可编程计算机控制原理及应用

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1、成绩评阅人中国矿业大学工程硕士专业课（课外考核）作业封面学号：GS13060044姓名：司冠楠工程领域：电气工程课程名称：可编程计算机控制原理及应用任课教师：夏晨阳任课教师规定截止交作业时间：2015年6月19日工程硕士研究生交作业时间：2015年6月5日注意事项如果老师以课外作业形式考核，如写读书报告或小论文，必须严格按照老师规定的时间上交作业，以便老师评定成绩。作业前面必须订上此封面。由于工程硕士无论什么原因不按规定时间上交作业，晚交作业不予评阅，作业作废，请随下一年级重修。研究生院培养管理办公室印制XVXV基于PLC的矿井提升机变频调速控制系统设

2、计矿井提升机是各种厂矿生产的重要设备。提升机的安全、可靠、有效、高速运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，以及操作者的人为过失和对行程监测研究的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。将变频调速技术应用于矿井提升机是矿井提升机电气传动系统的发展方向。随着变频调速技术的发展，交-直-交电压型变频调速技术已开始

3、在矿井提升机改造中应用。变频器的调速控制可以实现提升机的恒加速和恒减速控制，消除了转子串电阻造成的能耗，具有十分明显的节能效果。变频器调速控制电路简单，克服了接触器、电阻器、绕线电机电刷等容易损坏的缺点，降低了故障和事故的发生。提升机电气控制系统要求及组成基于PLC控制的矿井提升机变频调速控制系统由动力装置、变频调速系统、操作台、监控系统组成，各部分功能如下：动力装置，变频调速，操作台，监控系统，信号控制。XV图2-2变频调速控制系统图交-直-交PWM变频器主回路简介XV常用的交-直-交PWM变频器主回路结构如图2-3所示，左边是不可控整流桥，将三相交

4、流电整流成电压恒定的直流电压，右边是逆变器，将直流电压变换为频率与电压均可调的交流电，中间的滤波环节是为了减小直流电压脉动而设置的。这种回路只有一套可控功率级，具有结构简单、控制方便的优点，采用脉宽调制的方法，输出谐波分量小，缺点是电动机工作在回馈制动状态时能量不能回馈至电网，造成直流侧电压上升，称做泵升电压。图2-3交-直-交PWM变频器主回路结构图图2-4带制动电阻的交-直-交PWM变频器主回路结构图变频器的选型6SE70系列变频器是具有多种可供选择接线方式的设备：有将整流部分与逆变部分装于一体的变频器、用于变频器的制动电阻和制动单元、单独的整流单

5、元、整流回馈单元和单独的逆变器。制动运行的方式：对于不经常制动的设备可以选择变频器+制动单元+制动电阻的方式；6SE70系列变XV频器具有多种控制方式：可以设定为VVVF控制、开环矢量控制、闭环矢量控制中的一种。闭环矢量控制的性能最好，必须接入测速装置。6SE70系列变频器的所有设备均有故障自诊断功能。6SE70装置本身提供了多种可靠有效的故障保护措施。同时也提供了简单实用的故障查询手段，装置可以记录同时发生的多个故障，并可以保存最近8次所发生过的故障代码。变频器外部电路设计变频器可以输出频率可调的交流电源，在变频器的控制输入回路中接入频率设定电路，本

6、系统中通过PLC输出电压信号(0～12V)来控制变频器的频率。另外在变频器的外围加设有声光报警输出口及制动单元，能够实现变频器故障报警和安全制动，更有效的对控制系统进行安全保护，变频器外部电路如图2-5所示。图2-5变频器外部主电路XVPLC硬件设计PLC简介国际电工委员会（IEC）对可编程序控制器作了如下的定义：“可编程序控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序

7、控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。具有其他工业设备难以具备的特点：PLC具有以下特点：(1)可靠性高。在I/O环节，PLC采用了光电隔离、滤波的多种措施。系统程序和大部分的用户程序都采用E2PROM存储，一般PLC的平均无故障工作时间可达几万小时以上。(2)控制功能强。PLC所采用的CPU一般是具有较强位处理功能的位处理机，为了增强其复杂控制功能和联网通信等管理功能，可以采用双CPU的运行方式，使其功能得到极大的加强。(3)编程方便易学。第一编程语言(梯形图)是一种图形编程语言，与多年来工业现场使用的电

8、器控制图非常相似，理解方式也相同，非常适合现场人员学习。(4)模块化结构，扩展能力强。根据现场