1、 摘 要矿井提升机是矿山生产的关键设备之一，担负着提升煤炭和矸石、升降人员、设备和下放物料的任务，是地面和井下联系的唯一纽带，在整个矿井生产中占有及其重要的地位，素有“矿山咽喉”之称。因此熟悉矿井提升机的性能、结构、动作原理及制动系统的组成和工作原理，合理使用设备，对确保提升机工作效率、提升安全可靠性，防止和杜绝事故的发生具有重要意义。制动系统更是提升系统中的重要环节，所以本设计重点研究提升机制动系统的组成和控制原理。本文主要介绍了液压制动系统的组成及工作原理，制动系统主要包括机械制动和电气制动。机械制动主要是对盘式制动器和液压站的作用、工作原理作出了比较全面的介绍；电气制动主要从低频制动入手
2、，介绍了低频制动的工作原理、低频电源的确定、低频电源主控制柜设计。低频制动采用的是变频装置，从减速点以后进行工频和低频的切换，对提升机制动减速和爬行过程的精度控制有不错的效果，还能起到节能的作用。PLC具有强大的逻辑运算功能，由它构成的逻辑控制可以通过软件编程实现，完成数字化控制。本设计经过比较最终选用西门子S7-200 PLC实现对提升机制动系统的控制，保证提升机可靠安全运行。采用先进的控制技术改造落后矿井提升控制系统，对提高矿井提升系统安全可靠性及运输效率都具有重要的现实意义。关键词：提升机； 制动系统； 低频制动； PLC ABSTRACT Mine hoist is one of th
3、e key equipment of mine production, responsible for upgrading coal and waste rock, lifting personnel, equipment and materials task decentralization is the only link between surface and underground links, occupies an important position in the whole and its mine production, known as mine throat, said.
4、 Therefore familiar with the composition and working principle of mine hoist performance, structure, operation principle and the braking system, the rational use of equipment, ensuring hoist efficiency, improve security and reliability, prevent and eliminate accidents is important. Braking system is
5、 an important part of the system upgrade, so the composition of the design focuses on the hoist brake systems and control theory. This paper describes the hydraulic brake system components and working principle, the braking system includes a mechanical brake and electrical braking. The design is mai
6、nly the role of mechanical brake and hydraulic disc brakes on the working principle and made more comprehensive description; electrical braking mainly from low brake paper introduces the working principle of the low-frequency brake, low-frequency power to determine low-frequency power supply main co
7、ntrol cabinet design. LF brake uses a frequency devices, perform the switching frequency and low frequency after deceleration from a point on the hoist brake deceleration and precision control crawling process have good results, but also play a role in energy conservation. PLC has a powerful logic f
8、unctions, logic control can be constituted by its software programming, complete digital control. After comparing the final selection of the design of the Siemens S7-200 PLC control mechanisms to enhance the realization of dynamic systems to ensure safe and reliable operation of hoist. The use of ad
9、vanced control technological innovation behind mine hoist control system to improve the reliability and safety of mine hoist system transport efficiency have important practical significance.Keywords: hoist; braking system; LF braking; PLC目 录1 概述11.1研究背景11.2国内外矿井提升机发展状况11.2.1国外矿井提升机发展状况11.2.2国内矿井提升机
10、发展状况21.3本文研究内容及意义21.3.1研究内容21.3.2研究意义32 矿井提升机及制动系统42.1矿井提升机概况42.2矿井提升机主要组成部分及其作用52.3提升机制动系统62.4 制动系统的结构92.5对制动器的要求92.6 液压制动系统的PLC控制原理102.7系统设计123 系统硬件和软件设计133.1 PLC概述133.1.1 PLC系统的组成及各部分的作用133.1.2继电器与PLC的区别143.2光电编码器的工作原理153.3 硬件设计153.3.1 PLC控制系统设计的基本原则153.3.2 硬件的选型153.4 PLC系统选型163.5系统软件介绍183.5.1编程规
11、则193.5.2可编程控制器的编程步骤193.6 制动系统主流程图204 低频制动系统设计224.1低频制动原理224.2低频电源的确定234.3变频器控制方式244.4低频电源柜主电路设计244.5低频制动的PLC控制框图274.6 低频电源PLC的输入输出地址分配275 小结29翻译部分31英文原文31中文译文39致 谢461 概述1.1研究背景矿井提升机是矿山生产的关键设备之一，担负着提升煤炭和矸石、升降人员、设备和下放物料的任务，是联系地面与井下运输的唯一枢纽。矿井提升系统主要由提升容器、滚筒、提升钢丝绳、减速器、井架、装卸载设备、拖动电机、电控设备以及制动装置等组成。其电力传动特性复
12、杂，电动机频繁正、反向运行，经常处于过负荷运转和电动、制动不断转换的状态中；它的安全性、可靠性也是至关重要的，其运行性能和安全可靠性直接关系到煤炭生产及作业人员的生命安全，一旦发生事故则会导致设备损坏甚至发生人员伤亡、正常生产中断，并造成重大的经济损失。因此，提高提升机的性能，提高其自动化水平，使其安全性、可靠性达到一个新的高度势在必行。义煤集团常村煤矿，原设计能力年产量90万吨。随着矿井生产能力的不断提高，该矿从90年代初期开始陆续对提升机进行了改造，主要内容包括：对箕斗增容，由设计的6吨/斗增加为9吨/斗，现在采用的是一对9吨提煤箕斗，电机为YR173/39双电机2630KW，配交流提升机
13、电控装置，PLC控制系统，井底无缓冲煤仓。提升一次循环时间为65s，其中休止时间8s。义煤集团常村煤矿主井绞车为立井单绳缠绕式箕斗提升，型号原为苏制HKMZ241.7-45M，后来经过中信重机改造为2JK-4/11.5，双电机拖动，电动机额定功率为630KW，定子额定电压6000 V，提升机最大绳速为5.39m/s，拖动电机为绕线型异步电动机TKD-A电控，采用转子绕组串电阻调速的传统交流电控方式。转子调速采用可控硅无触点切换附加电阻，低频制动调节回路采用低频发电机组，逻辑控制电路为继电器接触器组成的有触点逻辑系统。PLC电控系统正逐渐取代原有的TKD电控系统，PLC电控具有较强的控制功能，可
14、靠性高，动作快速性好且编程简单。自从主井绞车投入PLC电控以来，杜绝了很多提升事故的发生，取得了较好的安全经济效果。PLC电控系统特点：高压电路采用具有机械和电气联锁的高压真空接触器，体积小，占地面积小，可靠性高，基本不需要日常维护，工作时噪声也很小。转子回路采用可控硅无触点切换电阻避免触头拉弧烧损和噪音，启动特性曲线平滑，冲击电流小。低频电源采用交直交变频器作为低频制动和低频爬行的电源供给装置，低频拖动平稳，减少了对装载、卸载系统装备的机械冲击。制动系统采用西门子S7-200系列PLC控制器，取代原来的继电器接触器的有触点逻辑控制方式。1.2国内外矿井提升机发展状况1.2.1国外矿井提升机发
15、展状况矿井提升机对安全性、可靠性和调速性能的特殊要求，使得提升机电控系统的技术水平在一定程度上代表着一个企业或一个国家的传动控制技术水平。从70年代开始，随着微机技术的发展，微机控制技术已经逐步应用于矿井提升机中。当前，国外微机控制技术已经达到了相当成熟的阶段，使整个拖动控制产生了一次重大的变革，具体来说国外矿井提升机在电控方面应用的特点有以下几个方面：提升工艺过程微机控制提升工艺过程大都采用微机控制，由于微机功能强，使用灵活，运算速度快，监视显示易于实现，并具有诊断功能，这将是采用模拟控制无法实现的。 提升行程控制提升机的控制从本质上说是对提升机位置的控制，要保证提升容器在预定地点的运行速度是否符合要求或是能否准确停车，要求准确度高，目前的误差率小于2cm。采用微机控制，可通过采集各种传感信号，计算出提升容器的准确位置而加以控制和保护。 提升过程监视提升过程监视与安全回路一样，是现代提升机控制的重要环节。 安全回路安全回路是指提升机在出现机械、电气故障时，控制提升机进入安全保护状态。对于不同故障一般是采用不同的故障处理方法，来确保人员和设备的安全。如在减速阶段当超速
