矿井提升机变频调速控制系统设计

XinjiangInstituteofEngineering机械工程系|毕业设计说明书论文题目矿井提升机变频调速控制系统设计学科专业矿山机电10-7-（4）作者姓名姚胜辉指导教师薛风日期2013年4月18日新疆工程学院机械工程系毕业设计任务书学生姓名姚胜辉专业班级矿山机电10-7（4）班设计题目矿井提升机变频调速控制系统设计接受任务日期2013.3.4完成任务日期2013.4.18指导教师薛风指导教师单位机械工程系设计目标优化矿井提升机工作方式，使用PLC变频调速自动化设计，大大的节省工作时间，减少维护费用，提高了工作效率。设计要求1、题目选题符合机电一体化专业的性质；2、内容章节小结意义相对独立而连贯符合逻辑；3、字、符、公式、图表符合标准要求；4、不得有抄袭行为；5、附有设计图纸。设计指导记录2013年3月4日到2012年3月9号思考并与老师讨论题目2012年3月10日到2012年3月15日确定题目2012年3月16日到2012年3月25日查阅书籍并确定题目2012年3月26日到2012年4月2日形成初稿，完成设计图纸2012年4月3日到2012年4月18日与老师讨论并且定稿参考资料[1]赵燕.传感器原理及应用.北京:北京大学出版社.2010[2]吴建平.传感器系统理论及应用.北京:机械工业出版社.2009[3]李方园.PLC控制技术.北京:电子工业出版社.2010[4]金沙.耿惊涛.PLC应用技术.北京:中国电力出版社.2008新疆工程学院机械工程系毕业设计成绩表学生姓名姚胜辉专业班级矿山机电10-7（4）班设计题目矿井提升机变频调速控制系统设计指导教师（签名）指导教师单位机械工程系指导教师评语评阅成绩：评阅教师签字：年月日答辩记录成绩：提问教师签字：年月日答辩小组意见答辩成绩：答辩小组组长签字：年月日新疆工程学院|机械工程系摘要摘要矿井提升机是采矿等行业的重要设备，矿物的运输和人员的运输等都离不开提升机。我国传统的矿井提升机主要采用继电器-接触器进行控制，并通过在电动机转子回路中串接附加电阻来实现启动和调速。这种控制系统存在可靠性差、故障率高、操作复杂、电能浪费大、效率低等缺点。针对传统提升机的问题，本设计采用可编程控制器控制系统，并且与变频器结合实现提升机速度控制。通过对提升机系统的深入研究，完成提升机控制系统的设计，选择硬件设备型号，并且完成硬件系统设计。根据硬件系统要去画出外部接线图，并且编写控制系统程序。通过可编程控制器控制变频器，实现提升机启动、加速、等速、减速、爬行和停车操作，并且对过载、超速、过卷等故障进行监控。变频器速度调节是利用改变被控对象的电源频率，成功实现了交流电动机大范围的无级平滑调速。应用变频器对矿井提升机的控制系统进行改造，将成为历史发展的必然趋势。关键词：矿井提升机；PLC；变频器；控制系统新疆工程学院|机械工程系摘要AbstractMinehoistisimportantequipmentintheminingindustry,etc.Mineralsandpersonneltransportationisinseparablefromthehoist.Ourtraditionalminehoistmainlyadoptsrelay-contanctorcontrol,andthroughmotorrotorcircuitseriesadditionalresistancetorealizethestartandspeed.Thiscontrolsystemispoorreliability,highfailurerate,complexoperation,powerwaste,thelowefficiency,etc.Aimattheproblemsoftraditionalhoist,thisdesignadoptsthePLCcontrolsystem,andwithfrequencyconverterrealizethehoistspeedcontrol.Throughtohoistsystemresearch,completehoistcontrolsystemdesign,selecthardwaredecicetypeandcompletehardwaresystemdesign.Accordingtothehardwaresystemrequirementsdrawoutsidewiringdiagramandwritesystemprogramming.ThroughthePLCcontrolinverterrealizethehoiststart,accelerate,constantspeed,reduction,crawlandparkingoperation,andmonitoringoverload,speeding,HoistTop,etc.FrequencycontrolisthroughchangingpowerfrequencyofthecontrolledobjectrealizetheACmotorNon-polarsmoothspeedinthewiderange.ApplicationoffrequencyconverterImproveminehoistcontrolsystem,whichwillbecometheinevitabletrendofhistory.Keywords:minehoist；PLC；frequencyconverter；controlsystem新疆工程学院|机械工程系目录目录第1章绪论...................................................11.1设计来源..................................................11.2国内外矿井提升机发展现状..................................21.2.1国内矿井提升机电气控制系统的现状......................21.2.2国外提升机电气控制系统的现状..........................31.3设计内容及意义............................................41.3.1设计内容..............................................41.3.2设计意义..............................................4第2章矿井提升机变频调速系统的组成和总体设计..................62.1矿井提升机变频调速系统的组成..............................62.1.1变频调速系统PLC部分简介..............................62.1.2变频调速系统变频器部分简介............................72.1.3变频调速系统矿井提升机部分简介........................92.2矿井提升机变频调速系统的总体设计.........................102.2.1提升机电控系统五阶段速度图分析.......................102.2.2提升机电控系统四象限运行分析.........................122.2.3提升机电控系统的要求.................................14第3章矿井提升机变频调速控制系统硬件设计....................163.1矿井提升机系统组成及控制工作原理.........................163.1.1矿井提升机系统组成...................................163.1.2矿井提升机控制系统工作原理...........................173.2箕斗和电机的选型设计.....................................183.2.1箕斗的选定...........................................183.2.2提升电机选定.........................................183.3变频器的选型设计.........................................193.3.1变频器容量选择.......................................193.3.2高压提升机变频器主要特点.....................................................................20新疆工程学院|机械工程系目录3.3.3变频器参数设置.......................................213.3.4变频器外部接线图设计.................................213.3.5变频调速控制系统主电路主要部件的功能.................223.3.6变频器声光报警回路设计...............................233.3.7变频器制动控制回路设计...............................233.4PLC的选型...............................................273.4.1PLC的I/O点统计.....................................273.4.2PLC的I/O端口统计...................................273.4.3PLC的选型...........................................283.4.4PLC的外部电路接线图.................................283.4.5PLC外围电气控制回路设计.............................293.5硬件调速控制系统保护措施.................................333.5.1空气断路器短路保护...................................333.5.2热继电器过载保护.....................................34第4章矿井提升机变频调速系统软件设计........................354.1程序设计.................................................354.2系统抗干扰措施...........................................384.2.1变频器的抗干扰及防止.................................384.2.2PLC的抗干扰及防止..................................384.3提升机调速系统的程序梯形图...............................394.4提升机调速系统的程序调试.................................405总结......................................................426致谢......................................................447参考文献.................................................45新疆工程学院|机械工程系第1章绪论第1