毕业设计（论文）-基于PLC控制的直流电动机调速系统的设计

1、安徽理工大学毕业设计本科毕业设计说明书基于PLC控制的直流电动机调速系统的设计DESIGN OF DC SPEED CONTROL SYSTEM BASED ON PLC学院（部）：电气与信息工程学院 专业班级 ： 自动化08-2 学生姓名 ： 指导教师 ： 2012 年 5 月 30 日I基于PLC控制的直流电动机调速系统的设计摘要矿井提升机在煤矿生产中起着非常重要的作用，它是矿山建设的关键设备。大功率直流调速系统具有调速性能优良，可靠性高的优点,被广泛应用与矿井提升机中。可编程控制器PLC是通用的自动化控制装置 ，是矿井提升机事项自动化控制的核心控制元件。它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，采用模块式组合设计，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点，在矿井提升机中得到广泛应用。在文章里，在基于“上位计算机监控+下位多PLC控制+微处理器多数字调节+可控硅变流+拖动电机” 模式下，首先详细介绍了大功率直流调速系统的基本原理，分析了调速系统的基本组成以及基本调速方法；然后系统的论述了现代PLC控制技术，介绍了PLC控制系统的基本方法，接着本文以经济性

2、好，可靠性高的大功率晶闸管为调速系统可控整流电源，根据现代控制理论，采用转速-电流双闭环调速系统与弱磁调速相结合的方法对大功率直流调速系统的主电路，转速控制电路以及信号检测电路进行设计，结合现代PLC控制技术对调速系统运行进行控制,对电动机、晶闸管等元件主要参数进行监视，保护；最终实现提升机的各种安全保护及自动开车功能，实现提升机全自动运行，通过上位机监控系统，提高矿机现代化管理水平。 关键词：矿井提升机，直流调速系统，可编程逻辑控制器，晶闸管，闭环控制DESIGN OF DC SPEED CONTROL SYSTEM BASED ON PLCABSTRACTThe mine hoists are very important for coal production, they are key equipments. High-power DC motor varied speed control system is widely used on mine hoist, because of its high varied speed quality and its higher re

3、liability.PLC short for programmable Logic Controller is one of the most popular auto-control equipment on mine hoist. It combines of the relay control technique and computer technique and communicates technique. Its module design can satisfy any industry control situation just by assemble module of different function together. Because of its strong capability high reliability and other merits, it is used widely on the mine hoist.The paper adopts the mode of “host computer monitoring & lower mul

4、ti-PLC controlling & microprocessor multi-digital adjusting & motor driving”, Firstly, introduces the composition of the speed control system and the main speed control methods; Secondly, sufficiently discuss the PLC control technique and the way the design a PLC based control system; Thirdly, the paper uses the high-power thyristor as the controllable power souse of the high-power DC motor speed control system, designs the main circuit, speed control circuit, signal test circuit bases on the mo

5、dern control theory, PLC is used to monitor the important parameters of the main elements such as motor and thyristor, protect them according to the signal get from the test circuit; Finally, realizes many kinds of safe protections and automatic run function for hoist, hoists main well hoist automatically. KEYWARDS：coal mine hoist， digital DC speed adjust system， PLC, Thyristor, closed-loop control目录摘要（中文）I摘要（英文）II1绪论11.1 课题来源11.2 国内外提升及研究现状11.3 本文研究内容41.4 本文研究意义42大功率直流电机调速系统52.1 调速系统的主要性能指标52.1

6、.1稳态性能指标52.1.2动态性能指标62.2 直流电机调速的基本方法82.3直流调速系统的可控直流电源92.3.1晶闸管三相可控整流电源92.3.2晶闸管的可靠触发112.4 闭环控制直流调速系统122.4.1 转速一电流双闭环调速系统122.4.2调压调速基础上的弱磁调速172.5 直流电动机的可逆运行182.5.1电枢反接可逆线路192.5.2励磁反接可逆线路203.1 矿井提升机对电气控制系统的要求213.2 控制单元基本原理253.3 系统设计253.4 主回路组成283.5 控制回路的组成293.5.1主处理器293.5.2电枢电流调节293.5.3电源293.5.4 通讯接口293.5.5 输入/输出接口303.5.6高速计数器303.5.7液晶显示器303.6 C30系统软件304 PLC在提升机控制系统中的应用324.1 PLC概念及其系统组成324.1.1本系统中PLC的选型及特点334.1.2 PLC的外部接线图344.2 SIEMENS S7-400介绍354.2.1 SIEMENS S7-400概况354.2.2 S7-400的结构354.2.3 STEP7

7、编程软件介绍364.2.4 STEP7的硬件组态与诊断功能384.2.5 硬件组态384.3 PLC在直流调速系统中的应用394.3.1 PLC的特点394.3.2 PLC在直流调速系统中的应用414.4 多PLC冗余控制系统设计424.4.1行程PLC硬件构成及双PLC提升行程控制424.4.2双线制提升机安全保护回路424.4.3 PLC控制液压制动系统434.5行程精度校正系统设计444.5.1 深度指示仪的作用444.5.2 蠕动的产生444.5.3 行程脉冲值的同步校正454.6 全自动控制的实现454.6.1自动开车的实现454.6.2 与闸控系统的配合484.6.3 与信号系统的配合494.6.4 自动加减速的实现494.6.5 自动停车的实现494.6.6 可靠性设计505结论与展望51参考文献53致谢541绪论1.1 课题来源矿井提升机是机、电、液一体化的大型机械，广泛应用于煤炭，有色金属，黑色金属，非金属，化工等矿山的竖井、斜井，是生产运输的主要工具。在煤炭生产中提升机担负着提升煤炭、矸石、下放材料、升降人员和设备的重要任务，是联系井上与井下的唯一途径，素有矿井“咽

8、喉”之称。提升机的电力传动特性复杂，电动机频繁正反向，经常处于过负荷运转和电动、制动不断地转换状态中。提升机运行的安全可靠性不仅直接影响整个矿井的生产能力，而且还涉及到井下工作人员的生命安全。因此，研制并制造既安全可靠又节省能源的提升机是煤矿安全生产的一项重要课题。潘一矿位于安徽淮南境内，矿井设计能力为320万吨/年，其第二副井为立井提升，落地式布置一台摩擦式提升机，一边罐笼为宽罐笼；另一边为窄罐笼。绞车为洛阳矿山机械厂生产的JKMD-4.54（）-（PY）多绳轮绞车。使用的事哈尔滨电机厂生产的ZKJ2500/650-12型直流电动机，额定功率为1800kW。至2010年4月，该提升机正式投入使用。该系统为全数字化控制，半自动化运行。液压站及闸控为瑞典ABB公司具有“恒减速制动”的系统。1）第二副井提升方式和提升任务（人、下料或矸石）中央副井主要担负着提矸、下料、升降大型设备和升降人员等辅助提升任务。2）提升机主要技术参数提升机宽罐安装的是5吨双层提升罐笼，窄罐安装的是1.5吨双层提升罐笼。电动机型号为ZKJ2500/650-12，电机功率1800kW；电机为哈尔滨电机厂生产。电控系统系上海华菱电控有限公司设备，西班牙C30全数字行程闭环控制系统，PLC控制，传动与PLC对罐笼位置、行程及故障实行全数字冗余控制。3）主要提升设备的检测时间和结论全程（宽罐笼从-790m至上井口或相反）一次绞车运行时间320s。1.2 国内外提升及研究现状 近三十年来，国外提升机机械部分和电气部分都得到了飞速发展，而且两者相互促进，相互提高。起初的提升机是电动机通过减速器传动卷筒的系统，后来出现了直流慢速电动机和直流电动机

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