S7-200 PLC和组态王组态矿井提升机控制系统设计.docx

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1、毕业论文（设计）题目：矿井提升机控制系统设计学院：专业：姓名：学号：指导教师：日期：摘要为j提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，设计r一套以P1.C为核心的提升机自动控制系统，用来取代以往的较复杂的继电器接触器控制。本系统核心控制部分使用了西门子公司生产的S7-200226型P1.a因为在核心控制部分采用的是软件程序控制，从而在保证提升机正常运行这个要求的情况下，大大提高了提升机故障检查与维修的方便性和容易性，同时还克服了手动操作所带来的些人为干扰因素,取得了良好的预期效果。关催词：提升机、P1.C、梯形图ABSTRACTInordertoimproveIhCre1.iabi1.ityo

2、ftheautomaticcontro1.systemandtheworkingefficiencyoftheequipment,asetofautomaticcontro1.systembasedonP1.Cisdesigned,whichisusedtorep1.acethecomp1.exre1.aycontactorcontro1.system.Thesystemcorecontro1.partoftheuseofSIEMENSSS7-2OO226P1.C.Becauseinthecorecontro1.partofthesoftwareprogramcontro1.,soastoen

3、surethenorma1.operationofthehoistingmachinerequirements,great1.yimprovingthehoistfau1.tinspectionandmaintenanceconvenienceandeasy,buta1.soovcrconwsthemanua1.bringssomehumaninterferencefactors,achievingtheexecte1.goodresu1.ts.Keywords：E1.evator.1.adderDiagram,P1.C1概述51.1 研究的背景51.2 研窕的目的和意义62设计要求73硬件系

4、统设计83.1P1.C选型83.2主电路图83.4P1.C的I/O分配935P1.C外围接线图104软件系统设计124.1 P1.C内部使用地址分配124.2 程序流程图设计124.3 P1.C梯形图144.4 语句表程序245组态画面305.1 设省连接305.2通信设备参数设置335.3 构造数据库345.4 监控界面的设计与动画连接345.5 系统运行35总结37参考文献38致谢391概述1.1 研究的背景当前国内提升机电控绝大多数还是转子回路串电阻分段控制的交流绕线式电机维电器接触器系统，设备陈旧、技术落后。而且这种控制方式存在着很多的问题D转子回路串接电阻，消耗电能，造成能源浪费。2

5、）电阻分级切换，为有级调速，设令运行不平稳，容易引起电气及机械冲击。3）维电器、接触器频繁动作，电弧烧蚀触点，影响接触器使用寿命，维修成本较高。4）交流绕线异步电动机的滑环存在接触不良问题，容易引起设备事故。5）电动机依道转子电班获得的低速，其运行特性较软。6）提升容器通过给定的减速点时，由负载的不同，而将得到不同的减速度，不能达到稳定的低速爬行，最后导致停车位置不准，不能正常装卸栽。上述问题使提升机运行的可鸵性和安全性不能得到有效的保障，因此，需要研制更加安全可靠的控制系统，使提升机运行的可靠性和安全性得到提高。在提升机控制系统中应用计品机控制技术和变频调速技术，对原有提升机控制系统进行升级

6、换代。就计算机技术在工业现场应用情况而言，可编程控制器（PI，C）是目前作为工业控制最理想的机里，它是采用计算机技术、按照事先编好并储存在计算机内部段程序完成设备的操作控制。采用P1.C控制,硬件简洁、软件灵活性强、调试方便、维护小，P1.C技术己经广泛应用于各种提升机控制，配合一些提升机专用电子模块组成的升机控制设备，可供控制高压带动力制动或低频制动，单、双机拖动等“操作、监控和安全保护系统选用可编程控制器.主控计算机应用软件能完成提升机自动、半自动、手动、检修、低速爬行等各种运动方式的控制要求。提升机系统控制提升系统图1-1矿用提升机变领调速控制系统而在P1.C电控系统的基础h配合变频调速

7、装置,运用现在先进的矢量控制技术，不但适合提升机运行工艺的要求，还将解决整套提升机系统的电力拖动方而的系列问题如图I-I所示，变频装置取代更杂的串族电阳切换装置，对提升机运行速度曲线转矩大小的要求都由变核器来完成，简化了控制操作流程，提高了控制精度制1.2 研究的目的和慧义旷井提升机是煤矿、有色金属砂生产过程中的玳要设备。提升机的安全、可狂运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。目前，大多数中、小型矿井采用斜井绞车提升，传统斜井提升机普遍采用交流绕线式电动机串电阻调速系统,电阻的投切用继电器一一交流接触借控制。这种控制系统由于调速过程中交流接触器动作施繁.设备运行的时间较长，交流接触错主触点

8、易氧化，引发设备故障,另外，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，经常会造成停车位置不准确。提升机频繁的启动、谢速、制动，在转子外电路所串电阻上产生相当大的功耗.这种交流绕线式电动机串电阻调速系统属于有级调速，调速的平滑性差：低速时机械特性较软：电阻上消耗的转差功率大，节能较差；启动过程和调速换挡过程中电流冲击大：中高速运行振动大，安全性较差。为克服传统交流绕线式电动机串电阻调速系统的缺点，采用变频调速技术改造提升机，可以实现全频率(0v50Hz)范围内的恒转矩控制。2设计要求I1.b图2-1提升系统示意图a：直立图b；水平图犷并提升机系统实验模拟图如图2-1所示，一共有五组定子，相当F电

9、机的电枢绕组，城笼相当于转子。在轨道上，每隔一定的距离放置一组直线电机的初级，初级和次级的长度同间距有关,三者的长度如图b所示。假设相邻的初级间距为1.那么初级的长度为21.,罐笼两侧的直线电机的次级长度为31.”这样的设置可以达到最大的提升效率，电机工作时，始终保持次级在两个初级的磁场作用下提升,即始终有两台电机同时工作。其动作过程如下：下放重物时：与提升重物的通电顺序相反，依次为5#和4#电机,4#和3#电机，3#和2#电机,2#和I#电机实现动子（罐笼）的向上运动;提升重物时：电机的工作顺序依次为，1#和2#电机,2#和3#电机,3#和4#电机,4#和5#电机，实现动子（旅笼）的向下运动

10、。永磁直线同步电动机动子的速度与通人电机电枢电流的频率成正比：v=2r,通过变频冷改变输入电枢的电源频率，以实现提升速度的控制“3硬件系统设计3.1 P1.C选型西门子S7-200P1.C是高性能小型P1.C.P1.C-226CDCDC是直潦电源供电,直流输入宜流输出,含24点输入，16点输出。经过分析，系统共使用了10个输入和11个输出，满足使用要求，若日后需增加功能可以随时增加扩展模块.3.2 主电路图外部380V交流电经1.I,1.2,1.3,N供设备使用.QF1.是总电源开关，起到接通断开整台设备的口的。Ri1.是总熔断器，起到过流保护作用。QF2是变频图电源断路器.VF1.是变频器,

11、驱动电机,起到平稳,保护等作用。FR1.是电机M1.的热维电器，起到过我保护电机的作用。K1常开触点控制变频器正转启动中间继电器。KA2常开触点控制变频器反转启动中间维电涔。M1.是机组1电机，KM2是机组1启动接触器，FR1.是机组1热保护过载维电器，起到过流保护作用。M2是机组2电机，KM3是机组2启动接触器，FR2是机组2热保护过裁继电器，起到过流保护作用。M3是机组3电机,KM4是机组3启动接触器，FR3是机组3热保护过载维电罂，起到过流保护作用。M4是机组4电机，KM5是机组4启动接触器，FM是机组4热保护过载维电涔，起到过流保护作用。M5是机组5电机,KM5是机组5启动接触器，FR

12、5是机组5热保护过载继电耦，起到过流保护作用。220V交流电源经QFI总电源开关1.I.N供后续电源电路使用。M1.M2M3M4M5图3-1主电路主220V交流电经总开关QFI接至QF3电源网路断路器.熔断器F直流电源A1.,将220V交潦电变成24V直流电，供后续控制电路使用3.4 P1.C的I/O分配P1.C的输入和输出变量分配表如表3-1,3-2所示3-P1.C数字JIt怆入分泥灰描述内部地址外部地址位置传感湍1号10.0SQ1.位置传礴器2号10.1SQ2位祝传感器3号10.2SQ3位盥传感涔4号10.3S1.位置传感湍5号10.4SQ5位置传感器6号10.5SQ6上升按钮10.6SB

13、1.下降按钮10.7SB2停车按钮11.0SB3失电保护传感器11.1S1.表3-2P1.C珀出分配农描述内部地址外部地址失电保护接岫潺00.0KM1.电机切换器1号Q0.1KH2电机切换器2号Q0.2电机切换器3号Q0.3K*1.电机切换器4号Q0.4KM5电机切换器5号Q0.5KM6失电与动力制动接触器Q0.6KM7动力制动接触器Q0.7KMS抱回接触零Q1.0KM9变频器卜1降控制端Q1.1KA1.变频器上升控制相Q1.2KA23.5 P1.C外围接线图输入输出接线图见3-2所示。24VMHSQ1.,MWDm124VSQ2,bOOOOOHJ-1.KM1.SQ3,O1IUKM2SQ4,.2

14、10.310.410.510.6P1.-三-KM3SQ5,ICKM4SQ6,SKM5SBEP-SB2RSB3I7Ir-三-KM66KM710.7I11KM8*1.41O1.JJ-1.KM9I11-g-1.JriKA1.1.JJ-1.KA2UZAC220V图3-2P1.C恤入和输出接线图4软件系统设计根据控制要求和系统分析，硬件电路，编写软件程序。4.1 P1.C内部使用地址分配为了便于编程方便,定义了P1.C内部使用的地址，如下表4T所示表4-1P1.C内部使用地址下降电机组1.5供电MO.O下降电机组3_4供电MO.1下降电机组2_3供电M0.2卜降电机抗1.2供电M0.3下降停车MO.1上升电机组1_2供电M2.0上升电机组23供电M2.I上升电机加34供电M2.2上升电机组45供电M2.3上升停车M2.14.2 程序流程图设计根据控制要求编写控制流程图，控制流程图如图4/和4-2所示.图4-1为上升流程图。图4-2为下降流程图按上升按钮4.3P1.C