调速器6RA70的驱动下通过传动皮带联结在一起保持同速运行。通过改变直流电动机的电磁转矩，进而实现模拟交流矿井提升机在不同负载下的运行工况。同时，本文对模拟负载进行了研究与分析，得出系统方案设计是可行的。然后本文对整个系统进行了硬件设计和软件设计，硬件上包括PLC及其扩展模块的选型、变频器及直流调速器的选型、电机的选型、交流传动系统的设计及直流传动系统设计等。软件上采用西门子公司的Totally IntegratedAutomation编程软件编制系统控制程序，最后利用组态王和西门子组态软件完成系统上位机监控画面的设计。最后通过系统的安装与调试，结果发现本控制系统能够较好地模拟交流矿井提升机的运行工况，并且能够模拟交流矿井提升机在不同负载下的各种运行工况，达到了预期的目的。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
1 绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景及意义  10-11
  1.2 矿井提升机控制系统实训平台的发展及研究现状  11-14
  1.3 国内矿井提升机控制系统实训平台存在的问题  14
  1.4 本文研究内容  14-15
  1.5 本章小结  15-16
2 矿井提升机控制系统实训平台方案设计  16-26
  2.1 系统设计目的及任务  16
  2.2 系统总体方案设计  16-17
  2.3 控制系统的组成  17-23
    2.3.1 主控系统  17
    2.3.2 监控系统  17-18
    2.3.3 动力系统  18-19
    2.3.4 操纵系统  19-20
    2.3.5 检测系统  20-21
    2.3.6 制动系统  21-23
  2.4 矿井提升机控制系统实训平台的运行原理  23-24
    2.4.1 控制系统原理图  23
    2.4.2 系统模拟运行原理  23-24
  2.5 PLC 控制系统与继电器控制系统方案比较  24-25
  2.6 本章小结  25-26
3 矿井提升机控制系统实训平台的控制策略  26-34
  3.1 矿井提升机控制系统实训平台对电气控制系统的要求  26-27
  3.2 矿井提升机模拟控制系统的四象限运行分析  27-32
    3.2.1 模拟控制系统运行过程分析  28-31
    3.2.2 交流电动机的四象限运行的实现  31-32
  3.3 模拟控制系统五段速运行的实现  32-33
  3.4 本章小结  33-34
4 矿井提升机控制系统实训平台的硬件设计  34-48
  4.1 PLC 的选型  34-36
  4.2 控制系统的 I/O 配置  36-37
  4.3 系统扩展模块的选型与配置  37-38
  4.4 旋转编码器与 PLC 的连接  38-40
  4.5 交流传动系统的设计  40-43
    4.5.1 交流传动系统的硬件接线图  40
    4.5.2 交流传动系统中各设备的硬件选型  40-43
  4.6 直流传动系统的设计  43-46
    4.6.1 直流传动系统的硬件接线图  43-44
    4.6.2 直流传动系统中各设备的硬件选型  44-46
  4.7 系统的抗干扰设计  46-47
  4.8 本章小结  47-48
5 矿井提升机控制系统实训平台的软件设计  48-66
  5.1 S7-1200 PLC 编程软件及相关设置  48-50
    5.1.1 编程语言与软件  48-49
    5.1.2 编程软件设置  49-50
  5.2 控制系统程序设计  50-58
    5.2.1 PLC 程序编写步骤  51-52
    5.2.2 交流电动机的控制程序设计  52-54
    5.2.3 直流电动机的控制程序设计  54-55
    5.2.4 系统转速显示的程序设计  55-57
    5.2.5 模拟负载的高度显示程序设计  57-58
  5.3 上位机监控系统的设计  58-64
    5.3.1 组态软件的选择  58-59
    5.3.2 PLC 与上位机的通信及相关设置  59-61
    5.3.4 上位机组态画面的设计  61-64
  5.4 本章小结  64-66
6 系统的安装与调试  66-74
  6.1 系统设备的安装  66-71
    6.1.1 电机的安装  66-67
    6.1.2 变频器的安装及参数设置  67-69
    6.1.3 直流调速器的安装及参数设置  69-70
    6.1.4 PLC 及其扩展模块的安装  70
    6.1.5 系统中其他设备的安装  70-71
  6.2 系统的调试  71-73
  6.3 本章小结  73-74
7 总结与展望  74-78
  7.1 总结  74-75
  7.2 展望  75-78
参考文献  78-80
附录系统 PLC 程序  80-94
作者简历  94-95
学位论文数据集  95

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