PLC控制的变频调速毕业设计方案论文

a —各阶段的加速度、减速度值 ,m/s2。 当 a =0 时 , F = Fc,匀速运行。 a >0 时 , F > Fc,加速运行。 a <0 时 , F < Fc,减速运行。

根据以上分析 , F = f（t） 的力图见图2.3。

2.4矿井提升机对电气控制系统的要求

提升机控制系统方案的选用应满足生产工艺的要求，即满足各种可能出现的运行速度图和力图。所以需要先来分析提升机电控系统的静、动态特性。

提升机的电气传动系统的给定速度，=f(t)如图2.4所示，根据动力学方程式

TTd?Te?Tl?n*?

375式中Te—电动机电动力矩。

Tl—传动系统的静阻转矩。

Tn—传动系统的飞轮力矩，Tn?4gJ，其中J为转性惯量

（kg*m2），g是重力加速度（m/s2）；

Td—传动系统的动态转矩（N*m）； ?—加速度；

可以得出按给定速度图所需转矩Te=f(t)的特性，从而可以得到拖动系统所需的力F=f(t)，如图2.4所示。

提升机的负载静力凡，决定于提升机辊筒承受的静张力差，在双罐笼的平衡提升系统中，力凡也就是提升物体的净载重。由于提升系统的负载为位势负载，所以静力凡的作用方向始终是提升重物的重力方向，而与系统的运动状态和方向无关。因此在电动机不带电时，为了使重的罐笼处于静止状态(便于罐笼的装卸载)，对辊筒必须施加机械闸。

从图2.4可以看出，要使提升机按照给定的速度图运行，电动力矩双可能为正，也可能为负。这意味着电动机不仅要工作在电动状态，还应能工作在制动状态。由于不同的负载，不同的提升机运行阶段，电动机的运行状态也各不相同。图2.5表示出了平衡提升系统的四种不同的运行状态。

(l)重物上提，静载量较大(Fd3?FL)。其给定速度图与力图如图2.5(a)所示

在加速段Fd1?Tndn*?0(FL?0) 375dt其中Fd1为加速力矩与匀速力矩之差

图2.4 提升机传动系统给定速度图、力图

加速力矩为：F1?FL?Fd1?0 在匀速段，匀速力矩为：F2?FL?0

在减速段，Fd3?0，但|Fd3|

根据此力图可知，电动机在各段均工作在正向电动状态。

(2)重物上提，静载量较小(Fd3?FL)。其给定速度图和力图如图2.5（b）所示

在加速段，加速力矩：F1?FL?Fd1?0 在匀速段，匀速力矩：F2?F1?0

在减速段，减速力矩：Fd3?0,但|Fd3|?FL，所以|Fd3|=|FL?Fd3|<0

在爬行段，爬行力矩：F4?FL?0

根据力图可知，电动机在加速段和等速段，工作在正向电动状态。在减速段，工作在正向制动状态。在爬行段，又工作在正向电动状态。也就是说，在整个提升过程中，电动机的运行状态应切换两次。

图2.5 在不同负载下的给定速度图和力图

（3）重物下放，静载量较小（Fd1?FL）。其给定速度图与力图如图2.5（c）所示

在加速段：Fd1?0,FL?0,Fd1?|FL|

F1?FL?Fd1?0

在匀速段：F2?F1?0

在减速段：|Fd3|=|FL?Fd3|<0，Fd3<0 在爬行段：F4?FL?0

根据力图可知，电动机在加速阶段，工作在正向电动状态；在匀速、减速和爬行阶段均工作在正向制动状态。

(4)重物下放，且静载量较大（Fd1?FL）。其给定的速度图和力图如图2.5（d）所示

在加速段：Fd1?0,FL?0,Fd1?|FL|

F1?Fd1?FL?0

在等速、减速和爬行段，F均为负。根据力图可知，电动机在整个提升过程中始终工作在正向制动状态。

要使提升机按给定速度图运行，电气传动系统应能根据负载的变化而自动的工作在电动或制动状态，也就是说要求电气传动系统能满足四象限运行。 综合以上提升机的运行特点以及矿山生产固有的特点，提升机工艺对提升机电控系统的要求如下：

1)加(减)速度符合国家有关安全生产规程的规定。提升人员时，加速度

a?0.75m/s2，升降物料时，加速度a?1.2m/s2。另外不得超过提升机的减速

器所允许的动力矩。

2)具有良好的调速性能。要求速度平稳，调速方便，调速范围大，能满足各种运行方式及提升阶段(如加速、减速、等速、爬行等)稳定运行的要求。

3)有较好的起动性能。提升机不同于其他机械，不可能待系统运转后再装加物料，因此，必须能重载启动，有较高的过载能力。

4)特性曲线要硬。要保证负载变化时，提升速度基本上不受影响，防止负载不同时速降过大，影响系统正常工作(当然，当负载超过一定的限度时，还要求系统能有效的自我保护。迅速安全制动停车，即所谓要具备挖土机机械特性)。

5)工作方式转换容易。要能够方便的进行自动、半自动、手动、验绳、调绳等工作方式的转换，操作方便，控制灵活，不至于因工作方式的转换影响正常生产。

6)采用新技术和节能设备，易于实现自动化控制和提高整个系统的工作效率。具备必要的连锁和安全保护环节，确保系统安全运行。尽量节约能源和降低运转费用。

第三章：可编程控制器简介

可编程控制器是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置。它面向控制过程、面向用户、适应工业环境、操作方便、可靠性高，成为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。PLC控制技术代表着当前程序控制的先进水平，PLC装置已成为自动化系统的基本装置。

3.1 PLC的基本特点

PLC的诞生给工业控制带来革命性的飞跃,与传统的继电器控制相比有着突出的特点.

第一,灵活性、通用性强。继电器控制系统如果工艺要求稍有变化,控制电路必须随之作相应的变动,所有布线和控制柜极有可能重新设计,耗时且费力然而是利用存储在机内的程序实现各种控制功能的。因此当工艺过程改变时,只需修改程序即可,外部接线改动极小,甚至可以不必改动,其灵活性和通用性是继电器控制电路无法比拟的。

第二,可靠性高,抗干扰能力强\继电器控制系统中,由于器件的老化、脱焊、触点的抖动以及触点电弧等现象是不可避免的,大大降低了系统的可靠性。而在控制系统中,大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的,加之在硬件和软件方面都采取了强有力的措施,使产品具有极高的可靠性和抗干扰能力可以直接安装在工业现场稳定地工作。

PLC在硬件方面采取电磁屏蔽、光电隔离、多级滤波等措施在软件方面采取警戒时钟、故障诊断、自动恢复等措施,并利用后备电池对程序和数据进行保护,