基于PLC控制的變頻調(diào)速在礦井提升裝置中的應用設計

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摘 要 礦井提升機是礦山最重要的設備，肩負著礦石、物料、人員等的運輸責任。傳統(tǒng)的礦井提升機控制系統(tǒng)主要采用繼電器---接觸器進行控制，這類提升機通常在電動機轉(zhuǎn)子回路中串接附加電阻進行啟動和調(diào)速。這種控制系統(tǒng)存在可靠性差、操作復雜、故障率高、電能浪費大、效率低等缺點。因此對礦井提升機控制系統(tǒng)進行研究具有現(xiàn)實意義，也是國內(nèi)外相關行業(yè)專家學者的一個研究課題。 本文針對提升機控制系統(tǒng)中存在的上述問題，把可編程序控制器和變頻器應用于提升機控制系統(tǒng)上，并對其作一些淺在的改進： 根據(jù)提升機的運行特點，控制系統(tǒng)采用工控機監(jiān)控提升機變頻調(diào)速系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由上位機(工控機或觸摸屏)，下位機(PLC控制系統(tǒng))、變頻調(diào)速系統(tǒng)等組成。 主控系統(tǒng)采用PLC系統(tǒng)，硬件簡潔、軟件靈活性強、調(diào)試方便、維護量小，配合一些專用電子模塊組成的提升機控制設備，可供控制高壓帶動動力制動或低頻制動等。同時能檢測各電機故障現(xiàn)象并送往上位機顯示。減少了傳統(tǒng)繼電器接觸式控制系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，減少了硬件和控制線，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性。 電氣拖動單元采用目前先進的變頻調(diào)速方案。采用矢量控制技術(shù)適合提升機工作環(huán)境，只需在控制單元給出對變頻器的控制命令(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、多段速等)即可使提升機按照設定的速度曲線運行，滿足提升階段穩(wěn)定運行的要求。 安全性能方面，一旦出現(xiàn)故障，安全電路立即斷開，系統(tǒng)進行緊急制動，采用備用啟動編碼器控制操作方案。同時保證工人緊急逃生，保障人身安全！另外其他方面減少人員工作量改進過程中采用了自動裝卸料，既減少成本，也提高了工作效率。 關鍵字：PLC 礦用提升機 變頻調(diào)速 Abstract Mine hoist is the most important mining equipment, ore shoulder, materials, personnel, transportation responsibility. Traditional mine hoist control system is mainly used to control relays --- contactor, such hoist motor is usually additional resistance in series with the rotor circuit to start and speed control. This control system has poor reliability, operational complexity, high failure rate, energy wastage, efficiency and low defects. So for mine hoist control system research has practical significance, but also domestic and foreign industry experts, a research topic. This elevator control system for the existence of the above problem, the programmable logic controller and inverter used in elevator control system, and make some light in their improvements: According to the operational characteristics of the elevator control system IPC VVVF elevator control system, mainly by the host computer (IPC or touch screen), the next bit machine (PLC control system), frequency control system, etc Main control system uses PLC system, the hardware simple, software flexibility, easy debugging, maintaining a small amount, with a number of specialized electronic modules of the elevator control equipment for control of low frequency high voltage to drive dynamic braking or braking. At the same time be able to detect the motor symptoms and sent to the host computer display. Reduce the traditional relay contact in the middle part of the control system, reducing hardware and control lines, which greatly improves system stability and reliability. Drag the unit uses electrical current advanced frequency control scheme. The use of vector control technology for elevator work environment, just given of the inverter control unit control commands (forward, reverse, multi-speed, etc.) can make elevator operation in accordance with set speed curve to meet the improved phase stable operation requirements. Safety performance, the event of a failure, the safety circuit immediately disconnect the emergency brake system, the encoder to start using alternate control operation of the program. While ensuring that emergency workers to escape, to protect the personal safety! In addition to improve other aspects of the process of reducing staff workload using the automatic loading and unloading, both to reduce costs, improve work efficiency. Keyword : PLC 、 Mine Hoist 、Frequency 第1章 緒 論 礦井提升機是機、電、液一體化的大型機械，廣泛用于煤炭、有色金屬、黑色金屬、非金屬、化工等礦山的豎井、斜井，是生產(chǎn)運輸?shù)闹饕ぞ?。在煤炭生產(chǎn)中提升機擔負著提升煤炭、矸石、下放材料、升降人員和設備的任務，是聯(lián)系井上與井下的唯一途徑，素有礦井“咽喉”之稱。提升機的電力傳動特性復雜，電動機頻繁正反向，經(jīng)常處于過負荷運轉(zhuǎn)和電動、制動不斷地轉(zhuǎn)換的狀態(tài)中。對提升機來說，運行的安全、可靠性是至關重要的，主并直接關系到礦山的生產(chǎn)效率，作為運送人員的副井，一旦發(fā)生故障,往往造成機毀人亡。提升機運行的安全可靠性不僅直接影響整個礦井的生產(chǎn)能力，影響整個礦山的經(jīng)濟效益，而且還涉及到井下工作人員的生命安全。因此，研制并制造即安全可靠又節(jié)省能源的提升機是煤礦安全生產(chǎn)的一項重要課題。 20世紀70年代后期，隨著微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，可編程控制器更多地具有了計算機的功能，不僅用邏輯編程取代硬連線邏輯，還增加了運算、數(shù)據(jù)傳送和處理等功能，真正成為一種電子計算機工業(yè)控制裝置，而且做到了小型化和超小型化。這種采用微電腦技術(shù)的工業(yè)控制裝置的功能遠遠超出了邏輯控制、順序控制的范圍，故稱可編程控制器，簡稱：PLC.可編程控制器的迅速發(fā)展應用到了各大領域，本課題就是通過運用PLC的特性、控制系統(tǒng)的能力，完成對提升機的控制。 礦井提升機對安全性、可靠性和調(diào)速性能的特殊要求，使得提升機電控系統(tǒng)的技術(shù)水平在一定程度上代表一個廠或國家的傳動控制技術(shù)水平。比較國內(nèi)外礦用提升機系統(tǒng)，具體來說國外礦井提升機在電控方面的應用特點有以下幾個方面： 提升工藝過程微機控制 提升行程控制 提升過程監(jiān)視 安全回路 當前國內(nèi)提升機電控絕大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串電阻分段控制的交流繞線式電機繼電器接觸器系統(tǒng)，設備陳舊、技術(shù)落后。而且這種控制方式存在著很多的問題. 因此，需要研制更加安全可靠的控制系統(tǒng)，使提升機運行的可靠性和安全性得到提高。在提升機控制系統(tǒng)中應用計算機控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)，對原有提升機控制系統(tǒng)進行升級換代。就計算機技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場應用情況而言，可編程控制器(PLC)是目前作為工業(yè)控制最理想的機型，它是采用計算機技術(shù)、按照事先編好并儲存在計算機內(nèi)部一段程序來完成設備的操作控制。采用PLC控制，硬件簡潔、軟件靈活性強、調(diào)試方便、維護量小，PLC技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于各種提升機控制。 第2章 礦井提升機控制系統(tǒng)的設計 2.1 控制單元基本原理 我國提升機設備中，普遍使用TKD系統(tǒng)(全數(shù)字交流電控系統(tǒng))，這種控制系統(tǒng)是采用繼電器有觸點的邏輯控制，以磁放大器為核心組成模擬量閉環(huán)調(diào)節(jié)。在繼電器控制系統(tǒng)中，要完成一個控制任務，支配控制系統(tǒng)工作的“程序”是由各分立元件(繼電器、接觸器、電子元件等)用導線連接起來加以實現(xiàn)的，這樣的控制系統(tǒng)稱為接線程序控制系統(tǒng)。在接線程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改必須通過改變接線來實現(xiàn)。 一個是繼電器控制系統(tǒng)，它是由繼電器、接觸器用導線連接起來以實現(xiàn)控制程序的，其輸入對輸出的控制通過接線程序來實現(xiàn)，輸入設備(按鈕、行程開關、限位開關、傳感器等)用以向系統(tǒng)送入控制信號。輸出設備(接觸器、電磁閥等執(zhí)行元件)用以控制生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程中的各種被控對象(電動機、電爐、電磁閥門等)。 幾十年來，這種控制系統(tǒng)由于受元件水平的限制而存在著缺陷，突出表現(xiàn)在： (1)使用大量繼電器、接觸器及其它分立電子元件，系統(tǒng)體積大，運行噪聲大，功耗高，接線復雜，故障率高，工作穩(wěn)定性和可靠性差，控制速度慢，控制精度差，功能改變難度大，使用壽命短。 (2)在啟動過程中，由于罐籠的實際載重量不同，實際的加速過程并非按照預定的設計參數(shù)運行，常常出現(xiàn)停車不準確甚至提前停車現(xiàn)象。 (3)采用磁放大器做調(diào)節(jié)控制，穩(wěn)定性差，線性度差，調(diào)速精度很難保證。 (4)系統(tǒng)安全保護環(huán)節(jié)不全面，工作不可靠，故障顯示不直觀，分析查找故障難度大，缺乏運行參數(shù)顯示功能。 (5)調(diào)速性能差，機械沖擊大，人員乘車舒適性差。 這些不足主要是因為采用繼電器控制方式造成的，在這種控制方式下繼續(xù)改善的余地不大。如果對該豎井提升機電控系統(tǒng)進行技術(shù)改造，那么需要改變控制策略，采用當代高新實用技術(shù)來控制，使之成為安全、可靠、高效率、自動化程度高的電控系統(tǒng)。是可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，PLC技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)自動化的重要手段，由它構(gòu)成的控制系統(tǒng)邏輯控制由PLC通過軟件編程實現(xiàn)，柔性強，控制功能多，控制線路大大簡化；PLC的輸入腧出回路均帶有光電隔離等抗干擾和過載保護措施，程序運行為循環(huán)掃描工作方式，且有故障檢測及診斷程序，可靠性極高；PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為模塊化結(jié)構(gòu)，維護更換方便，并可顯示故障類型。 另一個是編程控制器控制系統(tǒng)，其輸入設備和輸出設備與繼電器控制系統(tǒng)相同，但它們是直接接到可編程序控制器的輸入端和輸出端的?？刂瞥绦蚴峭ㄟ^一個編程器寫到可編程控制器的程序存儲器中。每個程序語句確定了一個順序，運行時依次讀取存儲器中的程序語句，對它們的內(nèi)容進行解釋并加以執(zhí)行，執(zhí)行結(jié)果用以接通輸出設備，控制被控對象工作。在存儲程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要通過改變控制器內(nèi)部的接線(即硬件)，而只需通過編程器改變程序存儲器中某些語句的內(nèi)容。 對于一般提升機電控系統(tǒng)來說，采用一套中小容量的PLC即可滿足要求，其價格也不高。如果采用PLC技術(shù)對TKD．A電控系統(tǒng)進行改造，把原來由各種電器通過連線而實現(xiàn)的邏輯控制改由PLC通過軟件編程實現(xiàn)，則控制線路將大大簡化，設備體積、設備維修量將大大減小，抗干擾能力將大大增強，工作可靠性將大大提高，工藝改變時只需要改變控制程序即可。改造時保持原有的操作方式、按鈕、開關、主令控制器作用不變，則用戶使用起來將非常方便，不需要適應期。同時可以利用PLC的高速計數(shù)功能、網(wǎng)絡通信功能、故障檢測及診斷功能、信號顯示功能等來增加一些新的控制功能，安全性將大大提高，運行將更加平穩(wěn)、準確，完全能夠滿足礦山生產(chǎn)的苛刻要求，而且投資相對較少，性價比較高，具有很強的實用價值。 可編程控制器的高可靠性、抗干擾能力強，編程簡單，操作方便，設計、安裝、調(diào)試、維護等優(yōu)點適合工業(yè)控制的獨特優(yōu)點，能較好的解決工業(yè)控制領域中普遍關心的可靠、安全、靈活、方便、經(jīng)濟等問題. 2.2提升機交流調(diào)速方式 礦井提升機，從電力拖動而言，可分為交流拖動和直流拖動兩大類目前交流調(diào)速最有前途的是變頻調(diào)速技術(shù)，在變頻調(diào)速技術(shù)中矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩 控制都能滿足提升機恒轉(zhuǎn)矩負載這一特征，所以在提升機調(diào)速系統(tǒng)中這兩種調(diào)速方案將是重要發(fā)展方向。 在傳統(tǒng)的礦井提升機的交流拖動系統(tǒng)中選用繞線式異步電動機作為主拖動電動機，在繞線式異步電動機的轉(zhuǎn)子回路串接電阻或頻敏變阻器，可以改善動態(tài)性能，不但可以減小啟動電流，還可以增加啟動轉(zhuǎn)矩，并能在一定范圍內(nèi)進行調(diào)速還可以實現(xiàn)全頻率(0-50HZ)范圍內(nèi)的恒轉(zhuǎn)矩控制。提升機的基本參數(shù)：電機功率55KW，卷筒直徑1200 mm，減速器減速比24:1，最高運行速度2.5 m/s，鋼絲繩長度為120m。如圖2-1為提升機轉(zhuǎn)子串入八段電阻調(diào)速原理圖。 圖2-2 提升機八段轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速原理圖 2.3系統(tǒng)設計 (1)主控系統(tǒng) 系統(tǒng)的主控系統(tǒng)采用三菱FX2N系列的可編程控制器，一備一用互為熱備，當主PLC發(fā)生故障的時候可以迅速切換備用PLC不影響生產(chǎn)。在井筒及深指器各階段安裝行程開關，用以確定罐籠位置，并相互校驗，達到停車位的精確控制。程序編制滿足提升機自動和手動兩種工作方式，并可方便的轉(zhuǎn)換。 (2)變頻調(diào)速系統(tǒng) 調(diào)速系統(tǒng)采用森蘭變頻器，提升機的負載特性為恒轉(zhuǎn)矩位能負載，起動力矩較大，選用變頻器時適當?shù)亓粲杏嗔?，因此，森蘭SB61G75KW變頻器。由于提升機電機絕大部分時間都處于電動狀態(tài)，僅在少數(shù)時間有再生能量產(chǎn)生，變頻器接入一制動單元和制動電阻，就可以滿足重車下行時的再生制動，實現(xiàn)平穩(wěn)的下行 （3）礦井提升機變頻調(diào)速方案 圖3-1 第3章 變頻器概述 3.1變頻器的發(fā)展 1、變頻器的發(fā)展 變頻調(diào)速技術(shù)涉及到電力、電子、電工、信息與控制等多個學科領域。隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展，以變頻調(diào)速為代表的近代交流調(diào)速技術(shù)有了飛速的發(fā)展。變頻調(diào)速傳動克服了直流電動機的缺點，發(fā)揮了交流電動機本身固有的優(yōu)點(結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、經(jīng)濟可靠、動態(tài)響應好等)，并且很好地解決了交流電動機調(diào)速性能不足的問題。20世紀是電力電子變頻技術(shù)由誕生到發(fā)展的一個全盛時代。最初的交流變頻調(diào)速理論誕于20 年代，直到60年代，隨著電力電子器件的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)才開始向?qū)嵱梅较虬l(fā)展。70年代變頻調(diào)速技術(shù)有了很大發(fā)展并得到推廣應用。80年代，變頻調(diào)速產(chǎn)品化，性能也不斷提高，并部分取代了直流調(diào)速。進入90年代，由于新型電力電子器件發(fā)展及性能的提高、計算機技術(shù)的發(fā)展，極大地提高了變頻調(diào)速的技術(shù)性能，促進了變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，使變頻器在調(diào)速范圍、驅(qū)動能力、調(diào)速精度、動態(tài)響應、輸出性能、功率因數(shù)、運行效率及使用的方便性等方面大大超過了其他常規(guī)交流調(diào)速方式，其性能指標亦已超過了直流調(diào)速系統(tǒng)，達到取代直流調(diào)速系統(tǒng)的地步。目前，交流變頻調(diào)速以其優(yōu)異的性能而深受各行業(yè)的普遍歡迎，變頻調(diào)速技術(shù)取得了顯著的經(jīng)濟效益。 在功率器件方面，近年來高電壓、大電流的晶閘管、GTO、IGBT 以及IGCT 等器件的生產(chǎn)以及并聯(lián)、串聯(lián)技術(shù)的應用，使高電壓、大功率變頻器產(chǎn)品的生產(chǎn)及應用成為現(xiàn)實。在微電子技術(shù)方面，16 bit、32 bit高速微處理器以及DSP和ASIC(專用集成電路ApplicationSpecific IC)技術(shù)的快速發(fā)展，為實現(xiàn)變頻器高精度、多功能化提供了硬件手段。在控制理論方面，矢量控制、磁通控制、轉(zhuǎn)矩控制和智能控制等新的控制理論為研制高性變頻器的發(fā)展提供了相關理論基礎。在產(chǎn)品化生產(chǎn)方面，基礎工業(yè)和各種制造業(yè)的高速發(fā)展，促進了變頻器相關配套件的社會化、專業(yè)化生產(chǎn)。 3.2、變頻器選用以及在提升機系統(tǒng)中的應用 　　提升機的負載特性為恒轉(zhuǎn)矩位能負載，起動力矩較大，選用變頻器時適當?shù)亓粲杏嗔?，因此，森蘭變頻器。由于提升機電機絕大部分時間都處于電動狀態(tài)，僅在少數(shù)時間有再生能量產(chǎn)生，變頻器接入一制動單元和制動電阻，就可以滿足重車下行時的再生制動，實現(xiàn)平穩(wěn)的下行。井口還有一個液壓機械制動器，類似電磁抱閘，此制動器用于重車靜止時的制動，特別是重車停在斜井的斜坡上，必須有液壓機械制動器制動。液壓機械制動器受PLC和變頻器共同控制，機械制動是否制動受變頻器頻率到達端口的控制，起動時當變頻器的輸出頻率達到設定值，例如0.2Hz，變頻器30B、30C端口輸出信號，表示電機轉(zhuǎn)矩已足夠大，打開液壓機械制動器，重車可上行；減速過程中，當變頻器的頻率下降到0.2Hz時，表示電機轉(zhuǎn)矩已較小，液壓機械制動器制動停車。緊急情況時，按下緊急停車按鈕，變頻器能耗制動和液壓機械制動器同時起作用，使提升機在盡量短的時間內(nèi)停車。 如圖3 第四章 傳感器簡介與選擇 4.1傳感器簡介 1、定義：國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。 2、功能：將傳感器的功能與人類5大感覺器官相比擬： 　　光敏傳感器——視覺 聲敏傳感器——聽覺 　　氣敏傳感器——嗅覺 化學傳感器——味覺 　　壓敏、溫敏、流體傳感器——觸覺　 　　敏感元件的分類： ①物理類，基于力、熱、光、電、磁和聲等物理效應。 ②化學類，基于化學反應的原理。 　 ③生物類，基于酶、抗體、和激素等分子識別功能。 通常據(jù)其基本感知功能可分為熱敏元件、光敏元件、氣敏元件、力敏元件、磁敏元件、濕敏元件、聲敏元件、放射線敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大類（還有人曾將敏感元件分46類）。 　3、分類：以用不同的觀點對傳感器進行分類： 它們的轉(zhuǎn)換原理(傳感器工作的基本物理或化學效應)；它們的用途；它們的輸出信號類型以及制作它們的材料和工藝等。 　根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學傳感器二大類： 傳感器工作原理的分類物理傳感器應用的是物理效應，諸如壓電效應，磁致伸縮現(xiàn)象，離化、極化、熱電、光電、磁電等效應。被測信號量的微小變化都將轉(zhuǎn)換成電信號。 　化學傳感器包括那些以化學吸附、電化學反應等現(xiàn)象為因果關系的傳感器，被測信號量的微小變化也將轉(zhuǎn)換成電信號。 　有些傳感器既不能劃分到物理類，也不能劃分為化學類。大多數(shù)傳感器是以物理原理為基礎運作的?；瘜W傳感器技術(shù)問題較多，例如可靠性問題，規(guī)模生產(chǎn)的可能性，價格問題等，解決了這類難題，化學傳感器的應用將會有巨大增長。 4、特性：傳感器靜態(tài)特性 　傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關，所以它們之間的關系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、遲滯、重復性、漂移等。 （1）線性度：指傳感器輸出量與輸入量之間的實際關系曲線偏離擬合直線的程度。定義為在全量程范圍內(nèi)實際特性曲線與擬合直線之間的最大偏差值與滿量程輸出值之比。 （2）靈敏度：靈敏度是傳感器靜態(tài)特性的一個重要指標。其定義為輸出量的增量與引起該增量的相應輸入量增量之比。用S表示靈敏度。 （3）遲滯：傳感器在輸入量由小到大（正行程）及輸入量由大到?。ǚ葱谐蹋┳兓陂g其輸入輸出特性曲線不重合的現(xiàn)象成為遲滯。對于同一大小的輸入信號，傳感器的正反行程輸出信號大小不相等，這個差值稱為遲滯差值。 （4）重復性：重復性是指傳感器在輸入量按同一方向作全量程連續(xù)多次變化時，所得特性曲線不一致的程度。 （5）漂移：傳感器的漂移是指在輸入量不變的情況下，傳感器輸出量隨著時間變化，此現(xiàn)象稱為漂移。產(chǎn)生漂移的原因有兩個方面：一是傳感器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)；二是周圍環(huán)境（如溫度、濕度等）。 傳感器動態(tài)特性 　所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。 5、選用原則： 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進行某個量的測量時首先要解決的問題。當傳感器確定之后，與之相配套的測量方法和測量設備也就可以確定了。測量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。 　1）、根據(jù)測量對象與測量環(huán)境確定傳感器的類型 要進行—個具體的測量工作，首先要考慮采用何種原理的傳感器，這需要分析多方面的因素之后才能確定。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測量的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題：量程的大??；被測位置對傳感器體積的要求；測量方式為接觸式還是非接觸式；信號的引出方法，有線或是非接觸測量；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進口，價格能否承受，還是自行研制。 　2）、靈敏度的選擇 　通常，在傳感器的線性范圍內(nèi)，希望傳感器的靈敏度越高越好。因為只有靈敏度高時，與被測量變化對應的輸出信號的值才比較大，有利于信號處理。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。因此，要求傳感器本身應具有較高的信噪比，盡量減少從外界引入的干擾信號。 　傳感器的靈敏度是有方向性的。當被測量是單向量，而且對其方向性要求較高，則應選擇其它方向靈敏度小的傳感器；如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。 　3）、頻率響應特性 　傳感器的頻率響應特性決定了被測量的頻率范圍，必須在允許頻率范圍內(nèi)保持不失真的測量條件，實際上傳感器的響應總有—定延遲，希望延遲時間越短越好。 　傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬，而由于受到結(jié)構(gòu)特性的影響，機械系統(tǒng)的慣性較大，因有頻率低的傳感器可測信號的頻率較低。 　在動態(tài)測量中，應根據(jù)信號的特點(穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、隨機等)響應特性，以免產(chǎn)生過火的誤差。 　4）、線性范圍 　傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。以理論上講，在此范圍內(nèi)，靈敏度保持定值。傳感器的線性范圍越寬，則其量程越大，并且能保證一定的測量精度。在選擇傳感器時，當傳感器的種類確定以后首先要看其量程是否滿足要求。 　但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。當所要求測量精度比較低時，在一定的范圍內(nèi)，可將非線性誤差較小的傳感器近似看作線性的，這會給測量帶來極大的方便。 　5）、穩(wěn)定性 　傳感器使用一段時間后，其性能保持不變化的能力稱為穩(wěn)定性。影響傳感器長期穩(wěn)定性的因素除傳感器本身結(jié)構(gòu)外，主要是傳感器的使用環(huán)境。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強的環(huán)境適應能力。 　在選擇傳感器之前，應對其使用環(huán)境進行調(diào)查，并根據(jù)具體的使用環(huán)境選擇合適的傳感器，或采取適當?shù)拇胧?，減小環(huán)境的影響。 　傳感器的穩(wěn)定性有定量指標，在超過使用期后，在使用前應重新進行標定，以確定傳感器的性能是否發(fā)生變化。 　在某些要求傳感器能長期使用而又不能輕易更換或標定的場合，所選用的傳感器穩(wěn)定性要求更嚴格，要能夠經(jīng)受住長時間的考驗。 　6）、精度 　精度是傳感器的一個重要的性能指標，它是關系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。傳感器的精度越高，其價格越昂貴，因此，傳感器的精度只要滿足整個測量系統(tǒng)的精度要求就可以，不必選得過高。這樣就可以在滿足同一測量目的的諸多傳感器中選擇比較便宜和簡單的傳感器。 　如果測量目的是定性分析的，選用重復精度高的傳感器即可，不宜選用絕對量值精度高的；如果是為了定量分析，必須獲得精確的測量值，就需選用精度等級能滿足要求的傳感器。 　對某些特殊使用場合，無法選到合適的傳感器，則需自行設計制造傳感器。自制傳感器的性能應滿足使用要求。 4.2 壓力檢測傳感器介紹與選用 1、壓力傳感器介紹 壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，而我們通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。 2、壓力傳感器工作原理 被測介質(zhì)的壓力直接作用于傳感器的膜片上（不銹鋼或陶瓷），使膜片產(chǎn)生與介質(zhì)壓力成正比的微位移，使傳感器的電阻值發(fā)生變化，和用電子線路檢測這一變化，并轉(zhuǎn)換輸出一個對應于這一壓力的標準測量信號。 3、型號HG03-GPY6礦用壓力傳感器 主要技術(shù)參數(shù) 工作電壓：12～18VDC或24V均可 工作電流：≤50mA 測量范圍：0～6MPa(用戶可另行指定) 過載能力：200%最大測量值 4、選用理由：HG03-GPY6礦用壓力傳感器可對壓力進行連續(xù)性監(jiān)測。它可以實時地顯示被測點的壓力值. 保證工作的安全可靠以及高效率。更好的進行準確測量。誤差范圍小。 4.3 位置檢測傳感器介紹與選用 1、位置傳感器簡介： 位移傳感器又稱為線性傳感器，把位移轉(zhuǎn)換為電量的傳感器。位移傳感器是一種屬于金屬感應的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉(zhuǎn)換為電量它分為電感式位移傳感器，電容式位移傳感器，光電式位移傳感器，超聲波式位移傳感器，霍爾式位移傳感器。 　2、位置傳感工作原理： 位置檢測傳感器是由一種由高頻振蕩器、檢波放大器和輸出驅(qū)動電路三部分組成的電子感應傳感器，接通電源后，在傳感器的感應面上將產(chǎn)生一個交變磁場，當金屬物體接近此表面時，金屬中則產(chǎn)生渦流而吸取了振蕩器的能量，使振蕩器減弱以至停振。振蕩器的振蕩和停振這兩個信號由電路處理后轉(zhuǎn)換成二進制的開關方式輸出，從而起到無接觸檢測物體的控制作用。 本公司的位置檢測傳感器在設計和制造上均按標準工藝嚴格生產(chǎn)，產(chǎn)品一律使用樹脂封灌完整，在出廠前均已通過測試和檢驗，使可靠性和工作壽命得到充分保障。 3、DC-EC系列位移傳感器： 主要參數(shù)如下： 輸出：10VDC 量程：0.05, 0.125, 0.25, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 5.0, 10(英寸) 封裝：AISI400系列導磁不銹鋼 工作溫度范圍：-55℃~95℃ 精確度：0.25% 供電電源：15VDC，25mA 特點：調(diào)制電壓輸入，優(yōu)異的溫度特性，CE認證 在本課題設計中，我們設置量程為1.0 4、選用理由：DC－EC AccuSens 系列結(jié)合了單決芯片以及計算機設計的AC LVDT，性能卓越。比率輸出式單片電路，可以補償電源偏差，保證持續(xù)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。該傳感器不受輸入變化的影響，可以提供精確性高且可重復性高的測量。 具創(chuàng)新性的制造技術(shù)進一步提升了AccuSens的工作性能和成本效益。每個產(chǎn)品中使用的微型元件經(jīng)過篩選確保具有最大的穩(wěn)定性。所有組件均采用真空封裝，司以使組件承受沖擊、振動以及其它形式的機械損傷。雙重電磁屏蔽可以抗雜散電場干擾。 4.4 濃度傳感器介紹與選用 1、一氧化碳傳感器簡介： 一氧化碳傳感器屬于化學傳感器?；瘜W傳感器主要由兩部分組成：識別系統(tǒng)；傳導或轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 識別系統(tǒng)把待測物的某一化學參數(shù)（常常是濃度）與傳導系統(tǒng)連結(jié)起來。它主要具有兩種功能：選擇性地與待測物發(fā)生作用，把所測得的化學參數(shù)轉(zhuǎn)化成傳導系統(tǒng)可以產(chǎn)生響應的信號。 　　一氧化碳氣體傳感器與報警器配套使用，是報警器中的核心檢測元件，它是以定電位電解為基本原理。當一氧化碳擴散到氣體傳感器時，其輸出端產(chǎn)生電流輸出，提供給報警器中的采樣電路，起著將化學能轉(zhuǎn)化為電能的作用。當氣體濃度發(fā)生變化時，氣體傳感器的輸出電流也隨之成正比變化，經(jīng)報警器的中間電路轉(zhuǎn)換放大輸出，以驅(qū)動不同的執(zhí)行裝置，完成聲、光和電等檢測與報警功能，與相應的控制裝置一同構(gòu)成了環(huán)境檢測或監(jiān)測報警系統(tǒng)。 2、一氧化碳傳感器基本工作原理 ： 當一氧化碳氣體通過外殼上的氣孔經(jīng)透氣膜擴散到工作電極表面上時，在工作電極的催化作用下，一氧化碳氣體在工作電極上發(fā)生氧化。其化學反應式為： CO+H2O→CO2+2H++2e- 　　在工作電極上發(fā)生氧化反應產(chǎn)生的H+離子和電子，通過電解液轉(zhuǎn)移到與工作電極保持一定間隔的對電極上，與水中的氧發(fā)生還原反應。其化學反應式為：1/2O2+2H++2e-→H2O 　　因此，傳感器內(nèi)部就發(fā)生了氧化-還原的可逆反應。其化學反應式為：2CO+2O2 →2CO2 　　這個氧化-還原的可逆反應在工作電極與對電極之間始終發(fā)生著，并在電極間產(chǎn)生電位差。 　　但是由于在兩個電極上發(fā)生的反應都會使電極極化，這使得極間電位難以維持恒定，因而也限制了對一氧化碳濃度可檢測的范圍。一氧化碳傳感器廣泛使用在礦山，汽車，家庭等空氣質(zhì)量安全檢測的地方 3、一氧化碳濃度報警器技術(shù)參數(shù)： 1)工作電壓：AC220V10% 2) 使用溫度：-20℃～60℃ 3)使用濕度：≤95%RH 4)LCD液晶屏幕顯示：ppm/%LEL 5)報警系統(tǒng)：聲光報警 6)報警音量：≥75dB 7)傳輸距離：≤2000m 外形尺寸：370mm(L)305mm(W)90mm(H) 重量：≤4.5kg 4、選用理由：保證系統(tǒng)的可靠性。LCD液晶屏幕，可實：程監(jiān)控，探測器運行狀態(tài)數(shù)據(jù)可儲。 第5章 PLC在提升機系統(tǒng)中的應用 5.1 PLC概述及其系統(tǒng)組成 可編程控制器(Programmable Controller)縮寫為PC，為了于個人計算機的PC(Personal Computer)相區(qū)別，有時在PC中人為地增加了L(Logical)而寫成PLC。 自1969年第一臺可編程控制器問世以來，經(jīng)歷近40年的發(fā)展，可編程控制器已經(jīng)成為一種最重要、最普及、應用場合最多的工業(yè)控制器，可以說只有可編程控制器才是真正的工業(yè)控制計算機。初期可編程控制器只是用于邏輯控制的場合，用于代替繼電器控制盤，但是現(xiàn)在可編程控制器已經(jīng)進入包括過程控制、位置控制等場合的所有控制領域?，F(xiàn)在可編程控制器繼續(xù)保留了原來邏輯控制器的所有優(yōu)點，同時它吸收了其它控制設備(如過程儀表、計算機、集散系統(tǒng)、分散系統(tǒng)等)的優(yōu)點，在許多場合只需可編程控制器即可構(gòu)成包括邏輯控制、工程控制、數(shù)據(jù)采集及控制、匿形工作站的經(jīng)濟合算、體積小巧、設計調(diào)試方便的綜合控制系統(tǒng)。 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算數(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或輸入輸出控制各類型的機械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及有關外部設備都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設計。 圖5-1 可編程控制器結(jié)構(gòu)框圖 可編程控制器作為“藍領計算機”有著其它工業(yè)控制設備很難具備的特性： (1)高可靠性 到目前為止沒有任何一種工業(yè)控制設備可以達到可編程控制器的可靠性。隨著器件水平的提高，可編程控制器的可靠性還在繼續(xù)提高。例如三菱FX1、FX2系列平均無故障時間可達30萬小時。事實上，如果某種控制裝置可以連續(xù)運行20年以上不出問題，在當前技術(shù)更新瞬息萬變的世界上，則可以認為是永遠不會壞的裝置了。在可編程控制器使用中發(fā)生的故障，大部分是由可編程控制器外部的開關、傳感器、執(zhí)行器引起的，而不是可編程控制器本身發(fā)生的故障。 (2)編程方便，易于使用 可編程控制器采用與實際電路接線圖非常接近的梯形圖。這種圖形編程方式易懂易編。 (3)環(huán)境要求低 可編程控制器適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。 (4)與其他裝置配置聯(lián)接方便 可編程控制器的接口原則是使外部接線、電平轉(zhuǎn)換盡量少。 ①對于開關量，輸入可以是無源出點開關量或集電極開路晶體管輸出；輸出有繼電器、晶閘管、晶體管等各種不同的形式，可直接接各種不同類型的接觸器、電磁閥等。 ②對于模擬量，只要模擬信號電平在一定的范圍內(nèi)(通常為10V或20mA)，就可以按要求自由設置轉(zhuǎn)換特性，而不需另加電平轉(zhuǎn)換。另外還有運用熱電偶直接輸入的A／D轉(zhuǎn)換器等，此時就連放大器、冷端補償也不需要。 ③對于各種顯示、音響輸出更是以最方便的形式提供接口，大量的問題都在可編程控制器內(nèi)部解決了。 ④對于數(shù)據(jù)通訊，只需同軸電纜和普通RS232或RS422接口即可，不必由用戶來考慮波特率及通訊規(guī)程等具體問題。 5.2 本系統(tǒng)中PLC的選型及特點 1、三菱FX系列PLC簡介 三菱FX系列是由電源、CPU、存儲器和輸入輸出器件組成的單元型可編程控制器。而且，AC電源、DC輸入型的內(nèi)裝DC24V電源可作為傳感器的輔助電源?；締卧捎靡子诰S修的裝卸端予臺。標準型內(nèi)裝8K步有備用電池的RAM存儲器。另外，若采用可選的存儲卡盒，最大可擴展到16K步。FX2N內(nèi)含計時功能，可以進行時間控制。FX2N系列是PLC FX家族中最先進的系列。 FX2N系列具有如下優(yōu)點：最大范圍的包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為提升機的自動 化控制提供最大的靈活性和控制能力。 圖5-2 FX2N系列PLC的硬件 FX2N系列具有較高的擴展能力以及高水平的性能表現(xiàn)在以下幾點： (1)靈活的配置 (2)高速運算 (3)突出的寄存器容量 (4)豐富的元件資源 FX2N系列PLC內(nèi)設實時時鐘，使用標準型號實時時鐘可滿足對時間靈敏的應用要求；增加了過程控制，可使用FX2N PID指令或易于使用的FX2N-2LC溫控模塊；網(wǎng)絡能力強，完全充足的網(wǎng)絡模塊式數(shù)據(jù)通信容易實現(xiàn)；具有很強的數(shù)學指令集，使用32位處理、浮點數(shù)、方根和三角幾何指令滿足數(shù)學功能要求很高的情況；使用DIN導軌或便利的安轉(zhuǎn)孔直接安裝表盤，易于安裝；基于Windows的GX—Developer或FX／PCS-Win軟件能快速、容易的開發(fā)程序；方便直觀的操作員界面，從一條完整的線路或操作員界面來選擇數(shù)據(jù)編輯和顯示；為大量實際應用而開發(fā)的特殊功能，以滿足不同的需求——模擬I／O，高數(shù)計數(shù)器等。 PLC在提升機電控系統(tǒng)中的運行是穩(wěn)定可靠的，這一技術(shù)值得大力推廣。考慮到礦井提升機工作性質(zhì)和環(huán)境的特殊性，在具體應用時應注意以下問題： (1)抗干擾性 由于礦井提升機系統(tǒng)工作在電磁干擾較嚴重的環(huán)境中，為保證設備工作正常，選型時應特別注意PLC的電磁兼容性指標。同時最主要部件采用導電、導磁性性能良好的材料進行屏蔽， 以防有外界干擾。 (2)采用冗余結(jié)構(gòu) 根據(jù)對元件和系統(tǒng)的事故率分析以及對PLC主機工作可靠性的分析，在影響由PLC構(gòu)成的制系統(tǒng)正常工作的原因中，PLC本身輸入輸出接口處的故障等，都是重要因素。為保證提升機運行安全可靠，應發(fā)展容錯技術(shù)，在安全、監(jiān)視、制動等系統(tǒng)中，采用有高度安全可靠性能的冗余結(jié)構(gòu)形式，一旦發(fā)生故障，備用裝置可以立即投入運行。 (3)采用模塊式結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)有助于在故障情況下修復。因為一旦查出某一段模塊出現(xiàn)故障，就能迅速更換，使系統(tǒng)恢復正常. 2、FX2N—48MR-D可編程控制器的型號格式含義 1） 48表示輸入輸出總點數(shù)，范圍從4道256. 2） M表示單元類型：M為基本單元. 3） R表示輸出形式：R為繼電器輸出. 4） D表示特殊品種的區(qū)別：D為直流電源24V. FX2N系列擴展單元 FX2N系列擴展單元 型號 輸入點數(shù) 輸出點數(shù) 擴展模塊可用點數(shù) 繼電器輸出 FX2N-32ER 16 16 24-32 FX2N-48ER 24 24 48-64 表5-2 FX2N系列擴展單元 5.3 控制系統(tǒng)的I／0統(tǒng)計 為提高系統(tǒng)可靠性，PLC的輸入輸出信號均采用一定的信號隔離方式：輸入信號，開關量信號通過繼電器隔離分配，電平信號通過信號分配板隔離分配；輸出信號，通過中間繼電器轉(zhuǎn)接來控制執(zhí)行對象。 在設計時需統(tǒng)計I／O的總量，包括開關量和模擬量，以確定選用PLC的模塊數(shù)量以及型號。通過系統(tǒng)綜合考慮，本系統(tǒng)選擇三菱FX2N系列可編程控制器，PLC為兩套相同的設備，分別作為主備控制單元。 在組織Fx，系列時，須考慮到以下幾點 (1)輸入輸出總電數(shù)控制在256點以內(nèi)。 (2)電源容量，基本單元內(nèi)部裝有電源，對擴展模塊供給DC24V電源，對特殊模塊供給DC5V電源。因此擴展單元和特殊模塊的耗電量應控制在基本單元及擴展單元的電源容量范圍之內(nèi)。 在提升機的控制過程中對速度和行程要求嚴格，所以在PLC的配置上除了要用到FX2N中自帶的計數(shù)單元，還需要選用高速計數(shù)模塊FX2N—IHC。FX2N—IHC模塊是2相50Hz的高速計數(shù)器。它是FX2N，F(xiàn)X2NC系列PLC的一個特殊功能模塊。 確定PLC選型方案后，主控系統(tǒng)的組織圖。兩套相同設備的PLC與上位機組成提升機的控制系統(tǒng)，采用RS485通訊模塊實現(xiàn)下位機與上位機的通訊。 第 16 頁 共 30 頁 第6章 提升機控制程序設計及應用 6.1 程序設計與思路 本課題設計思路是從減少人工操作，保障人身安全提高工作效率，為企業(yè)取得最大利益的基礎上展開的。 本課題實際是將煤礦中的煤料通過礦車從礦井拉到地面的一個過程，此過程通過電動機的轉(zhuǎn)動拉動礦車，并設置礦車有三節(jié)車廂。完成空礦車回井下裝料，重車回井上卸料以及緊急逃生。保證正常的工作以及井底工人的安全。課題設計的基本參數(shù)設置如下： 電機功率55kW，卷筒直徑1200mm，減速器減速比24︰1，最高運行速度2.5m/s，鋼絲繩長度為120m。由于控制工藝比較復雜，本程序采用主子程序模塊化順序結(jié)構(gòu)進行編程，按事先輸入的控制程序?qū)崿F(xiàn)自動控制，系統(tǒng)編程靈活，修改程序方便，僅需修改子程序梯形圖程序就可改變控制功能，便于現(xiàn)場維護管理，使提升機運行安全性和可靠性得到了大幅度提高。 6.2 PLC外圍硬件接線圖 圖5-1 PLC外圍硬件接線圖 6.3 I/O地址分配表 輸入元件 符號 輸入地址 輸出元件 輸出地址 礦車向上運動啟動按鈕 SB0 X0 貨車向上運動（正轉(zhuǎn)） Y0 井口信號按鈕 SB1 X1 貨車向下運動（反轉(zhuǎn)） Y1 井底信號按鈕 SB2 X2 中速 Y2 礦車向下運動啟動按鈕 SB3 X3 中速指示燈 Y3 井底裝料位置檢測傳感器1 X4 井口處減速 Y4 井口卸料位置檢測傳感器2 X5 減速指示燈 Y5 一號車廂壓力檢測傳感器1 X6 低速運行 Y6 二號車廂壓力檢測傳感器2 X7 低速爬行指示燈 Y7 三號車廂壓力檢測傳感器3 X10 井底綠色指示燈 Y10 一號車廂安全脫離按鈕 SB4 X11 井底紅色指示燈 Y11 二號車廂安全脫離按鈕 SB5 X12 井口綠色指示燈 Y12 三號車廂安全脫離按鈕 SB6 X13 井口紅色指示燈 Y13 中速處位置檢測傳感器3 X14 一號車廂 Y14 減速處位置檢測傳感器4 X15 二號車廂 Y15 低速處位置檢測傳感器5 X16 三號車廂 Y16 CO濃度檢測傳感器 X17 一、二車廂脫扣 Y17 井上車道上限位開關 SQ1 X20 二、三車廂脫扣 Y20 井下車道下限位開關 SQ2 X21 井底黃色報警指示燈 Y21 總停止 SB7 X22 CO濃度蜂鳴器報警 Y22 井上黃色報警指示燈 Y23 裝料電機 Y25 卸料電機 Y26 繼電器輸出 Y30 圖5-3 提升機地址分配表 6.4 PLC控制提升機流程圖 圖6-4 PLC控制提升機流程圖 使用模塊狀可以更好的體現(xiàn)提升機工作的流程，使工作更加清晰與效率。PLC軟件結(jié)構(gòu)的是根據(jù)提升機工藝和控制要求，將控制任務和過程分解為許多子過程和子任務。再對各個子過程和子任務進行模塊設計、功能說明，形成一個模塊化的程序結(jié)構(gòu)。 6.5 提升機基本工作過程概述 系統(tǒng)上電，M8002得電一瞬間使S0得電，井口工作人員給井底人員信號即按下SB1，井底紅色指示燈Y11亮。井底工作人員收到信號給井口人員信號SB2即井口紅色指示燈Y13亮,此操作確保工作之前無行車。此后井口工人按下貨車向下運動啟動按鈕SB3. 電動機反轉(zhuǎn)。對應礦車以運行到井底。（公式：V=WR,W=2*3.14/R即v=2m/s）到達井底準確位置通過位置檢測傳感器1檢測.到達準確位置，位置檢測傳感器檢測到對應井底綠色指示燈Y10亮，對應井口得到信號井口綠色指示燈Y12亮。延時2S后，開始自動裝料，礦車三節(jié)車廂裝有壓力檢測傳感器，先裝一號車廂，當達到設定的壓力范圍（注：壓力范圍設置），裝料機車停止裝車，移動3S向二號車廂裝料，當二號車廂壓力檢測傳感器,同樣達到壓力范圍，裝料機車停止裝車，移動3S向三號車廂裝料，當三號車廂壓力檢測傳感器。同樣達到壓力范圍。井底工人再按下貨車（滿）向上運動按鈕SB0，貨車向上運動，電動機正轉(zhuǎn)，礦車以(V=WR,W=2*3.14/R)即v=1m/s速度向井口運行，對應輸出中速運行指示燈。距離井口20米時，礦車減速，（v=0.785m/s）對應輸出減速運行指示燈，減速到距卸料位置10米低速爬行停止(低速爬行v=0.5m/s)，到達井口準確位置通過井口位置檢測傳感器2檢測，到達準確位置，礦車三節(jié)車廂同時卸料，卸料采用中間繼電器，繼電器得電，設置卸料用時2分鐘，開始卸料。卸料完畢2S后，礦車空車下行，重復上述動作，循環(huán)結(jié)束. 在整個過程中貨車運行在任何時候，都可以按下總停，貨車停止。（見附錄） 系統(tǒng)設置緊急逃生功能，簡述如下： 確保行車安全，當出現(xiàn)報警不管是重車還是空車，礦車一律回到井底，碰到井底車道限位開關停止，工人上車逃生。三節(jié)車廂設置安全脫離按鈕SB4.SB5.SB6，當一氧化碳濃度超標,井下工人可以跳上礦車，按下第一節(jié)車廂按鈕SB4，對應一、二車廂之間脫離，第一節(jié)車廂向井上運行，按下第二節(jié)車廂按鈕SB5，對應二、三車廂之間脫離，第二節(jié)車廂向井上運行各節(jié)車廂開始向井上動作，按下第三節(jié)車廂按鈕SB6，第三節(jié)車廂向井上運行。當?shù)V車到達井上碰到井上車道限位開關礦車停止，工人安全脫離危險。井底安裝了蜂鳴器，對應是蜂鳴器報警的檢測傳感器裝置。同時井上與井底安裝報警指示燈，用來提示工人危險出現(xiàn)，馬上逃生。做到安全可靠。 6.6 系統(tǒng)抗干擾措施 可編程控制器的主要應用場合是工業(yè)現(xiàn)場，工作環(huán)境中各種干擾對系統(tǒng)設備的正常運行存在著嚴重的影響。所以在本系統(tǒng)中也不例外，有必要考慮系統(tǒng)的抗干擾措施。 抗干擾的主要措施有： （1）數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用芯線也要一端接地，這樣可擴大屏蔽作用，并抑制芯線間干擾。必要時可采用帶有屏蔽層的輸入和輸出信號電纜。 （2）信號回路匯線接，輸入信號電纜、輸出信號電纜和電力電纜都要分開敷設，不能扎在一起，信號電纜接線端子均安裝在柜體下側(cè)。 （3）所有機柜、操作臺等均需保護接地，臺柜內(nèi)需有獨立的PLC直流地、機殼安全地、電纜屏蔽地接地端子，與結(jié)構(gòu)內(nèi)部未接地電路板在電氣上隔離。電源柜、動力柜、交頻柜進線方式均為：下進下出。 （4）引至PLC柜的電纜要盡量遠離那些會產(chǎn)生電磁干擾的裝置。 （5）同一電平等級的信號才能用一條多芯電纜傳輸。因此對數(shù)字信號和模擬信號，在任何情況下，都必須分開電纜迸行傳輸。低電平信號線應與其它信號線分開。盡量縮短模擬量加信號線的長度，并采用雙芯屏蔽線作為信號線. （6）當系統(tǒng)出現(xiàn)斷電抱閘，在行車軌道上設置鎖道裝置，以保證礦車停在剛剛運行到的地方，防止礦車下滑。確保井下工人的安全。 致 謝 在本文即將完成之際，謹向所有給予我關心、支持和幫助的老師和同學們致以深深的謝意。 首先，感謝我的導師楊漾老師，他嚴謹務實的學術(shù)作風和孜孜不倦的求學精神激勵并培養(yǎng)了我實事求是、認真踏實的學習態(tài)度，并使我懂得作為一個學者應具備的品德和修養(yǎng)。這些，將使我受益終身。 感謝我的同學們，對我的幫助和鼓勵，他們勤奮好學、樂于助人的精神，使我難以忘懷。 第 23 頁 共 30 頁 參考文獻 [1] 滿永奎，韓安榮，吳成東．《通用變頻器及應用》．北京：機械工業(yè)出版社，2002． [2] 吳忠智，黃立培．《調(diào)速用變頻器及配套設備選用指南》．北京：機械工業(yè)出版社，1999． [3] 王紅．《可編程控制器使用教程》．北京：電子工業(yè)出版社，2003． [4] 胡學林．《可編程序控制器教程基礎篇》．北京：電子工業(yè)出版社，2003． [5] 張桂香．《電氣控制與PLC應用》．北京：化學工業(yè)出版社，2003． [6] 殷洪義．《可編程控制器選擇設計與維護》．北京：機械工業(yè)出版社，2003． [7] 余雷聲．《電氣控制與PLC應用》．北京：機