平煤四矿老主井提升系统plc改造.doc

毕 业 设 计（论文）

（说 明 书）

题 目： 平煤四矿老主井提升系统PLC改造
姓 名： 兰海洋
学 号： 20092004231

平顶山工业职业技术学院
2011 年 12 月 9 日

平顶山工业职业技术学院
毕 业 设 计 （论文） 任 务 书
姓名 兰海洋
专业 电气自动化技术专业
任 务 下 达 日 期 2011 年 9 月 19 日
设计（论文）开始日期 2011 年 9 月 26 日
设计（论文）完成日期 2011 年 12 月 9 日
设计（论文）题目： 平煤四矿老主井PLC改造
A·编制设计

B·设计专题（毕业论文）

指 导 教 师 郭宗跃
系（部）主 任 郭宗跃

2011 年 12 月 9日

平顶山工业职业技术学院
毕业设计（论文）答辩委员会记录
自动化与信息工程 系PLC专业，学生 兰海洋 于 2011 年 12 月 15 日进行了毕业设计（论文）答辩。
设计题目： 平煤四矿老主井提升系统PLC 改造
专题（论文）题目： 平煤四矿老主井提升系统PLC改造
指导老师： 郭宗跃
答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。
答辩委员会 人，出席 人
答辩委员会主任（签字）：
答辩委员会副主任（签字）：
答辩委员会委员： ， ， ，
， ， ，

平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语
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共 页
学生姓名： 兰海洋 专业 PLC 年级 2009
毕业设计（论文）题目： 平煤四矿老主井提升系统PLC改造
评 阅 人：
指导教师： 郭宗跃 （签字） 年 月 日
成 绩：
系（科）主任： （签字） 年 月 日

毕业设计（论文）及答辩评语：

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）
四矿概述
平煤股份四矿位于擂鼓台山下，距市中心6公里, 市北环路横穿矿区, 公路、铁路四通八达，交通便利。职工总数 6200 人, 固定资产原值1.926亿元，是平顶山天安煤业股份有限公司大型骨干矿井之一。
该矿1955年11月破土动工，1958年8月1日正式投产。六十年代初, 英雄的四矿人发扬自力更生、艰苦奋斗的创业精神,建成全国4个质量标准化“样板矿”之一。党的十一届三中全会给四矿注入了生机和活力,谱写了矿区发展和建设的新篇章， 1985年12月二水平建成投产，年设计能力由60万吨增加到 120万吨。进入九十年代以来，该矿大力实施“科技兴矿”战略，企业步入了快速发展的新阶段，实际年生产能力达到180万吨以上，经济实力显著增强，矿井面貌涣发出勃勃生机。 该矿坚持走“以煤为本、多种经营、综合发展”的道路，非煤产业迅猛发展，重点项目有矸石热电厂、砌块水泥厂、磁化肥厂、标准件厂等20多个厂点，从业人员2500人，资产总额达6718万元，成为企业经济发展的主要支柱。
近年来，随着社会主义市场经济的逐步建立，四矿坚持内抓管理，外拓市场，经过全矿干部职工的共同努力，在煤炭市场持续疲软、煤炭企业经济效益普遍下滑的情况下,连年超额完成上级下达的各项经济技术指标,科技教育、生活卫生、文化体育、思想政治工作和精神文明建设都取得了显著成绩。企业先后被国家煤炭工业局、中煤企协命名为“中国煤炭工业一级企业”、“行业一级高产高效矿井”，被河南省委、省政府及省经贸委授予“文明单位”、“优秀思想政治工作企业”、“五好煤矿”、“企业管理达标先进单位”等一系列荣誉称号。
该矿矿井井田面积7.5平方公里,可采储量5160.7万吨,可采煤层3组8层,各煤层赋予条件较好,地质构造比较简单。一水平开采的丁、戊组煤层属1/3焦混煤, 灰分24～28%，发热量5200～5500大卡， 广泛用于电力、建材等行业；二水平开采的己组煤属肥煤，灰分16～24%，发热量5500大卡以上， 是冶金、炼焦的理想燃（原）料。多年来，该矿坚持质量第一、用户至上的营销方针，建立、健全井上下全员、全方位、全过程的质量管理网络体系,产品畅销华东和中南五省,幅射广东、广西、福建等省市，在用户中一直享有良好信誉。
主要技术参数
1.提升机标识牌
型号：XKT2*3.5*1.7B20
卷筒直径：3.5
卷筒宽度：1.7m
钢丝绳直径：ø43mm
提升速度：6.8m/s
提升高度：243.5m
井筒：竖井
提升容器：6t箕斗
减速比：20：
2.主电机标识牌
型号：EFU DQ
容量：800kw
转速：740r/min
定子参数：6000V/98A
定子电压：10000/6000ⅴ
定子电流：58/998A
转子电压：1044/1085ⅴ
转子电流：485/439A
3.减速机标识牌
型号:ZHR-170K
减速比:20
传动级数:2
最大转入速度:750rpm
4.低频电源柜
最大输出电流：250A
电源电压：AC600ⅴ
低频输出电压：50～600ⅴ
低频输出频率：2～5HZ
5.高压真空换向器
额定频率：50HZ
主回路额定工作电压：6KV　10KV　3.6KV
控制回路额定工作电压：220V
国外进口电控系统110V时配用110V/220V变换器工作
主回路额定工作电流:250A　400A
控制回路额定工作电流:起动电流
目录
B·设计专题（毕业论文） 6
四矿概述 1
目录 4
绪论 5
第1章 PLC技术在矿井系统中应用的意义 6
1.1矿井提升控制系统改造的原因 6
1.2矿井绞车提升系统改造意义 6
1.3矿井提升控制系统改造后的特点 7
第2章 PLC操作主控系统原理及应用 10
2.1 PLC电控系统技术性能 10
2.2 PLC电控设备安装使用技术要求 10
2.3配套设备及技术说明 12
第3章 电气控制系统组成 14
3.1主回路 14
3.2安全回路 14
3.3测速回路 16
3.4辅助回路 16
3.4监测回路 18
第4章 电动机的启动和制动方式 19
4.1电动机的启动 19
4.2电动机的调速方法 20
4.3 制动方式的选择 22
第5章 PLC新技术展望 25
参考文献 30
绪论
综合自动化系统是应用现代电子技术和自动化技术对矿井生产过程实现全面监控的系统，把采掘生产设备监控系统、皮带运输监控系统、辅助生产设备监控系统等子系统数据进行集中监控，实现生产及辅助生产各运行参数的统计并上传至矿区办公局域网，这样使得煤矿生产和管理更加科学高效。
集成当今先进的计算机信息化、自动化和监测监控等技术，针对煤矿高危险、恶劣环境的特点，通过系统优化和创新，开发煤矿综合自动化技术，在现场控制为主的局部控制系统基础上，实现以地面集中操作、分布控制为主的全过程控制。即通过生产现场的设备层、控制层与信息层的集成，实现控制与管理的数据通讯与共享；通过开发基于中间件技术的控制软件，将对生产过程的控制、监测能力随网络的扩展而自然延伸，直至实现通过互联网络进行的异地远程监测与维护。
    综合自动化系统覆盖了全矿的生产过程，使用WEB浏览功能或安装客户端软件可以使上级主管部门及时了解安全生产情况，进行远程实时监察，及时处理生产过程中的不安全因素生产过程
第1章 PLC技术在矿井系统中应用的意义
1.1矿井提升控制系统改造的原因
1.系统的主控制系统电气接点和控制元件多，各电气元件参数调整及配合困难，一旦发生故障时，查找故障难度大，造成修复时间长，从而严重影响正常的生产；
2.安装在井架上的过卷开关、限位开关在使用过程中容易遭受箕斗撞击变形损坏，不易修复，箕斗定位误差大，过卷保护的可靠性不能得到保证，严重威胁设备和人身安全；
3.系统保护较为单调，运行时完全依靠操作司机手上的工作闸控制工作闸电流进行控制提升速度，这就要求司机注意力要高度集中，操作司机劳动强度大容易疲劳，稍有不慎即有可能出现安全事故。
4.因部分控制元器件属于国家已淘汰的产品，目前在市场上很难购买到，配件采购困难，只能采用一些质次价高的小厂产品，造成生产中因配件不足或配件质量无法保证而影响维修质量、延误维修时间以及影响生产，提升机只好多次长时间带病运行。
5.电控系统采用继电器，高压换向接触器，转子电阻切换为真空交流接触器，线路复杂，独立原器件多，触点接点多，日常维修量大、调试维护复杂，故障率高，故障查找难度大，维护工作技术难度大，要求维修人员具有较丰富的技术知识和丰富的实践经验。
6.绞车电控在减速段投入动力制动，低速爬行段时采用高压二次给电脉动爬行方式。系统运行不平稳。低速运行时，司机为了使爬行速度尽量趋于平稳，一般控制在0.3～0.5m/s范围内，采用制动闸与主令控制器配合，使主电机定子电流较大，一般在40～80A，爬行距离为16～28m，消耗电能很大。
1.2矿井绞车提升系统改造意义
1.四矿老主井现使用的磁力站为八级，有二级为预备级，其余六级为主加速级，依据原有提升系统的工作原理和特点，结合当代控制新技术和新设备对原有的提升机控制系统提出了改造方案，促进煤矿生产能力的提高和安全生产性能。
2.电控系统对提升机安全、合理的运行起着保证作用，电控系统元件线路设计合理，具有完善的保护和闭锁，操作灵活、方便。
3.改造后该系统有智能化设计，使提升机控制更趋科学合理，功能更完善，达到安全、合理的目的。
4.该系统具有技术先进、运行可靠、保护功能齐全、自动化程度高，系统本身能耗低、噪音小、节能效果明显、维护量小及司机操作方便等优点。改造后的运行取得了良好的安全效果和经济效果，为质量标准化工作奠定了基础。
1.3矿井提升控制系统改造后的特点
1.采用新型电力电子器件（双向晶闸管）替代转子回路交流接触器
双向晶闸管是在普通晶闸管的基础上发展起来的，它不仅能代替两只反极性并联的晶闸管，而且仅用一个触发电路，是目前比较理想的交流开关器件，无触点、无噪音。
2.智能性全数字交流主控台
 主控台是该电控系统的控制中心，该设备采用操作台式结构，除位置、速度、温度、压力、电流等必要的信号采集传感器和终端执行设备外，所有控制回路全部集中于操作台中。司机可操作主控台上的开关及按钮来控制提升机运行，并通过指示灯和人机界面及时了解提升机的运行状态及运行参数。 主控部分采用技术先进、性能可靠的日本三菱公司的FX2N 型可编程控制器，按“安全回路双线制”的设计原则，配以我公司研制生产的多种检测控制模块完成了提升机运行过程中应有的逻辑控制、时间和速度控制，具有按行程的速度给定、PID速度闭环控制、各种情况下的安全保护、自动化开车控制功能及各种工作状态显示。主控台具有逻辑编程简单，安全保护可靠、状态显示齐全、语言报警等功能。采用该设备后可省去老电控系统中的  逻辑控制屏、 专用操作台、凸轮板给定装置、测速发电机、后备保护装置。
3.智能型高压换向切换柜
 高压电源与制动电源的切换，采用RS485通讯方式实现了与主控台的通讯。本设备内设一台PLC，可以方便地对高低压换向接触器的各种试验，有效地节约了查找故障的时间。并在线路设计上采用了双重化可靠设计：
1)主电路的断开必须经过相互串联的两个接触器的主触头以保证电路的可靠断开。
2)正反接触器之间有电气联锁、机械联锁及程序闭锁，从而防止了相与相之间的短路；
3)高压回路与电气制动回路之间有电气联锁、机械联锁及程序闭锁，从而防止了高压电串入电气制动回路。
4.智能型可控硅调速柜
  本装置与金属电阻配合使用。当绞车起动加速运行时，由主控台PLC发出信号，通过RS485通讯方式传送至可控硅加速柜的PLC，由PLC直接驱动可控硅加速柜的可控硅动作，以达到对电机转子回路电阻的自动切换，实现电机启动、调速、制动的目的。 其主回路每段采用三只双向可控硅构成的三角形接法。并具有过电压和超温保护。
5.高压馈电开关柜
 6KV双回路供电，分别引自变电所两路6KV母线。手车式结构，具有手动和电动两种分合闸方式。
主要结构由主柜和遮拦柜组成，主柜部分被母线隔板分为两段，上段为母线和母线隔离开关、接地开关，中部为断路或负荷开关，下部为互感器。正面左上为继电器室，下方为端子室，左侧操作板上装有断路器，隔离开关的操动机结构及其之间的机械电气联锁和程序锁，上下柜门与母线隔离开关手操机构装有联锁装置，该型“五防”柜的防止误操作闭锁有如下几个方面：
1)采用带锁的控制开关和“红绿命令牌”来实现防止走错间位，错分、错合断路器，红绿命令牌装在柜体继电器门上和控制室里与各柜相对应的模拟线路板上。
2)采用机械闭锁（锁板装置）和程序锁来实现防止带负荷分、合隔离开关，并保证隔离开关及断路器的操作程序性。
3)采用联锁机构（前门）、程序锁（后门）来实现及防止误入带电间隔。
4)采用固定式接地刀闸，来实现防止带电挂地。
5)防止带负荷分，合隔离开关,防止带地线合闸 。
6.低压电源柜
 低压电源柜用于提升机辅助设备的AC380/220V配电。双回路进线，各进、出回路配置有保护装置和工作指示，并为起重机、电焊机、室内照明供电。
7.附件
 1)轴编码器两套：采用进口产品，分别安装在提升机的低速轴和高速轴上，用来测量提升机的行程和速度，具有很高的测量精度。同时测量、对比结果后进行相关的控制。
2)力变送器两套：一个用于测量制动油压，测量范围0-10MPa，一个用于测量润滑油压，测量范围0-1MPa，将相关的压力值转化为电信号，传送到主控台，参与控制。
3)位置开关四套：为提升机的到位信号，具有感应信号强、感应距离远等特点。
8.主要技术特征
1)现场总线技术
采用了RS485 串行通讯的现场总线技术，仅用一根屏蔽线即可完成通讯功能，实现了控制的智能化。在提高系统可靠性的同时，省去了大量的控制接线，具有安装调试简单，使用维护方便等一系列优点。
2)全数字化设计
将轴编码器应用于绞车电控，实现数字化的行程、速度、给定、油压等，其中数字化的主令控制器和手闸控制器具有控制准确、操作方便、故障率低等特点。
3) 模块化设计
运用模块化的设计思想，将系统多个功能集成为不同的电路模块，如语言报警模块、可调闸模块、电流检测模块、功率检测模块、电源模块等，缩短了故障的处理时间。
4)冗余化设计
采用性能优越的进口可编程控制器作为主要控制器件，两套PLC相互冗余，构成安全回路双线制，且I/O冗余量不低于20%。
5)抗干扰设计
照抗干扰的设计原则，在输入、输出、电源等方面有针对性地实施了抗干扰措施，完全符合GB/T17626电磁兼容性要求，整套系统独家通过电兼容性试验，使得系统安全可靠。
6)完善的防雷系统
主控台内设置有完善的防雷系统，采用德国OBO公司设计生产的防雷器，有效地提高了系统抵抗自然灾害的能力。
7)工业控制人机界面
显示绞车的各种静、动态参数，如速度、行程、油压、速度图、力图、打点次数及各种开关量的状态，可对系统进行在线技术支持和远程故障诊断。此外显示屏中设置了故障记忆和故障 ，以便查寻提升机的故障状态和故障原因，方便简洁。
第2章 PLC操作主控系统原理及应用
2.1 PLC电控系统技术性能
1.PLC系统具有较强的控制功能，可靠性高你，具有较强的抗干扰能力，动作快速性好且编程简单。采用PLC控制系统，硬件配置简单，软件编程灵活，调试方便且维护量小，还有扩展功能，可与局域网连接，实现网络化管理。
2.PLC系统除能完成继电器系统具有的功能外，还实现了一些软件功能。如通过光电编码器来判断提升容器所处位置，确定软件减速点、停车点，判断运行错向、测速短线、信号显示数字化等功能。
3.实现提升机的半自动或手动控制运行，满足提升机控制工艺要求及各种安全连锁保护要求。
4.上位计算机显示提升机运行状况，各运行参数、保护状态直观明了，便于查找事故和维护，提升机实时监控运行。实现提升机的行程监视和位置闭环控制，具有完善、精准的深度、速度显示及控制功能。
5.实现提升机运行状态的智能监控和后备保护。增加了许多监测、监控以及提升机运行过程重要参数的记录功能，为提升机故障原因及动态过程分析提供了依据。
6.实现提升机主回路控制器件真空化要求。高压换向器设置正、反之间，高低压之间机械电气闭锁，结构科学合理。真空化消弧特性好，绝缘状态高。高压换向器闭锁消除了高低压间、正反向间短路事故。
7.转子调速回路，采用触发器、可控硅控制，一是实现无触点切换，避免触头拉弧烧损和噪音，二是启动特性曲线平滑，冲击电流小。
8.FX2N系列PLC控制器，取代原来的继电器接触器的有触点逻辑控制方式，实现数字程序化控制，简化了控制系统结构，设置双PLC实现了两线制保护。
9.采用电子控制方式，系统动、静态性能好，具有良好的闭环性能。设计更加合理，机电配合更加协调，整机可靠性高。
新型交流电控系统提高了矿井提升机运行的安全可靠性和控制技术水平，对降低设备故障率、提高生产效率、减轻工作人员的劳动强度发挥着重要作用。
2.2 PLC电控设备安装使用技术要求
1.使用环境
1）环境温度不能高于40℃，不得低于-20℃
2）相对湿度不得超过85%（+25%）
3）没有导电尘埃及相对金属和绝缘有破坏作用的气体
4）没有剧烈震动和电波
5）没有防爆要求的地方
6）经采取措施后能满足上述条件要求的场所
2.安装注意事项
1）不易安装在含有灰尘、油烟、导电性粉尘、腐蚀性及可燃性气体的场所
2）不易直接安装在有震动、冲击的场所
3）不宜直接安装在高温、结露、雨淋的场所
4）尽量与高压线，高压机器、动力机器间隔离开一定距离
5）PLC输入、输出吸纳不要与其他动力线布线在统一穿线管内或捆绑在一起。
PLC除替代TKD电控中的部分单元继电器，如：延时回路时间继电器、测速回路中的速度继电器，方向继电器、错向继电器等，还可实现可调闸闭环控制，、全行程速度保护，还能准确给出减速点、精针投入、过卷点，解除二级制动点等的位置信号，作为后备保护用；在实现可调闸速度闭环的过程中，可调闸模块与PLC共同起作用，并且互为备用；
1﹚光电编码器与测速机相互监视、互为备用；
2﹚全矿停电情况下，控制系统能配合液压制动系统，实现二级制动，并可靠停车；
3﹚参数设定或整定比较容易，使调试及维修工作更加简单方便。
4﹚除常规保护外，还具有下述保护（均含相应的检测元件）：
①　 深度指示器断轴保护；
②　 减速点后备保护；
③　 井口2m/s限速保护；
④　 错向保护；
⑤　 给定方向记忆保护；
⑥　 二级制动解除保护；
⑦　 减速段超速保护；
⑧　 自动换向；
⑨　 安全回路由PLC内部和外部AC回路串联实现；

2.3配套设备及技术说明
1.TGZ-6型高压开关柜，具有以下优点：
1﹚双回路隔离开关进线；
2﹚用真空断路器进行线路分断；
3﹚设有电压表及指示高压，设有电流指示负载电流，表及灯安装于柜面上，便于观察；
4﹚设有过电压保护器，反时限GL型电流继电器保护过电压及过电流
5﹚必要的机械、电气联锁及闭锁
2.ZHX型真空高压换向柜
1﹚正反向真空换向器主触头均为5级，这样出入A、C两相中的主头均为两极串联，可靠性增加；
2﹚正反向真空接触器之间，除了有电气闭锁外还有机械联锁，确保真空接触器不误动作；
3﹚设有快速高压熔断器，保护由于真空管漏气造成的相部短路以及主电机严重过流现象；
4﹚设有高压电压指示器可以指有无高压电压，又有高压真空接触器缺相保护功能并参加与系统的控制闭锁；
5﹚为了吸收尖峰过电压，在高压测设有阻容吸收装置和尖峰过电压吸收器
3.可控硅转子控制柜，具有以下优点：
1﹚具有足够的电压、电流余量，完全满足转子外接电阻在切换过程中的电压、电流容量的要求；
2﹚在切换电阻过程中，连续平稳，不会造成电机电流的冲击，有利于延长电机及主机设备的寿命，噪声小；
4.可控硅动力制动电源柜，具有以下优点
1﹚采用专用的集成电路作为触发脉冲的形成环节，线路简单可靠；
2﹚主回路为单相半控桥，可控硅、二极管采用框架组成结构；
5.提升电控系统的核心控制部分为日本三菱公司原装进口FX2N系列可编程控制（PLC），主、从双PLC，另一套为监控PLC。可实现如下主要功能：
1﹚实现提升机手动、检修、低速爬行等运行方式的控制要求；
2﹚实现对调速系统按行程给定的速度控制；
3﹚完善的保护功能，如过卷、减速装置、等速过速等设有双重保护；
4﹚护功能：立即施闸停车；二级制动施闸停车；
5﹚用数字监控器监控提升容器的行程；
6.安全保护系统：
安全回路双线制，使提升机的正常运行更加安全可靠。系统的主要保护有：
提升容器过卷保护、等速过速、减速过速、2m/s限速、错向运行、深指失效、主电源跳闸、制动油压高、闸瓦磨损、弹簧疲劳、松绳、PLC故障等。
7.可调闸控制系统：
提升机可调闸控制系统由PLC、接口模块、安全继电器、手闸给定、共同完成
第3章 电气控制系统组成

3.1主回路
用以给主电动机供电和电动机换向及保护，由转子回路和定子回路组成。
1.定子回路：提升电动机的定子绕阻经高压隔离开关GLK1,高压真空断路器ZGN和高压换向器,与6000V高压电源相连,高压换向器由正转接触器ZC,反转接触器FC，和线路接触器XLC组成，用于控制电动机转向和电源的通断。具有短路、过负荷和欠电压保护等功能。
2.转子回路：电动机转子绕组外接八段电阻，在加速和动力制动过程中，由八个加速接触器—1JC～—8JC为触发器提供电源，八组可控硅在触发器作用下导通并按电流、时间原则分段切除外接电阻，来改变电动机的启动和制动特性，以满足提升机对速度的要求，并限制转子电流。
3.2安全回路
在提升机电控线路中,设有必要的保护和连锁装置,当正常工作状态遭到破坏时,安全回路中的触点段开安全接触器回路,使安全电磁阀释放,打开制动油压系统的二级安全制动阀,迅速回油,从而使盘形闸产生安全制动.同时,安全接触点断开工作闸继电器线圈回路,工作制动参于安全制动。安全回路电气连线图如图3-1示.
1.主令控制器手柄零位联锁：当主令处于中间零位时，零位信号SPC5闭合允许安全回路接通。当安全回路断电后，主令手柄必须回到零位，安全回路才允许重新接通。
2.工作闸制动手柄联锁限位保护：当工作闸制动手柄在全抱闸位置时，限位开关DZK的常开触点闭合，允许安全回路得电接通。
3.测速断线保护：当主测速机断线或损坏的情况下，电控系统判断后实现安全保护功能。
4.高压掉电保护：当高压开关柜合闸时高压真空断路器ZGN触点闭合。当由于短路、过负荷、欠压、失压、司机脚踏紧急停车等原因而掉电时，断开安全回路。
5.制动油压高信号保护：液压站制动油压超过规定（最大工作压力6.3MPa）时，电接点压力表上触点闭合，信号PC25闭合断开安全回路。
6.润滑油压过低保护：润滑泵站润滑油压低于规定值时，电接点压力表上触点闭合，安全回路送不上电。
7.错向保护：当提升机运行方向与预选方向不同时，PLC判断后安全回路断开。
8.等速段超速保护：当提升机运行速度超过最大速度的15%时，PLC、KTXS判断后安全回路断开。
9.减速过速保护：下放过减速点后，若提升机速度超过2m/s时，继电器GSJ1（340，338）动作，安全回路断电。
10.PLC输出安全制动继电器PCA：当PLC判断系统发生重故障时（PLC内部安全回路断开），PCA继电器失电，安全回路断开。
11．过卷保护：该保护有4处,即井架过卷、深度指示器过卷、监控机过卷、主控机过卷,当箕斗运行超过轨面0.5m时，使安全回路继电器断电。
12.断轴保护：当深度指示器出现断轴时，PLC监测后断开安全回路。
13.闸瓦磨损保护：当闸瓦磨损到闸间隙大于2mm时，闸瓦磨损开关动作，断开安全回路。
14.松绳保护：当提升机发生松绳现象时松绳保护接通后延时3s，松绳开关动作，松绳信号PC20接通，安全回路断电，提升机实现安全制动。
15.深度指示器失效保护：人为断开深度指示器传感器，当绞车运行至2.5米时语言报警，当绞车运行至接近井口4米时安全回路，绞车紧急制动。
16.轴编码器失效保护：在提升机慢速运行时,将任一个轴编码器的输出线断开,提升机运行4m后,安全回路继电器立即断电。

图3-1 安全回路
3.3测速回路
测速回路用以测量提升机的转速，并进行过速保护。
在传统的提升机控制系统中，测速回路的核心元件是测速发电机，它有主电动机拖动，其输出电压和极性反应了提升系统的实际速度和旋转方向。在PLC控制系统中，为了增强系统的保护功能，通过计数模块计算提升机运行度。因为计数模块对位置脉冲的计数值代表了容器在井筒中的位置，不同时刻测得的脉冲差值极为位置变量ΔS。而ΔS与时刻的变量ΔT之比ΔS/ΔT（行程变量与时间按变量之比）即为速度。基于这一原理，我们将其演变为单位时间内行走的行程，即为速度。利用PLC具有的软件可设置中断功能，通过中断程序来测速。该速度信号可以和测速发电机信号进行比较，实现测速断线保护，也可以用作速度显示。

3.4辅助回路
辅助回路用以对提升机辅助设备供电和控制。低压380V设有备用电源，通过转换开关QS进行切换。在辅助回路上接有动力制动电源柜，用自动开关3QM控制和保护。D1和D2为制动油泵电动机，二者互为备用，用转换开关SA1转换，用接触器JC1控制，D3和D4为润滑油泵电动机，二者也互为备用，用转换开关SA2转换，接触器JC2控制。另外，在辅助回路上还接有PLC电源、自整角机电源、磁开关电源等。其电气原理图如图3-2示。

图3-2 辅助回路控制电气原理图

3.4监测回路
位置监测采用光电编码器作为监测元件，通过PLC的告诉计数功能对脉冲A+、B+进行计数，可以精确的反映出容器在井筒的实际位置。利用旋转编码器将提升机的运行位置转化为脉冲，plc对此脉冲进行高速计数，通过相应的计算自动生成提升机位置的相关数据，传送到plc内部高速计数器的存储单元。在操作台电脑显示屏上显示出来。

第4章 电动机的启动和制动方式
4.1电动机的启动
选择电机的启动方式，就是为了避免电机启动时对电网造成的冲击，使电网电压下降。
电动机启动方式分直接启动和降压启动两种，其中降压启动又分星三角启动，自耦变压器启动，延边三角形启动，转子串联电阻启动，频敏变阻器启动以及微电脑控制软启动等多种。如果电动机直接启动，起动电流狠大，会对电机造成不良影响。
1.转子回路串接电阻起动
绕线式三相异步电动机可以在转子回路中串入电阻进行起动，这样就减小了起动电流。一般采用起动变阻器起动，起动时全部电阻串入转子电路中，随着电动机转速逐渐加快，利用控制器逐级切除起动电阻，最后将全部起动电阻从转子电路中切除。
2.转子回路串接频敏变阻器起动
频敏变阻器的电阻随线圈中所通过的电流频率而变。起动时，转差率S=1，转子电流（即频敏电阻线圈通过的电流）频率最高，等于电源频率。因此，频敏变阻器的电阻最大，这就相当于起动时在转子回路中串接一个较大电阻，从而使起动电流减小。随着电动机转速的加快转差率 S逐渐减小，转子电流频率逐渐降低，频敏变阻器电阻也逐渐减小，最后把电动机的转子绕组短接，频敏变阻器从转子电路中切除。
采用频敏变阻器起动，具有起动平滑、操作简便、运行可靠、成本低廉等优点，因此在绕线式电动机中应用较广。
此设计中采用的是绕线式异步电动机，综上所述，电动机的启动方法采用转子回路串电阻启动。

图4-1启动特性曲线图
4.2电动机的调速方法
变极对数调速方法
这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的，特点如下：
具有较硬的机械特性，稳定性良好；
无转差损耗，效率高；
接线简单、控制方便、价格低；
有级调速，级差较大，不能获得平滑调速；
可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用，获得较高效率的平滑调速特性。
本方法适用于不需要无级调速的生产机械，如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。
变频调速方法
变频调速是改变电动机定子电源的频率，从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器，变频器可分成交流－直流－交流变频器和交流－交流变频器两大类，目前国内大都使用交－直－交变频器。其特点：
效率高，调速过程中没有附加损耗；
应用范围广，可用于笼型异步电动机；
调速范围大，特性硬，精度高；
技术复杂，造价高，维护检修困难。
本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。
串电阻调速方法
绕线式异步电动机转子串入附加电阻，使电动机的转差率加大，电动机在较低的转速下运行。串入的电阻越大，电动机的转速越低。此方法设备简单，控制方便，但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速，机械特性较软。
定子调压调速方法
当改变电动机的定子电压时，可以得到一组不同的机械特性曲线，从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比，因此最大转矩下降很多，其调速范围较小，使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围，调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机，如专供调压调速用的力矩电动机，或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围，当调速在2：1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。
调压调速的主要装置是一个