矿井提升机7551656633

摘要矿井提升机是矿井运输的重要设备，是沟通矿井上下的纽带的。矿井提升机的可靠运行直接关系到煤矿生产的安全，矿井提升机信号系统的可靠性和准确性是矿井提升和安全运输的重要保证。本设计主要完成的矿井提升机信号系统设计和组态设计。设计中运用PLC控制技术，PLC系统采用三菱公司的FX2N系列作为主控制器，对井口、井底、机房信号台进行信号联络。组态设计使用WINCC完成，能够实现上位监控功能。使用编程软件实现信号的联络。采用PLC控制不但提高了信号传输的可靠性和准确性,而且具有极大的灵活性和扩展性。在不改变系统硬件的前提下,仅靠改变PLC内部的程序就可满足用户要求。有效地解决了信号系统中的远距离传输和可靠性问题。整个控制系统自改造完成投入运行以来，运行平稳安全、节电效果十分显著，不但对提高矿山提升系统工业的现代化装备水平有推动作用，而且产生了显著的经济效果，极大地提高了煤矿的生产效率。关键词：矿井提升机信号系统；PLC；上位监控;WINCCAbstractMinehoististheimportantequipmentoftransportation,it’sthelinksthatthroughoutthemine.Thereliabilityandaccuracyofsignalsystemofminehoistisanimportantguaranteefortheupgradingandsafetransport.Thecompletionofthedesignisthesignalsystemofminehoistandconfigurationdesign.PLCcontroluseofthedesignoftechnology,PLCsystemusesMitsubishiFX2Nseriesasthemaincontroller,tocontactthewellhead,bottom,andtheengineroomsystem.WINCCcompletedconfigurationdesign,toachievethetopmonitoring.TheuseofsoftwareprogrammingsignalcontactPLCcontrolnotonlyimprovetheuseofthesignaltransmissionreliabilityandaccuracy,butalsohasgreatflexibilityandscalability.Withoutchangingthesystem’shardware,onlychangetheprogramofPLCwillmeetuser’srequirements.Effectivesolutiontothesignalsystemoflong-distancetransmissionandreliabilityissues.Thewholecontrolsystemhasrunafterself-alteration.Thewholesystemrunssteadilyandsafelywithefficientelectricaleffects.Ithasgreatpromotionfunctionsforindustrialautomaticequipmentslevelinminehoistingsystem,andachievesdistincteconomiceffectsandimprovesmineproductionefficiency.Keywords:signalsystemofminehoist;PLC;thetopmonitoring;WINCC目录引言…………………………………………………………………………………………2第1章矿井提升机系统简介………………………………………………………………...21.1矿井提升机的工作原理…………………………………………………………...21.2系统的基本构成及功能…………………………………………………………...31.2.1系统基本构成…………………………………………………………………31.2.2功能…………………………………………………………………………….4第2章可编程控制器简介…………………………………………………………………...52.1PLC的由来…………………………………………………………………………62.2PLC的优点…………………………………………………………………………62.3PLC的应用领域……………………………………………………………………72.4PLC的工作原理……………………………………………………………………82.5PLC的编程语言……………………………………………………………………11第3章控制方案论证与选择………………………………………………………………...123.1可编程控制器与其它工业控制装置的比较…………………………………….123.2系统总体设计思想………………………………………………………………...153.3方案的确立………………………………………………………………………..163.4通信系统的主要技术指标………………………………………………………23第4章硬件及控制系统设计………………………………………………………………..254.1提升机主回路部分设计………………………………………………………….254.2制动回路设计…………………………………………………………………….274.3行程检测与显示………………………………………………………………….284.4主控PLC路设计………………………………………………………………...304.5PLC控制软件设………………………………………………………………….314.6可编程控制系统的保护环节…………………………………………………....34第5章系统调试软件和PLC程序设计……………………………………………………365.1系统调试软件GXDeveloper…………………………………………………….365.2PLC梯形图（附录一）…………………………………………………………..375.3系统抗干扰措施………………………………………………………………….37第6章设计心得……………………………………………………………………………..38第7章致谢…………………………………………………………………………………...39参考文献………………………………………………………………………………….....40引言问题的提出：矿井提升机是联系井下与地面的重要工具。矿井提升机启动频繁，负荷变化大，运行速度要求严格，这就必须配备良好性能的控制设备和保护装置。在接触器控制系统中，电阻的切除由时间继电器控制，而时间继电器计时时，往往不能做到十分准确，即有一定的范围误差。这种控制受外界干扰大，接触器、继电器磨损快，易产生火花，给提升机的运行带来了很多困难。另外还需解决对提升机机械设备故障的及早检测和报警。第1章矿井提升机系统简介矿山多中段提升竖井，一般都是副井或混合井，其提升任务繁重,作业种类复杂，中途停靠频繁。因此，需要一个高度安全可靠、功能完善,由可编程序控制器PLC为控制核心的提升信号系统。国内多数矿山的竖井提升信号系统，一般由各种控制继电器和主令开关构成，且多为20世纪50年代的仿苏产品。它的突出特点是用“点信号”(即电铃振响或指示灯明灭的次数)来代表各种提升信号。例如有的公司以一长点表示要罐,一长两短表示上行，一长三短表示下行，两短表示提物，三短表示提人等等。各提升中段发出的点信号直接传递到井口总信号房，再由井口总信号工转发到提升机房。这种系统信号简洁,操作方便,快慢自如，多年来已沿用成习，尽管各单位点信号的组合方式有所不同，但原理是相同的。虽然这种信号系统结构简单、操作方便,但存在如下缺点：(1由于无法保留和复现点数,所以信号识别全凭操作者的听觉和视觉，容易造成信号的误认和误传,因信号的误认和误传而导致的提升事故屡见不鲜。(2信号之间、信号系统与提升机电控系统之间没有联锁，井口总信号工和司机的操作不受制约，很容易因误操作而引发事故。(3)声光信号一瞬即逝，无据可查，一旦发生事故，给事故分析带来困难,很难找出真正的事故原因，致使同类事故重复发生。(4)由于信号稍纵即逝，操作人员的精力必须高度集中，加重了工人的负担。近年来,研制成功的、且已为许多矿山实际应用的PLC信号系统，能够克服上述缺点。它不但完全符合《冶金矿山安全规程》中有关提升信号的各项规定，而且保留了原信号系统的特点和操作习惯，技术改造方便，功能齐全。新型矿井提升机信号装置的使用有效地解决了在微机系统中信号的远距离传输和可靠性问题。1.1矿井提升机的工作原理目前,国内多数矿山传统的竖井提升信号系统，一般由各种控制继电器和主令开关构成，它的突出特点是用“点信号”。矿井提升机的信号系统包括声、光信号、辅助信号、电话等,信号种类一般有:工作执行信号、提升去向信号、罐位信号、提升种类信号、检修信号、事故信号、联络信号等。为便于操作,各个矿山企业均制定了相应的信号规定，如规定声音一长为要罐、二短为上行、三短为下行等,并辅之以电话联系。但是，信号规定仅仅从制度上保证操作安全，实际上并不能保证生产中不发生事故。近年来，研制成功的、且已为许多矿山实际应用的PLC信号系统，能够克服上述缺点。它不但完全符合《冶金矿山安全规程》中有关提升信号的各项规定，而且保留了原信号系统的特点和操作习惯，技术改造方便，功能齐全。采用PLC控制的电控系统,能按照国家安全规程的有关规定，来设计电控或信号系统的硬件和软件，并可对系统进行显示和控制,只有当提升机司机和信号人员都严格按规定程序进行操作无误,才能解除对提升机的闭锁。一套完备的PLC系统，通常由竖井信号、工业电视监控、数字深度指示器、有关计算及程控电话交换机等部分组成。1.2系统的基本构成及功能1.2.1基本构成该信号系统的关键是信号联络，在井底信号台只能进行按钮输入操作，车房信号台只能显示输出结果，井口信号台既能输入又能进行信号转发，在各自灌位只能进行一些特定的操作，例如在井口只能进行井口发灌，要灌，下行等操作。若操作不正常或误操作，信号将解除，不能发送出去，只能是井底、井口信号一致且无误时，才能在井口进行信号确认，而后信号转发出去。（注：运行时安全门打开时信号发不出去，一切信号将解除。）设计中我用了指示灯、响铃、蜂鸣器作为输出显示。用不同声次的响铃分别代表上行、下行、慢上、慢下。同时代表各自运行的指示灯亮，并且有文字显示（文字注释在指示灯的下面，灯亮时文字即显示出来）。报警时蜂鸣器响，且代表不同故障的各自故障指示灯亮，同样有输出文字显示。由于在设计中除了电流检测、电压检测两个模拟量输入外其余的全是数字量（开关量），因此信号采集非常简单，可直接由开关量送给PLC，电流和电压的信号由电量变送器（再加个模拟块）传送给PLC。1.2.2功能本次设计的功能包括车房信号台、井口信号台、井下信号台三部分的各自功能以及它们之间的相互联络：车房信号台功能：井口、井下提升信号的数字显示及文字显示。包括运人、运物、检修等工作方式的灯光显示信号，上行、下行，满上，满下，停车，急停等工作执行信号的灯光和数显信号。存储井口信号台本次、前次的打点信号。在极短的时间内响应井口信号台发出的指令,控制绞车的运行或停止。完成急停信号对安全回路的闭锁、停车信号,闭锁等内容。井口信号台功能：完成各种提升信号的按钮检测、显示及声音提示，包括运人、运物、检修，水平联系等选择按钮；上行、下行，满上，满下，停车、急停等信号按钮，完成水平及井下各种信号的闭锁和监控。完成向车房发送信号的功能，完成本次、前次的打点信号的存储。语言报警功能。井下信号台功能：完成各种信号的按钮检测、显示及声音提示，包括工作方式信号，工作执行信号及其他信号；完成本水平各种信号的闭锁功能，完成向井口