基于PLC的煤矿架空乘人缆车控制系统设计矿山机电.doc

2013届****专业毕业设计 基于PLC的煤矿架空乘人缆车 控制系统设计 摘 要 煤矿副井提升担负着人员、设备、材料、矸石等的运输任务，是煤矿生产的重要环节。副井操车是指在井口或井底，将准备好的运料或运矸矿车推入副井罐笼的操作过程。良好的副井操车控制系统，能保证操车过程的安全高效，从而提高生产效率。 本设计针对的矿井，副井提升采用多绳摩擦落地式提升机，单层双罐（宽、窄罐）提升方式。窄罐用作提人、排矸；宽罐除了具有窄罐作用外，还负责下大料设备。副井信号操车系统通常包括井口操车系统、井底操车系统和绞车房信号系统。（见附图1 系统概况图）三者之间主要利用PROFIBUS通讯模式通过RS485双绞线进行通讯联系（见附图6 副井操车系统安装图）。井口、井底操车控制系统大体相同，而信号系统既作为绞车信号通讯同时有作为操车控制的闭锁对象来配合操车控制运行。 关键字：副井操车；PLC；控制系统 目 录 摘 要 I 目 录 II 1 绪论 1 1.1 课题来源及背景 1 1.1.1 课题来源 1 1.1.2 课题研究背景 1 1.2 课题研究现状及存在问题 1 1.3 课题研究内容与方法 1 1.3.1 采煤机定位系统研究 1 1.3.2 采煤机的截割路径记忆 1 1.3.3 采煤机的截割路径跟踪 2 1.3.4 采煤机自适应控制方法研究 2 1.4 课题研究意义 2 2 井口操车系统的组成 3 2.1 井口操车控制系统 3 2.2 操车设备及选用原则 4 2.3 操车设备清单（井口与井底控制设备种类及数量相同） 4 2.4 机械设备结构原理 4 2.4.1 摇台 4 3 PLC系统控制要求 7 3.1 采煤机的位置定位 7 3.1.1 采煤机机身坐标系的建立 7 3.1.2 采煤机机身定位策略 7 3.1.3 采煤机机身定位的理论模型 7 3.2 采煤机的姿态定位 7 3.3 本章小结 7 4 PLC控制系统的构成与特点 8 4.1 截割路径的记忆集合 8 4.2 截割路径的记忆策略 8 4.2.1 记忆点的选取方案 8 4.2.2 记忆点的数据结构 8 4.2.3 记忆点的数据压缩 8 4.3 记忆点的人工免疫评价方法研究 8 4.3.1 人工免疫理论概述 8 4.3.2 基于人工免疫的记忆点评价模型 8 4.4 本章小结 10 5 PLC程序的设计 11 5.1 截割路径的跟踪目标 11 5.1.1 基于多项式的插值的跟踪目标 11 5.1.2 基于样条曲线插值的跟踪目标 11 5.1.3 基于误差带的跟踪目标 11 5.2 截割路径的跟踪策略 11 5.2.1 截割路径的轨迹跟踪策略 11 5.2.2 截割路径的动作跟踪策略 11 5.2.3 截割路径的状态修正策略 12 5.3 截割路径跟踪的灰色关联度评价模型 12 5.3.1 灰色关联度分析概述 12 5.3.2 基于灰色关联度的路径跟踪评价模型 12 5.4 本章小结 12 6 基于电流谱的采煤机截割负载动态分析 13 6.1 截割负载检测的研究现状 13 6.2 基于电流谱的截割负载特性分析 13 6.2.1 截割部传动系统的负载分析 13 6.2.2 截割负载与截割电流间关系的理论模型 13 6.2.3 截割负载与截割电流间关系的试验研究 13 6.3 基于小波理论的截割电流特性分析 13 6.3.1 小波分析概述 13 6.3.2 截割电流信号的小波分解与重构 13 6.4 截割负载与截割电流间关系的神经网络模型 13 6.4.1 人工神经网络概述 13 6.4.2 基于人工神经网络的截割负载与截割电流关系模型 13 6.5 本章小结 13 7 实验研究 14 7.1 实验室实验 14 7.1.1 实验方案设计 14 7.1.2 实验结果分析 14 7.2 工厂试验 14 7.2.1 试验方案设计 14 7.2.2 试验结果分析 14 7.3 煤矿工作面实验 14 7.3.1 实验方案设计 14 7.3.2 实验结果分析 14 7.4 本章小结 14 8 总结与展望 15 8.1 课题结论 15 8.2 课题创新点 15 8.3 课题研究展望 15 参考文献 16 毕业设计总结 18 绪论 选题背景 副井提升运输综合自动化控制系统是矿井民生领域必备的重要基础设备。副井提升运输综合自动化系统是在高性能的提升机控制和智能信号和操车控制的基础上，将提升机、信号系统、操车系统集于统一整体，搭建信息融合、相互闭锁、安全可靠、高效节能、协同作业的综合自动化系统。本设计取材于某矿山副井提升运输综合自动化系统进行技术改造工程实例，并截取部分功能（操车系统部分）,设计先进、可靠的安全门、摇台、稳罐器、阻车器、推车机控制系统。并与提升及系统和信号系统实时信号较好构建信息