1、<p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　第一章 緒論3</b></p><p>

2、　　第二章 設計思路3</p><p>　　2.1 設計的意義3</p><p>　　2.2 提升系統原始資料4</p><p>　　2.3工作流程圖5</p><p>　　2.4 工作過程11</p><p>　　第三章 系統設計12</p><p>　　3.1 松下PLC編程軟件

3、的基本使用流程圖12</p><p>　　3.2 FP1的產品及性能簡介13</p><p>　　第四章 電子數碼顯示部分簡介13</p><p>　　4.1 4511芯片介紹14</p><p>　　4.2 4518芯片介紹15</p><p>　　4.3 4N26芯片介紹17</p>&l

4、t;p>　　4.4 1413芯片介紹17</p><p>　　第五章 操作說明19</p><p>　　第六章 結束語20</p><p><b>　　致謝21</b></p><p><b>　　附錄122</b></p><p><b>　　附錄

5、223</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　計算機控制技術和網絡技術在煤炭行業(yè)也得到了迅猛的發(fā)展。如選煤廠微機自動化系統、礦山電網綜合自動化系統、主井絞車自動控制系統、井下主煤流膠帶控制系統以及工作面綜合監(jiān)測系統等，這些控制系統都在不同的應用領域改變著傳統煤炭行業(yè)技術和產業(yè)結構，它們極大地提高了煤炭的產量，提高了煤炭

6、生產的安全性，提高了企業(yè)的自動化和管理水平。</p><p>　　隨著計算機可靠性的提高，價格的大幅度下降，出現了數字調節(jié)器、可編程控制器(PLC)以 及由多個計算機遞階構成的集中、分散相結合的集散控制系統。 測量變送儀表一般為模擬儀表，因而它是一種模擬、數字混合系統。這種系統在功能、性能上較模擬儀表、集中式數字控制系統有了很大進步，可在此基礎上實現裝置級、車間級的優(yōu)化控制。由于PLC可編程控制器可靠性高，應用極

7、為方便,已成為當今應用場合最為廣泛的工業(yè)控制裝置，成為機電控制不可缺少的核心控制部件，隨著工業(yè)生產自動化程度要求的不斷提高，更加可靠的可編程控制器(PLC)已應用到煤炭行業(yè)的各個系統中，根據PLC的外圍設備少，站地面積小、維護量小、安全程度高、易于實現自動化的特點，結合該礦實際，決定選用PLC為核心的控制體統對該井提升信號系統進行改造。</p><p>　　本設計分六章：第一章 緒論；第二章 設計思路；第三章 系

8、統設計；第四章 電子數碼顯示部分簡介；第五章 操作說明；第六章 結束語。</p><p>　　關鍵詞：可編程控制器、PLC、礦井提升系統</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Computer control technology and network technology in the coal indu

9、stry has also been rapid development. Computer automation systems, such as coal preparation plant, mining integrated automation system network, the main winch control system, the main underground coal flow control s

10、ystem and the tape face comprehensive monitoring system, these control systems are changing in different areas of application of traditional coal industry technology and industry structure, which greatly improved co

11、al </p><p>　　With the improved reliability of the computer, the price dropped significantly, there has been digital regulator, programmable logic controller (PLC) and the hierarchical form by a number of com

12、puters the concentration of the dispersed phase with the distributed control system. Analog transmission instruments measuring instruments generally, so it is an analog, digital mixing system. This system funct

13、ion, performance than analog gauges, centralized digital control systems have made great progres</p><p>　　The design of six chapters: The first chapter; Chapter II design ideas; Chapter III system design; Pa

14、rt IV Introduction to electronic digital display; Chapter instructions; VI concluding remarks. </p><p>　　Keywords: programmable logic controller, PLC, mine hoist system </p><p><b&g

15、t;　　第一章 緒論</b></p><p>　　平煤集團十三礦位于平頂山市東北17公里襄、郟兩縣交界處，始建于1993年,是平煤集團大型骨干礦井之一。十三礦是國家"九五"重點建設項目，也是平煤集團近20年來唯一開工建設的大型礦井。礦區(qū)地跨襄、郟兩縣,公路、鐵路四通八達，交通便利。1993年12月開工建設，2002年5月驗收投產，現有在冊職工 2080人，專業(yè)技術人員227人，高、

16、中級職稱人員91人，十三礦集原煤生產、洗選加工、矸石發(fā)電為一體，年設計生產、入洗原煤180萬噸,年發(fā)電能力2×5萬KW。礦井總投資16.5億元,井田面積45平方公里, 工業(yè)儲量32566萬噸,可采儲量17459 萬噸，服務年限74．6年,主要可采煤層為己組煤,平均厚5.8米，煤種為貧瘦煤。該煤種是平煤集團的一個新煤種，適合電力、冶金、煉焦、精煤洗選等行業(yè)的工業(yè)用煤，深受廣大用戶的歡迎和好評。企業(yè)北靠玉帶汝河，南眺紫云書院，東鄰

17、許南公路，專用鐵路直通礦區(qū)，地理位置優(yōu)越，交通快捷方便，礦區(qū)環(huán)境優(yōu)美，管理嚴格規(guī)范。</p><p><b>　　第二章 設計思路</b></p><p><b>　　2.1 設計的意義</b></p><p>　　隨著科技的發(fā)展，人們的日用需求量越來越大。21世紀能源結構將發(fā)生巨大變化，煤炭在能源結構中的比例將會下降，我

18、國也不例外。但是，由于我國石油、天然氣的儲量有限，煤炭的主導地位在短時間內不會有根本的改變。據有關部門預測，到2010年我國需要煤13．4億t。</p><p>　　20世紀90年代，我國已成為世界第一大產煤國，我國煤炭資源豐富，勞動力廉價，本應在國際市場競爭中占有優(yōu)勢，但由于技術、管理、體制等原因，大多數煤礦的勞動力效率低下。1998年我國原有統配煤礦的平均全員效率僅為美國的1．6％，澳大利亞的1．78％；工人

19、年工資僅為美國的2％，澳大利亞的1．15％，工資差別如此之大，但噸煤勞動成本還是超過了美國。目前，煤炭企業(yè)已難以盈利，甚至虧損，如不盡快改變這種狀態(tài)，入世后國外優(yōu)質廉價煤炭可能涌入我國，我國煤炭企業(yè)的前景將不容樂觀。</p><p>　　我國未來煤炭企業(yè)的出路在哪里?從先進采煤國和我國神華、兗州等礦區(qū)“九五”的發(fā)展經驗，以及其它傳統產業(yè)發(fā)展的經驗得到的結論是：用高新技術改造傳統的煤炭工業(yè)。</p>

20、<p>　　例如，美國和澳大利亞80年代以來引進長壁開采技術，在工作面采用大功率電牽引采煤機、電液控制的液壓支架和具有軟啟動功能的刮板輸送機；主煤皮帶式運輸采用變頻調速、CS T機械及電氣調速裝置，計算機和各種保護傳感器組成的集中控制系統；提升機采用全數字化直流或交-交變頻提升機等等。上述這些采用電力電子、自動化、計算機、信息技術、 網絡技術的機電一體化設備，使綜采效益達到前所未有的水平，成為世界上煤炭工業(yè)效益最好的國家，煤

21、礦安全也名列世界的前茅。上述例子都說明采用高新技術改造傳統煤炭工業(yè)，不僅在市場競爭中將處于優(yōu)勢地位，煤礦安全也得到很大提高，達到世界先進采煤國的水平。應用高新技術改造傳統煤炭企業(yè)還可以提高企業(yè)現代管理水平，改變煤炭工業(yè)的形象。</p><p>　　2.2 提升系統原始資料</p><p>　　平煤集團十三礦主井絞車系JKMD—4×4（Ⅲ）E落地式多繩摩擦輪提升機，直接傳動，最大提

22、升速度9.6m/s，提升高度721.6m，由直流電動機拖動。直流電動機采用ZKTD285/75型、2500KW、900V、3122A、45.84r/min、他勵、勵磁電壓110/55V、勵磁電流248.8/497.6A、勵磁功率27.4KW。電氣控制采用全數字控制磁場換向SCR—D系統，可實現無級調速，具有較好的運行特性，能實現高效運行?？刂葡到y分全自動、半自動、手動、驗繩操作。調節(jié)系統采用德國進口原裝6RA23全數字調節(jié)器。操作系統采

23、用美國進口原裝GE90—30可編程序控制器。因種種原因需要GE90—30退出運行時，經操作轉換開關可使提升機在GE90—30退出的事故狀態(tài)下轉入繼電器方式簡易開車。此外，當整流柜或變壓器一組發(fā)生事故時，通過方式轉換柜，可將其脫離系統，提升機可在降低功率下滿載半速運行。</p><p>　　礦副井信號系統從建井處接管過來時，井上下聯系信號都是靠燈泡和電鈴來實現的，在信號系統與主控系統沒有相應的閉鎖及聯鎖的情況下，經

24、常出現打錯點和拉錯方向的事故。由PLC控制的信號系統，成功地完成了信號系統與主電控系統的閉鎖及聯鎖，實現了以下功能：</p><p>　　1、井上下信號必須一致方可開車。</p><p>　　2、井下信號只能通過井上信號才能傳至絞車房，不能直接傳至絞車房。</p><p>　　3、事故停車點，由井上、下直接傳至絞車房，停止絞車運行。</p><p

25、>　　4、打正向點只能開正向車，而不能開反向車，反之亦然，即實現了方向閉鎖功能。</p><p>　　5、打慢點只能開慢車，而不能開快車，速度可控制在1m/s以下，即實現了快慢連鎖功能。</p><p><b>　　2.3工作流程圖</b></p><p>　　具體打點次數示表4--1：</p><p><b

26、>　　表 4--1</b></p><p>　　SR左移移位指令（Shift register）</p><p>　　SR是左移移位指令，其書寫格式見PLC圖4-1。</p><p>　　PLC圖 4-1</p><p><b>　　具體說明如下：</b></p><p>　

27、　1、該指令的移位對象只限于內部寄存器WR，它可以指定WR中任意一個作為移位寄存器使用。</p><p>　　2、IN端為數據輸入端。該端接通，移位輸入的是“1”；該端斷開。移位輸入的是“0”。</p><p>　　3、CP端是移位脈沖輸入端。該端每接通一次（上升沿有效），指定寄存器的內容左移1bit。</p><p>　　4、R端是復位端。該端一旦接通，指定寄存器

28、的內容全部清零，且移位動作停止。R端比CP端優(yōu)先權高。</p><p>　　這套信號系統與主控系統的閉鎖及聯鎖功能由PLC控制，通過繼電器執(zhí)行這種閉鎖及連鎖功能，其原理圖如下圖4--2：</p><p>　　Z1、Z2接點串入主電路反向給定回路</p><p>　　Z3、Z4接點串入主電路正向給定回路</p><p>　　Z5、Z6接點串入主

29、電路快點開車給定回路</p><p>　　Z7、Z8接點串入主電路反向給定回路</p><p>　　工作原理圖 4--2</p><p><b>　　梯形圖如下：</b></p><p><b>　　I/O分配表：</b></p><p><b>　　X1：井下打

30、點</b></p><p><b>　　X2：井下停點</b></p><p><b>　　X3：井上打點</b></p><p><b>　　X4：井上停點 </b></p><p>　　Y0：為正快（快上）</p><p>　　Y1：為正

31、慢（慢上）</p><p>　　Y2：為反快（快下）</p><p>　　Y3：為反慢（慢下）</p><p><b>　　Y4：下井電鈴</b></p><p><b>　　Y5：上井電鈴</b></p><p><b>　　Y6：車房電鈴</b>&l

32、t;/p><p><b>　　Y7：紅燈指示</b></p><p><b>　　Y8：下井顯示置位</b></p><p><b>　　Y9：上井顯示置位</b></p><p><b>　　YA：下井顯示復位</b></p><p>

33、;<b>　　YB：上井顯示復位</b></p><p><b>　　中間繼電器： </b></p><p>　　R24：下井移位復位</p><p>　　R25：上井移位復位 </p><p><b>　　2.4 工作過程</b></p><p>　　

34、1、當需要“快上”時，下井口先打點（即顯示“2”），此時X1動作2次，移位寄存器左移2位R1閉合，接通內部繼電器R20，X1由于接通觸發(fā)Y8“2”次，接通外部電路在數碼管上顯示“２”；同時上井口、下井口電鈴打鈴２次；上井口接到打點信號后，開始打點。X3為上井口打點器，同時打點“２”，左移指令SR WR1也向左移２位，觸點R11接通，此時Y0接通，電機做“正上”快速運動；同時由于Y0互鎖，指示電路Y7接通，紅色指示燈亮。上井口打點時，Y4

35、、Y5、Y6繼電器接通，下井口、上井口、絞車房電鈴響，打幾次點，響幾次鈴，此時Y9也接通，觸發(fā)上井口顯示電路顯示“２”；當達到井面時，停車開關X2、X4打點寄存器復位，線圈失電，絞車停車、顯示器復位。</p><p>　　2、當需要絞車“快下”時，下井口先打點3下（即顯示“3”），移位寄存器由于復位從新開始，至R2，此時，R0～R2接通,R1、R20失電不起作用,R21帶電,其相應的觸點動作閉合,上井下井電鈴響,

36、下井顯示"3",上井聽到指示后開始打點,過程與上相同,絞車開動。</p><p>　　3、 當需要絞車“慢上”時，絞車開慢車，正方向，下井打點“4”為慢車，顯示器顯示為“4”，此時，其甩掉原有電路，使其電壓通過限流電阻降低電壓值，使絞車速度慢下來，通過R4的互鎖作用，使其余繼電器不工作，通過ZJ3所接外部觸點來轉換電路工作的。</p><p>　　4、慢下工作方式與此相

37、同，只不過方向相反。</p><p><b>　　第三章 系統設計</b></p><p>　　設計分可編程控制器（PLC）控制信號系統和電子數碼顯示部分，可編程控制器（PLC）主要控制礦井提升的信號系統，電子數碼顯示部分主要顯示信號點數，提醒打點人員打點、車房開車人員開、停車。如下圖示：</p><p>　　3.1 松下PLC編程軟件的基本使

38、用流程圖</p><p>　　本系統采用日本松下FP1編程器編寫（PLC程序采用了SR左移移位指令、微分指令、內部繼電器組成）。</p><p>　　松下PLC編程軟件的基本使用流程圖：</p><p>　　在可編程控制器中有多種程序設計語言,它們是梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結構化語句描述語言等。</p><p&g

39、t;　　3.2 FP1的產品及性能簡介</p><p>　　FP1屬于小型機。產品型號以C字母開頭代表主控單元（或稱主機），以字母E開頭代表擴展單元（或稱擴展機），后面跟的數子代表I/O點數。該產品包括C14—C72六款主控單元和E8—E40四款擴展單元，形成系列化產品。其中FP1—C24型可編程控制器的主控單元外形圖和相關部件說明如圖3—1所示。表3—1列出了FP1的主要產品規(guī)格類型。主控單元和擴展單元的I/O

40、點說2加起來最多可達152個點。在主控單元內含有高速計數器，可輸入的脈沖頻率高達5KHz，并能同時輸入兩路脈沖，晶體管輸出型PLC可輸出頻率可調的脈沖信號。主控單元還有8個中斷源的中斷優(yōu)先權管理等功能。同時通過PC機可以對PLC進行梯形圖程序的編輯、狀態(tài)監(jiān)控等。除主控單元和擴展單元以外，還有A/D、D/A單元和C—NET鏈接單元等高級模塊，可進行模擬量處理，并可方便地構成工業(yè)現場PLC控制網絡。FP1擴展單元和高級單元的配置如圖3—2所

41、示，對應的I/O地址分配請參見附錄一。</p><p>　　第四章 電子數碼顯示部分簡介</p><p>　　數字顯示由光電隔離、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、雙BCD同步記數器、達林頓晶體管陣列、及外部電路組成。</p><p>　　光電隔離（集成電路4N26）可通過光電實現防止其它信號誤觸發(fā)。</p><p>　　單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（集成電路4528）<

42、/p><p>　　雙BCD同步記數器（集成電路4518）</p><p>　　4.1 4511芯片介紹</p><p>　　在同一單片結構上由Cos/Mos邏輯器件和n-p-n雙極型晶體管器件構成。這些器件的組合，使14511具有低靜態(tài)耗散和高抗干擾及電流高達25mA的性能。由此可直接驅動LED及其它顯示器件，LT/、BI/、LE輸入端可分別檢測顯示，亮度調制，存貯或選

43、通-BCD碼等功能，當使用外部多路轉換電路時，可多路轉換和顯示幾種不同的信號。</p><p><b>　　功能表：</b></p><p>　　輸出狀態(tài)鎖定在上一個LE=L時、A～D的輸入狀態(tài)</p><p><b>　　工作條件：</b></p><p>　　電源電壓范圍：3V～15V，<

44、/p><p>　　輸入電壓范圍：0V～VDD，</p><p><b>　　工作溫度范圍：</b></p><p>　　M 類：-55℃～125℃，</p><p>　　E 類：-40℃～85℃，</p><p><b>　　極限值：</b></p><p&g

45、t;　　電源電壓：-0.5V～18V，</p><p>　　輸入電壓：-0.5V～VDD+0.5V，</p><p>　　輸入電流：±10mA,</p><p>　　貯存溫度：-65℃～150℃</p><p><b>　　引出端功能符號：</b></p><p>　　A～D： 二進制

46、數據輸入端，</p><p>　　BI/： 輸出消隱控制端，</p><p>　　LE： 數據鎖定控制，</p><p>　　LT/： 燈測試，</p><p>　　VDD： 正電源，</p><p><b>　　VSS： 地，</b></p><p>　　a～g

47、： 數據輸出端。</p><p>　　4.2 4518芯片介紹</p><p>　　4518雙重BCD加計數器，由兩個相同的同步4級計數器構成。計數器為D型觸發(fā)器，具有內部可交換CP和EN線，用于在時鐘上升沿或下降沿加計數，在單個單元運算EN輸入保持高電平，且在CP上升沿進位、CP線為高電平時，計數器清零。</p><p>　　計數器在脈動模式可級聯，通過將Q3連接

48、至下一個計數器的輸入可實現級聯，同時后者的CP輸入保持低電平。</p><p><b>　　功能表：</b></p><p><b>　　工作條件：</b></p><p>　　電源電壓范圍：3V～15V，</p><p>　　輸入電壓范圍：0V～VDD，</p><p>&

49、lt;b>　　工作溫度范圍：</b></p><p>　　M 類：-55℃～125℃，</p><p>　　E 類：-40℃～85℃，</p><p><b>　　極限值：</b></p><p>　　電源電壓：-0.5V～18V，</p><p>　　輸入電壓：-0.5V～VD

50、D+0.5V，</p><p>　　輸入電流：±10mA,</p><p><b>　　引出端功能符號：</b></p><p>　　1CP、2CP：時鐘輸入端，</p><p>　　CR（REST）：清除端，</p><p>　　EN：計數允許控制端，</p><p

51、>　　1Q1～1Q4：計數輸出端，</p><p>　　2Q1～2Q4：計數輸出端。</p><p>　　4.3 4N26芯片介紹</p><p>　　4N26為光電隔離集成模塊，具有抗外界電磁干擾和防止誤觸發(fā)特點。觸發(fā)性能好，工作穩(wěn)定。</p><p><b>　　①信號輸入端，</b></p>&

52、lt;p><b>　?、赩SS地，</b></p><p><b>　?、蘅刂菩盘栞敵龆耍?lt;/b></p><p><b>　?、遃DD電源端。</b></p><p>　　4.4 1413芯片介紹</p><p>　　具有7個達林頓電路的集成芯片，此芯片集電極可以搜集最

53、大達500A的電流，耐壓為30。能驅動常規(guī)的顯示器。</p><p><b>　　管腳：</b></p><p>　　1~7：腳為信號輸入端，</p><p>　　10-16：腳為放大輸出端，</p><p><b>　　VDD：電源正端，</b></p><p><b

54、>　　VSS：接地端。</b></p><p>　　每當與非門輸出高電平時，計數器4518的輸入端CLOCK端便獲得一個上升沿脈沖，計數器便開始計數。依次類推，每當開關接通一次，計數器CD4518便會自動加上1，只到此顯示到所要求為止，停車時由于接通此復位端，計數器清零。</p><p><b>　　原理圖</b></p><p&

55、gt;<b>　　第五章 操作說明</b></p><p>　　程序中由于互鎖及連鎖大功能使其運行安全大大提高，由于停車點與復位點用同一繼電器，避免打錯點亂停車，而且此還避免打錯亂點使其在次數一定時，重新復位開始打點，顯示器也復位，以打點次數顯示，打點過程完畢后，井上才能打點，切須上、下井口打點一致方可開車。</p><p>　　此程序還相推原先傳統控制中容易控制錯亂

56、造成安全隱患的問題，對所有過程進行和鎖定，使其在需一種狀態(tài)時其余電路斷開，以保證機車運行速度達到需求狀態(tài)下運行。</p><p><b>　　第六章 結束語</b></p><p>　　當前國內的提升信號系統多采用傳統的繼電器控制方式，這種控制裝置元件多、體積大、耗電多、故障率高、可靠性低、改造和安裝周期長，應用領域越來越廣,PLC用于信號系統之中就是成功的一例，它用

57、計算機代替繼電器控制盤，用程序代替硬件連接；輸入輸出可與外部裝置直接相連,結構易于擴展，其突出特點為：可靠性、低塤耗，環(huán)境要求低,接線配置方便、現場安裝調試周期短。以其為核心的信號系統的功能完善、控制過程簡潔、維護方便。特別是選用日本的FP1型可編程控制器,功能有很大提高，且其良好的工作性和穩(wěn)定性，在極其惡劣的環(huán)境下仍能可靠的運行，代表了當今提升系統智能化改造的主流。</p><p><b>　　參 考

58、 文 獻</b></p><p>　　【1】《Protel99SE 電路設計與制版》 北京人民郵電出版社</p><p>　　【2】《單片機原理與應用實例教程》 北京交通大學出版社</p><p>　　【3】《模擬電子技術基礎簡明教程(第二版)》[M].北京:高等教育出版社 2005</p><p><b>　　致謝

59、</b></p><p>　　畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我的大學學習生活既將結束?；厥准韧约阂簧顚氋F的時光能于這樣的校園之中，能在眾多學富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實是榮幸之極。在這三年的時間里，我在學習上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學和朋友的關心、支持和鼓勵是分不開的。</p><p>　　論文的寫作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的，在老師的

60、諄諄誘導、同學的出謀劃策及家長的支持鼓勵，是我堅持完成論文的動力源泉。在此，我特別要感謝我的導師xx老師。從論文的選題、文獻的采集、框架的設計、結構的布局到最終的論文定稿，從內容到格式，從標題到標點，他都費盡心血。沒有xx老師的辛勤栽培、孜孜教誨，就沒有我論文的順利完成。</p><p>　　感謝各位同學，與他們的交流使我受益頗多，最后要感謝我的家人以及我的朋友們對我的理解、支持、鼓勵和幫助，正是因為有了他們，我

61、所做的一切才更有意義；也正是因為有了他們，我才有了追求進步的勇氣和信心。</p><p>　　時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現的缺點和錯誤，懇請閱讀此篇論文的老師、同學，多予指正，不勝感激</p><p><b>　　附錄1</b></p><p>　　表 3—1 FP1主要產品規(guī)格類型</p><p

62、><b>　　附錄2</b></p><p>　　表 3—2 FP1系列產品性能一覽表</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）答辯情況記錄</p><p>　?。ù疝q委員會或答辯小組用）</p><p>　　班級： 姓名： 學號：