猴車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 . PAGE33 / NUMPAGES37摘要為了縮短礦工上下井的路途時(shí)間，減輕礦工上下井的體能消耗，并且針對(duì)部分地區(qū)煤礦因斜井巷道比較窄，索道長(zhǎng)度在500米左右，最大傾角為15，地勢(shì)環(huán)境比較差以與起重運(yùn)輸不便等原因，不能使用雙向無(wú)極循環(huán)運(yùn)行模式，而需采用單向循環(huán)運(yùn)行模式。實(shí)現(xiàn)其具有運(yùn)行安全可靠、人員上下方便、隨到隨行、不需等待、一次性投入低、動(dòng)力消耗小、操作簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、工作人員少和運(yùn)送效率高等特點(diǎn)。于是本設(shè)計(jì)采用PLC系統(tǒng)控制，并在控制系統(tǒng)中加入一氧化碳傳感器、甲烷傳感器、緊急停車(chē)裝置、過(guò)擺保護(hù)開(kāi)關(guān)等元件進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出滿足要求的猴車(chē)控制系統(tǒng)，對(duì)架空乘人裝置、PLC、氣體傳感器進(jìn)行選型

2、和計(jì)算，解決實(shí)際使用中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)出能滿足控制要求的控制電路、流程圖以與控制程序，并達(dá)成預(yù)期目標(biāo)。關(guān)鍵詞：猴車(chē)；PLC；斜井；單向運(yùn)行；起重運(yùn)輸ABSTRACTIn order to shorten the journey time miners fluctuation Wells, and reduce the miners fluctuation Wells physique consume, and in order for some part of inclined coal roadway is narrow in somewhere, the maximum A

3、ngle in about 500m for 15, hypsography environment is poorer, and lifting transportation inconvenient and so on, cannot use two-way non-polar circular running mode, and the need to adopt one-way cycle operating mode. So this design adopts PLC control system and the control system by adding carbon mo

4、noxide sensors, methane sensors, HYPERLINK :/ emergency mobile forces stop apparatus, over pendulum protect switch and other components pendulum design designed to meet the requirements of the sitting-like-a monkey control system, overhead Equipment, PLC, gas sensors for selection and calculationeas

5、y to use in solving practical problemsdepending on system requirements designed to meet the control requirements of the control circuit, flowchat and HYPERLINK :/ control program reach target.Keywords:Sitting-like-a monkey; PLC; Inclined; One-wayoperation; HYPERLINK :/ Hoisting and conveying目錄 TOC o

6、 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc359070991摘要 PAGEREF _Toc359070991 h IHYPERLINK l _Toc359070992Abstract PAGEREF _Toc359070992 h IIHYPERLINK l _Toc359070993第1章 緒論 PAGEREF _Toc359070993 h 1HYPERLINK l _Toc3590709941.1 設(shè)計(jì)背景與其意義 PAGEREF _Toc359070994 h 1HYPERLINK l _Toc3590709951.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc359070995

7、 h 1HYPERLINK l _Toc3590709961.3 設(shè)計(jì)研究容 PAGEREF _Toc359070996 h 2HYPERLINK l _Toc359070997第2章 課題的提出與方案論證 PAGEREF _Toc359070997 h 3HYPERLINK l _Toc3590709982.1 架空乘人裝置結(jié)構(gòu)組成 PAGEREF _Toc359070998 h 3HYPERLINK l _Toc3590709992.2系統(tǒng)的控制要求 PAGEREF _Toc359070999 h 3HYPERLINK l _Toc3590710002.3控制系統(tǒng)的方案選擇 PAGEREF

8、 _Toc359071000 h 4HYPERLINK l _Toc3590710012.4猴車(chē)控制系統(tǒng) PAGEREF _Toc359071001 h 5HYPERLINK l _Toc3590710022.4.1架空乘人裝置電控系統(tǒng) PAGEREF _Toc359071002 h 5HYPERLINK l _Toc3590710032.4.2系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc359071003 h 5HYPERLINK l _Toc3590710042.5本章小結(jié) PAGEREF _Toc359071004 h 6HYPERLINK l _Toc359071005第3章 控制系統(tǒng)的硬

9、件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359071005 h 7HYPERLINK l _Toc3590710063.1PLC的選型 PAGEREF _Toc359071006 h 7HYPERLINK l _Toc3590710073.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型 PAGEREF _Toc359071007 h 8HYPERLINK l _Toc3590710083.2.1 電機(jī)的選擇 PAGEREF _Toc359071008 h 8HYPERLINK l _Toc3590710093.2.2 制動(dòng)器的選擇 PAGEREF _Toc359071009 h 12HYPERLINK l _Toc3590710

10、103.2.3 減速機(jī)的選型 PAGEREF _Toc359071010 h 13HYPERLINK l _Toc3590710113.3 氣體傳感器的選型 PAGEREF _Toc359071011 h 14HYPERLINK l _Toc3590710123.3.1 一氧化碳傳感器的選型 PAGEREF _Toc359071012 h 14HYPERLINK l _Toc3590710133.3.2甲烷傳感器的選型 PAGEREF _Toc359071013 h 15HYPERLINK l _Toc3590710143.4 FP1 A/D 轉(zhuǎn)換單元 PAGEREF _Toc35907101

11、4 h 17HYPERLINK l _Toc3590710153.5 PLC電氣控制線路 PAGEREF _Toc359071015 h 20HYPERLINK l _Toc3590710163.6 PLC控制I/O分配 PAGEREF _Toc359071016 h 22HYPERLINK l _Toc3590710173.7本章小結(jié) PAGEREF _Toc359071017 h 24HYPERLINK l _Toc359071018第4章軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359071018 h 25HYPERLINK l _Toc3590710194.1 控制系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì) PAGE

12、REF _Toc359071019 h 25HYPERLINK l _Toc3590710204.2 控制系統(tǒng)程序梯形圖設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359071020 h 254.3 本章小結(jié)29HYPERLINK l _Toc359071021結(jié)論30HYPERLINK l _Toc359071022參考文獻(xiàn)31HYPERLINK l _Toc359071023致32HYPERLINK l _Toc359071024附錄：程序梯形圖33緒論1.1 設(shè)計(jì)背景與其意義隨著礦井的大型化發(fā)展和開(kāi)采深度的增加，如何既能減少人員下井的體力消耗，又能安全舒適地運(yùn)送人員，是廣大煤礦工作者一直致力研究的一項(xiàng)

13、工作。猴車(chē)以其安全性而得到各礦物局的支持，跟過(guò)去的罐籠車(chē)相比，它投資少，使用簡(jiǎn)單。地下礦用架空索道（俗稱(chēng)猴車(chē)）為礦山長(zhǎng)距離安全快速地運(yùn)輸人員提供了經(jīng)濟(jì)適用的解決方案。其工作原理類(lèi)似于地面旅游索道，它通過(guò)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)到減速機(jī)上的摩擦輪作為驅(qū)動(dòng)裝置，以架空，無(wú)極循環(huán)的鋼絲繩作為牽引承載，此鋼絲繩靠尾輪緊裝置進(jìn)行緊和繩長(zhǎng)調(diào)節(jié)，沿途采用繩輪支撐，以維持鋼絲繩在托輪間的貼合力；抱索器將乘人抱索器與鋼絲繩連接并循環(huán)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)送人員的目的。其優(yōu)勢(shì)能長(zhǎng)期運(yùn)輸，維護(hù)工作量較少，這種井下索道運(yùn)輸具有安全實(shí)用、運(yùn)送能力大、動(dòng)力消耗小、設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，深受井下工人的歡迎，大大提高了井下輔助運(yùn)輸?shù)男?。地下礦用架空

14、索道的最新發(fā)展方向呈現(xiàn)大運(yùn)量、高速度、集中控制、穩(wěn)定安全等特點(diǎn)。具有大運(yùn)量、連續(xù)運(yùn)輸、連續(xù)變坡拐彎的特點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中控制，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。地下礦用架空索道也是煤礦乘人裝置最為理想的高效連續(xù)輔助運(yùn)輸設(shè)備，特別是煤礦高產(chǎn)高效現(xiàn)代化的大型礦井，地下礦用架空索道已成為礦井輔助運(yùn)輸機(jī)電一體化技術(shù)與設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)備。隨著高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展，礦用架空索道各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)有了很大提高。1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀礦用架空索道在國(guó)一直被作為一個(gè)煤礦輔助運(yùn)輸機(jī)械裝備，傳統(tǒng)礦用架空索道在技術(shù)上已經(jīng)基本成熟，產(chǎn)品應(yīng)用很普遍，由于它只是生產(chǎn)過(guò)程中的輔助設(shè)備，產(chǎn)品不需要很高的科技含量就能滿足要求，國(guó)廠家所生產(chǎn)的

15、產(chǎn)品已經(jīng)能夠滿足生產(chǎn)中的要求，其中絕大部分驅(qū)動(dòng)方式為機(jī)械傳動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)方式使用的不多，從2009 年開(kāi)始，才有部分廠家生產(chǎn)液壓驅(qū)動(dòng)方式的礦用架空索道，這是因?yàn)橐簤候?qū)動(dòng)投資大、技術(shù)含量高、難以維修，而在全國(guó)圍我國(guó)的液壓傳動(dòng)技術(shù)水平較低，難以占領(lǐng)高端產(chǎn)品市場(chǎng)。在國(guó)外，架空乘人裝置技術(shù)水平比較高，他們采用比較先進(jìn)的液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，系統(tǒng)采用懸掛式無(wú)極 繩連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的工作方式，用于各類(lèi)煤礦井下隨時(shí)快運(yùn)送人員。動(dòng)力源采用全液壓驅(qū)動(dòng)，運(yùn)輸系統(tǒng)無(wú)論是高速還是低速均可實(shí)現(xiàn)等加速啟動(dòng)以與電動(dòng)機(jī)的無(wú)負(fù)荷啟動(dòng)，對(duì)其他電力設(shè)備影響小。運(yùn)行速度調(diào)節(jié)方便、液壓驅(qū)動(dòng)的功率控制準(zhǔn)確、系統(tǒng)無(wú)過(guò)載運(yùn)行，因無(wú)需增加電動(dòng)機(jī)備用功率而節(jié)能、

16、運(yùn)行特性軟，無(wú)沖擊。驅(qū)動(dòng)部件與泵站分開(kāi)布置，而液壓驅(qū)動(dòng)所具備的高功率密度的特點(diǎn)，使得設(shè)備的動(dòng)力部件體積小、重量輕，占用空間小，非常適應(yīng)煤礦井下的小斷面巷道以與起重運(yùn)輸不便的場(chǎng)合布置、安裝和維修。油箱采用全封閉增壓構(gòu)造以與多道過(guò)濾元件和完善的保護(hù)裝置，杜絕了油的泄漏和故障率。整機(jī)性能穩(wěn)定、工作可靠且壽命長(zhǎng)。由于液壓減速機(jī)體積小且沒(méi)有傾斜角度的限制，驅(qū)動(dòng)部安裝時(shí)無(wú)傾角要求且不需要挑頂，對(duì)巷道的適應(yīng)行更強(qiáng)，安裝施工量小、鋼絲繩使用壽命長(zhǎng)。液壓驅(qū)動(dòng)方式可以同時(shí)滿足高速和低速兩種形式的運(yùn)行，高速運(yùn)行時(shí)無(wú)需配備變頻裝置。因此，以PLC 為主體構(gòu)成的煤礦井下的小斷面巷道，礦井地勢(shì)環(huán)境比較差以與起重運(yùn)輸不便的

17、場(chǎng)合控制系統(tǒng)，尤其是對(duì)我國(guó)多煤礦的省市地區(qū)來(lái)說(shuō)，其具有廣闊的應(yīng)用前景和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。1.3 設(shè)計(jì)研究容本次研究的主要容是基于PLC 控制一臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行的煤礦運(yùn)人猴車(chē)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)主要由PLC、顯示器、氣體傳感器等組成。本次研究的目標(biāo)是對(duì)煤礦安全性和猴車(chē)的使用性給予提升，減少工人上下班的時(shí)間，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和節(jié)能效果進(jìn)一步提高，故障報(bào)警與故障排除與時(shí)迅速。根據(jù)系統(tǒng)要求，設(shè)計(jì)出滿足要求的猴車(chē)控制系統(tǒng)，對(duì)架空乘人裝置、PLC、氣體傳感器進(jìn)行選型和計(jì)算，解決實(shí)際使用中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)出能滿足控制要求的控制電路、流程圖以與控制程序。課題的提出與方案論證2.1 架空乘人裝置結(jié)構(gòu)組

18、成架空乘人裝置主要由驅(qū)動(dòng)部分、乘人部分、托繩部分、尾輪部分、緊部分以與電控系統(tǒng)組成（如下圖2.1）。本文主要是針對(duì)猴車(chē)電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖2.1 斜井架空乘人裝置的組成框圖2.2系統(tǒng)的控制要求猴車(chē)作為一個(gè)煤礦輔助運(yùn)輸機(jī)械裝備，在國(guó)絕大部分驅(qū)動(dòng)方式為機(jī)械傳動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)方式使用的不多，并且主要應(yīng)用在巷道比較空曠的場(chǎng)合；而在國(guó)外大多采用比較先進(jìn)的液壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，并且非常適應(yīng)煤礦井下的小斷面巷道以與起重運(yùn)輸不便的場(chǎng)合。減少礦井工作人員上下班時(shí)間是該控制系統(tǒng)的第一個(gè)目的，經(jīng)濟(jì)實(shí)用和安全是本設(shè)計(jì)的另外一個(gè)目的。而本系統(tǒng)擬解決國(guó)現(xiàn)在存在的這一不足，以減少工人的上下班時(shí)間，為企業(yè)帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)利益，具有一定的實(shí)用性

19、，為該控制系統(tǒng)的第一個(gè)目的。保證工人的生命和財(cái)產(chǎn)安全是本設(shè)計(jì)的另一個(gè)目的。 系統(tǒng)控制要現(xiàn)的功能如下：猴車(chē)控制系統(tǒng)啟動(dòng)要求 在井上和井下分別設(shè)有操作臺(tái)，當(dāng)在井上有人需上車(chē)時(shí)，井上操作人員按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，制動(dòng)器松閘，系統(tǒng)發(fā)出3聲預(yù)警信號(hào)用以提示乘客猴車(chē)即將啟動(dòng)，注意安全；另外一個(gè)作用是作為與井下操作臺(tái)上的工作人員之間的一種通信信號(hào)：告知礦井下的操作人員此時(shí)井上有人上車(chē)，若井下有人需上車(chē)，此時(shí)必須等待，只到所有上車(chē)的人都到達(dá)井下時(shí)，方可上車(chē)；同理若是在井下的操作人員按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，則若井上有人需上車(chē)時(shí)，此時(shí)必須等待，只到所有上車(chē)的人都到達(dá)井上時(shí)，方可上車(chē)。當(dāng)?shù)?聲預(yù)警時(shí)，猴車(chē)啟動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行，5秒后

20、播放MP3。如果在井上（井下）所有礦工都已上車(chē)并在不過(guò)載的情況下時(shí)，控制臺(tái)操作人員調(diào)節(jié)減速機(jī)調(diào)速開(kāi)關(guān)，使電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到節(jié)能、減少乘坐時(shí)間的目的；若有乘車(chē)者下車(chē)，調(diào)節(jié)減速機(jī)調(diào)速開(kāi)關(guān)，使電機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn)。若過(guò)載，則重錘上升到達(dá)上限限定高度，觸動(dòng)鋼絲繩緊保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，架空乘人索道自動(dòng)停車(chē)。（2）系統(tǒng)停車(chē) 正常停車(chē)：轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于停止位置，設(shè)備進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)，任何設(shè)備不能啟動(dòng)。（3）完善的系統(tǒng)保護(hù)、報(bào)警功能。全程緊急停車(chē)保護(hù)：在架空乘人裝置的沿線裝有緊急停車(chē)?yán)€開(kāi)關(guān)間隔80米1 個(gè)，并由鋼絲繩連接起來(lái)。當(dāng)巷道有緊急情況時(shí)，在沿線的任意一個(gè)地方拉動(dòng)該鋼絲繩，相應(yīng)的急停拉線開(kāi)關(guān)將給控制系統(tǒng)一個(gè)急停信號(hào)，架空乘

21、人裝置將自動(dòng)停止運(yùn)行，同時(shí)顯示窗將顯示觸動(dòng)此開(kāi)關(guān)的相應(yīng)位置。乘人吊椅搖擺保護(hù)：間隔80m安裝一個(gè)，此開(kāi)關(guān)是用于防止吊椅過(guò)擺而設(shè)置的保護(hù)裝置。當(dāng)?shù)跻芜^(guò)擺到一定高度時(shí)，車(chē)觸動(dòng)此開(kāi)關(guān)動(dòng)作，候車(chē)自動(dòng)停車(chē)。同時(shí)顯示窗將顯示觸動(dòng)此開(kāi)關(guān)的相應(yīng)位置。 煤礦安全報(bào)警系統(tǒng)：當(dāng)?shù)V井的一氧化碳（CO）和甲烷（CH4）的氣體濃度高于安全標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)， 由CO傳感器和CH4 傳感器給控制系統(tǒng)一個(gè)井有毒氣體超標(biāo)的信號(hào)，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，使猴車(chē)返回礦井地面并發(fā)出警報(bào)。越位保護(hù)。機(jī)頭、機(jī)尾越位保護(hù)：機(jī)頭和機(jī)尾分別有越位行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)?shù)V工乘坐吊椅上井或下井進(jìn)入機(jī)頭或機(jī)尾的禁止部位點(diǎn)時(shí)，由越位保護(hù)裝置給控制系統(tǒng)一個(gè)越位的信號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)并

22、發(fā)出故障報(bào)警聲，同時(shí)顯示窗口顯示相應(yīng)的故障。 制動(dòng)器動(dòng)作保護(hù)：制動(dòng)器與電機(jī)在電氣上為互鎖保護(hù)，主電機(jī)啟動(dòng)前，制動(dòng)器提前3秒松閘，處于非制動(dòng)狀態(tài)。如制動(dòng)器未能松閘，主電機(jī)不能啟動(dòng)，從而達(dá)到保護(hù)主電機(jī)的目的。電機(jī)的過(guò)載、短路保護(hù)：控制電路中接有熔斷器和熱繼電器，分別用于電路短路和過(guò)載保護(hù)。2.3控制系統(tǒng)的方案選擇架空乘人裝置按驅(qū)動(dòng)方式可分為機(jī)械傳動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種驅(qū)動(dòng)方式，其主要控制方式有：（1）純繼電器控制方式這是猴車(chē)電控過(guò)去常用的一種控制方式，這種控制方式存在很多的缺點(diǎn)：當(dāng)保護(hù)開(kāi)關(guān)增多時(shí)線路變得很復(fù)雜，而且不便于接線，設(shè)計(jì)困難，維修困難，安全性差，觸點(diǎn)多，也不能顯示各種保護(hù)。 （2）PLC 電路

23、控制方式 該控制方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)的加速和減速控制，達(dá)到減少乘坐人員的乘坐時(shí)間和上下車(chē)安全的目的。氣體傳感器的任務(wù)是檢測(cè)礦井有毒氣體的濃度，通過(guò)氣體傳感器反饋信號(hào)給控制電路一個(gè)氣體濃度偏高的信號(hào)，輸出給電機(jī)一個(gè)反轉(zhuǎn)的控制信號(hào)。對(duì)于這種控制方式，隨著電路中的保護(hù)開(kāi)關(guān)的增加，使電路的安全性和準(zhǔn)確性都能得到提高，卻不會(huì)給電路接線帶來(lái)困難。采用這種控制方式具有可靠性高、程序簡(jiǎn)單、設(shè)備便于維護(hù)和維修，電路連接方便，一次性投資小等優(yōu)點(diǎn)。 所以從以上兩種控制方式看，本設(shè)計(jì)采用PLC 控制方式。比較得出PLC 有明顯的優(yōu)越性。本設(shè)計(jì)采用松下公司的FP1系列的FP1-C72型號(hào)PLC，其相應(yīng)的軟件為FPWIN-

24、GR 和手持編程器來(lái)完成猴車(chē)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2.4猴車(chē)控制系統(tǒng)2.4.1架空乘人裝置電控系統(tǒng)架空乘人裝置系統(tǒng)具有設(shè)備電氣互鎖，電機(jī)失壓、短路、過(guò)載保護(hù)，緊保護(hù)，沿途緊急停車(chē)閉鎖等較為全面的安全保護(hù)功能。具有啟動(dòng)前預(yù)警信號(hào)，開(kāi)車(chē)、停車(chē)按設(shè)定的程序控制等功能。具有數(shù)碼顯示功能，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，給出相應(yīng)的故障位置提示，極大方便了用戶對(duì)設(shè)備的維護(hù)和維修。2.4.2系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)猴車(chē)控制系統(tǒng)主要以PLC為主要控制單元，控制操作臺(tái)與語(yǔ)音箱作為操作與報(bào)警設(shè)備，PLC外圍開(kāi)關(guān)，傳感器構(gòu)成保護(hù)系統(tǒng)。系統(tǒng)框架如圖3.1 所示。 系統(tǒng)各組成主要作用說(shuō)明如下： （1）按鈕開(kāi)關(guān)：在煤礦上水平面和下水平面各自都設(shè)有兩個(gè)

25、按鈕開(kāi)關(guān)，其中一個(gè)是停止按鈕，另外一個(gè)是：在上水平面為正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，下水平面為反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕。其主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)在異地共同控制同一臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行和停止。 （2）保護(hù)開(kāi)關(guān)：本設(shè)計(jì)在索道沿途共安裝12個(gè)保護(hù)開(kāi)關(guān)，其中6個(gè)用作全程緊急停車(chē)保護(hù)開(kāi)關(guān)，另外6個(gè)用作吊椅搖擺保護(hù)開(kāi)關(guān)，分別間隔80m安裝一個(gè)；通過(guò)PLC 控制系統(tǒng)將數(shù)據(jù)送往數(shù)碼管顯示，以便工作人員準(zhǔn)確定位故障的位置，減少了故障的排查時(shí)間，便于維護(hù)和維修。 （3）傳感器：本設(shè)計(jì)通過(guò)在礦井安裝CO傳感器和CH4傳感器并連接PLC 控制回路，當(dāng)濃度超標(biāo)時(shí)，傳感器就給控制系統(tǒng)一個(gè)井氣體偏高的信號(hào)并發(fā)出警報(bào)，使電機(jī)反轉(zhuǎn)，即使猴車(chē)返回上水平面。 （4）減速機(jī)：

26、通過(guò)減速機(jī)上的調(diào)速開(kāi)關(guān)，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，以達(dá)到調(diào)節(jié)猴車(chē)運(yùn)行速度的目的。綜合本設(shè)計(jì)需求，并查閱圖書(shū)館和網(wǎng)絡(luò)資料，系統(tǒng)硬件選型暫定有電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、PLC、傳感器、A/D裝換元件、制動(dòng)器等幾項(xiàng)硬件設(shè)計(jì)選擇。（1）電動(dòng)機(jī)：綜合系統(tǒng)要求并假設(shè)設(shè)計(jì)環(huán)境為索道長(zhǎng)度500M、斜角15，來(lái)進(jìn)行運(yùn)算，并最后選擇出合適的電動(dòng)機(jī)型。（2）PLC：根據(jù)系統(tǒng)輸入輸出開(kāi)關(guān)電位數(shù)量，并秉承物美價(jià)廉的原則進(jìn)行選擇、確定型號(hào)。（3）制動(dòng)器的選擇：從安全性方面考慮，并從實(shí)際使用情況出發(fā)，結(jié)合使用代價(jià)選定型號(hào)。（4）減速機(jī)：即直接從設(shè)計(jì)中所需的運(yùn)動(dòng)調(diào)速方式，以與有輕度腐蝕的工作環(huán)境并結(jié)合各減速機(jī)型號(hào)的側(cè)重性能來(lái)綜

27、合考慮選型。（5）傳感器：本設(shè)計(jì)中涉與的傳感器包括：一氧化碳、甲烷傳感器，該傳感器的選擇，秉承礦區(qū)常規(guī)選擇的傳感器習(xí)慣，并考慮與本設(shè)計(jì)需求的契合程度來(lái)綜合選擇。（6）另有A/D轉(zhuǎn)換元件的選擇，則從PLC的選擇中來(lái)連帶考慮該元件的選型。PLC各種按鍵傳感器保護(hù)開(kāi)關(guān)鋼絲繩減速機(jī)主電機(jī)制動(dòng)器語(yǔ)音箱數(shù)碼管顯示器圖2.2 猴車(chē)電控系統(tǒng)組成框圖2.5本章小結(jié)本章先對(duì)猴車(chē)裝置的組成、系統(tǒng)控制的預(yù)期效果做了概述。其中猴車(chē)的結(jié)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)部分、乘人部分、托繩部分、尾輪部分、緊部分與電控系統(tǒng)組成。作為本設(shè)計(jì)重點(diǎn)的猴車(chē)電控系統(tǒng)主要包括猴車(chē)控制系統(tǒng)啟動(dòng)、系統(tǒng)停車(chē)、系統(tǒng)保護(hù)、報(bào)警等功能。其次綜合本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)需要，選擇了

28、松下公司的FP1-C72型號(hào)PLC作為控制核心。最后就此系統(tǒng)方案做出了猴車(chē)電控系統(tǒng)的系統(tǒng)組成框圖，并就設(shè)計(jì)中需求到得系統(tǒng)硬件其中包括按鈕開(kāi)關(guān)、保護(hù)開(kāi)關(guān)、傳感器、減速機(jī)進(jìn)行了具體的闡述和對(duì)系統(tǒng)的一些主要硬件提出了選擇思路和整體方案。控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 PLC的選型（1）PLC 簡(jiǎn)介 PLC 即可編程控制器（Programmable logic Controller，是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC 做了如下定義：PLC 英文全稱(chēng)Programmable

29、 Logic Controller ,中文全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，定義是:一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算,順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程.PLC是可編程邏輯電路，也是一種和硬件結(jié)合很緊密的語(yǔ)言，在半導(dǎo)體方面有很重要的應(yīng)用，可以說(shuō)有半導(dǎo)體的地方就有PLC。具有以下特點(diǎn)：1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；2.通用性強(qiáng)，控制程序可變，使用方便；3.功能強(qiáng)，適應(yīng)面廣；4.編程簡(jiǎn)單，容易掌握；5.減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工的工作量；6.體積小、重量輕、功耗

30、低、維護(hù)方便。 PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC與其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。 PLC是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛應(yīng)用。 發(fā)展方向：

31、 產(chǎn)品規(guī)模向兩極分化； 處理模擬量； 追求高可靠性； 通訊接口和智能模塊； 系統(tǒng)操作站配高分辨率的監(jiān)視器； 追求軟、硬件標(biāo)準(zhǔn)化。 （2）PLC 的選型 在控制系統(tǒng)方案中共有開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)23個(gè)、開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)26個(gè)。故采用松下公司的FP1-C72可編程邏輯控制器，F(xiàn)P1 系列的C72 可編程邏輯控制器共有 40個(gè)輸入點(diǎn)和32個(gè)輸出點(diǎn)，共72個(gè)I/O點(diǎn)，輸入寄存器為X0X27輸出寄存器為Y0Y1F，有置時(shí)鐘。C72系列PLC器件價(jià)格較低，性能優(yōu)良，程序容量較大、運(yùn)行速度快、可在線編程等優(yōu)點(diǎn)。3.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選型3.2.1電機(jī)的選擇（1）計(jì)算說(shuō)明 已知參數(shù)： 巷道斜長(zhǎng)：L=500m 巷道坡度： =1

32、5 驅(qū)動(dòng)輪直徑：D=1000mm。 鋼絲繩的運(yùn)行速度：V=0.8m/s。 主要參數(shù)的確定預(yù)選鋼絲繩：6X19-20（q0 =1.47 m）。 設(shè)吊椅間距為：112m。 托輪間距：2=8m。 驅(qū)動(dòng)輪繩槽與牽引鋼絲繩間的摩擦系數(shù)：=0.2。 牽引繩在驅(qū)動(dòng)輪上的圍包角：=180。 (2) 牽引鋼絲繩力的計(jì)算最小點(diǎn)力的計(jì)算： （3.1）式中：Smin最小力點(diǎn)的力，N；C鋼絲繩的繞度系數(shù)，取C=1000；q0預(yù)選牽引鋼絲繩的每米質(zhì)量 1.47 m；g重力加速度，g=9.8m/s； =14406N。 各點(diǎn)力的計(jì)算： 當(dāng)下放側(cè)無(wú)人而上升側(cè)滿員是：（動(dòng)力運(yùn)行狀態(tài)） 線路運(yùn)行阻力： （3.2） (3.3)各點(diǎn)力

33、： S3 = Smin =14406N S4 =1.01 Smin =14550.06NS1 = S4 + W4-1=26760.2N S2 = S3 W2-3=17598.06N （3.4）式中：q0 每米鋼絲繩的質(zhì)量 1.47 m； Q1 每人人體重量 取Q1 =75 ； Q2 每把吊椅重量 取Q2 =15 ； 牽引鋼絲繩運(yùn)行阻力系數(shù)，動(dòng)力運(yùn)行時(shí)，取=0.02，制動(dòng)運(yùn)行時(shí)，取=0.015； L礦井斜長(zhǎng)。當(dāng)下放側(cè)滿員而上升側(cè)無(wú)人時(shí)：（制動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)） 線路運(yùn)行阻力： （3.5） (3.6)各點(diǎn)力： S3 = Smin =14406N S4 =1.01Smin =14550.06NS1 = S4

34、 + W4-1=18252.58N S2 = S3W2-3=24932.76N(3) 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算與選擇選擇電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型選用Y型籠型三相異步電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)容量由電動(dòng)機(jī)至鋼絲繩的傳動(dòng)總功率為： (3.7)式中，1是聯(lián)軸器1 傳動(dòng)的效率2是錐齒傳動(dòng)的效率3軸承傳動(dòng)的效率4是齒輪傳動(dòng)的效率5是聯(lián)軸器 2 傳動(dòng)的效率6是驅(qū)動(dòng)輪傳遞的效率。其大小分別為1=0.99，2=0.95，3 =0.98，4 =0.97，5 =0.99，6 =0.96。則電動(dòng)機(jī)輸出功率：動(dòng)力運(yùn)行時(shí)： (3.8)制動(dòng)運(yùn)行時(shí)： (3.9)式中Kb 電動(dòng)機(jī)功率備用系數(shù)，一般取 Kb =1.6 取 =2.08 所以選取電動(dòng)機(jī)

35、功率為：30KW確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速： (3.10)初選圓錐齒輪的傳動(dòng)比i1 =23，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比i=35，二級(jí)齒輪傳動(dòng)比i2 =925,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的 可選圍為d n =( i1 in ) nN =(1875) 15.29r/min=(275.221146.75)r/min。 綜合考慮選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y200L-6 籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。 表3.1 Y200L-6 型電機(jī)的主要性能額定功率（kw）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）效率（%）功率因素電流（A）3097589.50.8558.6（4）電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式選擇電機(jī)的啟動(dòng)方式主要有：全壓直接啟動(dòng)、自耦減壓起動(dòng)、Y- 起動(dòng)、軟起動(dòng)器、變頻器。 全壓直接

36、啟動(dòng)：優(yōu)點(diǎn)是操縱控制方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，而且比較經(jīng)濟(jì)。主要用于小功率電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，從節(jié)約電能的角度考慮，大于11kw的電動(dòng)機(jī)不宜用此方法。 自耦減壓?jiǎn)?dòng)：利用自耦變壓器的多抽頭減壓，既能適應(yīng)不同負(fù)載起動(dòng)的需要，又能得到更大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，是一種經(jīng)常被用來(lái)起動(dòng)較大容量電動(dòng)機(jī)的減壓起動(dòng)方式。它的最大優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，當(dāng)其繞組抽頭在80%處時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)直接起動(dòng)時(shí)的64%。 Y-起動(dòng)：適用于無(wú)載或者輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。并且同任何別的減壓起動(dòng)器相比較，其結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，價(jià)格也最便宜。 軟起動(dòng)器：這是利用了可控硅的移相調(diào)壓原理來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓起動(dòng)，主要用于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)控制，起動(dòng)效果好但成本較高。因使用了可控硅元件

37、，可控硅工作時(shí)諧波干擾較大，對(duì)電網(wǎng)有一定的影響。另外電網(wǎng)的波動(dòng)也會(huì)影響可控硅元件的導(dǎo)通，特別是同一電網(wǎng)中有多臺(tái)可控硅設(shè)備時(shí)。因此可控硅 元件的故障率較高，因?yàn)樯媾c到電力電子技術(shù)，因此對(duì)維護(hù)技術(shù)人員的要求也較高。 變頻器：變頻器是現(xiàn)代電動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域技術(shù)含量最高，控制功能最全、控制效果最好的電機(jī)控制裝置，它通過(guò)改變電網(wǎng)的頻率來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。因?yàn)樯媾c到電力電子技術(shù)，微機(jī)技術(shù)，因此成本高，對(duì)維護(hù)技術(shù)人員的要求也高，因此主要用在需要調(diào)速并且對(duì)速度控制要求高的領(lǐng)域。 根據(jù)上述情況本文選擇自耦減壓?jiǎn)?dòng)方式，這種啟動(dòng)方式主要用于較大容量的電動(dòng)機(jī)，以減小啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響。其優(yōu)點(diǎn)是：?jiǎn)?dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的電

38、流沖擊小，功耗損耗小。如圖3.3 所示，當(dāng)按下正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）啟動(dòng)按鈕SB0（SB1），接觸器KM1、KM2 與時(shí)間繼電器KT的線圈同時(shí)得電，KM1、KM2 的主觸 點(diǎn)閉合，電動(dòng)機(jī)定子繞組經(jīng)自耦變壓器接至電源減壓?jiǎn)?dòng)。當(dāng)時(shí)間繼電器KT延時(shí)時(shí)間到，一方面其常閉延時(shí)觸點(diǎn)打開(kāi)，KM1、KM2線圈失電，KM1、KM2 主觸點(diǎn)斷開(kāi)，將自耦變壓器切除；同時(shí)，KT的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接觸器線圈KM3（KM4）得電，KM3（KM4）主觸點(diǎn)閉合，電機(jī)投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。圖3.1 主電路圖3.2.2 制動(dòng)器的選擇（1）制動(dòng)器的選型原則： 考慮輸送機(jī)的工作重要性，當(dāng)輸送機(jī)工作場(chǎng)所十分重要時(shí)，如主運(yùn)輸輸送機(jī)，應(yīng)重點(diǎn)考慮可靠性配置，

39、才采用液粘制動(dòng)加盤(pán)閘制動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)雙保險(xiǎn)。 考慮輸送機(jī)（長(zhǎng)度短、運(yùn)量?。┲苿?dòng)力矩大小，制動(dòng)力矩小，相應(yīng)動(dòng)載沖擊小，可選用普通推桿制動(dòng)器；否則，應(yīng)選用可控制動(dòng)器，如液粘制動(dòng)器或可控盤(pán)閘制動(dòng)器。 輸送機(jī)帶速，當(dāng)輸送機(jī)帶速高時(shí)，應(yīng)選用可控制動(dòng)器， 或者選用液力或液壓制動(dòng)器先實(shí)現(xiàn)降速，速度降低以后，再加制動(dòng)閘進(jìn)行定車(chē)制動(dòng)。 考慮輸送機(jī)（長(zhǎng)度、運(yùn)量）動(dòng)載荷大小，動(dòng)載荷較大時(shí)，必須采用可控制動(dòng)器，當(dāng)要求制動(dòng)精度高時(shí)，選用液粘制動(dòng)器，否則選用可控制盤(pán)閘制動(dòng)器。 考慮輸送機(jī)經(jīng)濟(jì)性，性能要求越好，投資價(jià)格越高。一般情況選用可 控盤(pán)閘制動(dòng)器，既可實(shí)現(xiàn)可控制動(dòng)，又能實(shí)現(xiàn)定車(chē)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相應(yīng)投資也較小。 制動(dòng)器的選型

40、：制動(dòng)器選用電力液壓塊式制動(dòng)器，性能安全可靠，制動(dòng)平穩(wěn)，動(dòng)作頻率高，主要擺動(dòng)較點(diǎn)設(shè)有自潤(rùn)滑軸承，傳動(dòng)效力高，壽命長(zhǎng)，在使用過(guò)程中無(wú)需潤(rùn)滑，廣泛用于起重、冶金、礦山、港口、碼頭、建 筑機(jī)械等機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置的減速或停車(chē)制動(dòng)。其推動(dòng)器為隔爆型并有防爆證和煤安證。制動(dòng)閘塊選用在制動(dòng)時(shí)不會(huì)引起爆炸和燃燒的材料制成，其材料性能符合MT113的規(guī)定、參數(shù)如下： 電力液壓塊式制動(dòng)器型號(hào)：BYWZ3B160/25 防爆電液推動(dòng)器：YT1-25ZB/4 制動(dòng)力矩：180N.m 下圖3.2 為YWZ3系列電力液壓塊式制動(dòng)器外形圖。 其正常工作條件： 環(huán)境溫度-40+50； 一般用于三相交流電源50Hz、380V； 電

41、機(jī)安裝地點(diǎn)海拔高度符合GB755-87 標(biāo)準(zhǔn)； 安裝形式一般適合推動(dòng)器垂直工作，傾斜度不超過(guò)15。（2）工作原理當(dāng)推動(dòng)器通電時(shí)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)軸上的葉輪旋轉(zhuǎn)，在活塞產(chǎn)生壓力，使固定在活塞的推桿迅速上升，推動(dòng)連接杠桿壓縮主彈簧使制動(dòng)瓦開(kāi)，機(jī)構(gòu)得以運(yùn)動(dòng)。推動(dòng)器斷電時(shí)，主彈簧的力將制動(dòng)瓦壓緊于機(jī)構(gòu)的制動(dòng)輪上使機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)。圖3.2 YW23系列電力液壓塊式制動(dòng)器外形圖3.2.3減速機(jī)的選型（1）減速機(jī)是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。其作用是：1、降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機(jī)額定扭矩。

42、2、減速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。一般的減速機(jī)有斜齒輪減速機(jī)(包括平行軸斜齒輪減速機(jī)、蝸輪減速機(jī)、錐齒輪減速機(jī)等等)、行星齒輪減 速機(jī)、擺線針輪減速機(jī)、蝸輪蝸桿減速機(jī)、行星摩擦式機(jī)械無(wú)級(jí)變速機(jī)等等。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，采用MB系列的無(wú)級(jí)變速機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)猴車(chē)運(yùn)行速度的控制。工作變速原理 帶錐度的主動(dòng)輪和壓盤(pán)被一組蝶形彈簧壓緊，輸入軸和主動(dòng)輪用平鍵聯(lián)接，組成壓緊主動(dòng)輪裝置。一組帶錐度的行星摩擦輪側(cè)被夾在主動(dòng)傳輸線和壓盤(pán)之間，外側(cè)夾在帶錐度的固定環(huán)和調(diào)速凸輪之間組成福摩擦。當(dāng)壓緊的主動(dòng)輪裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，行星摩擦輪就作純滾動(dòng)，由于固定環(huán)和調(diào)速凸輪不動(dòng)，因此行星輪在自轉(zhuǎn)的同時(shí)也做公轉(zhuǎn)，通過(guò)

43、行星摩擦輪的中心軸與滑塊軸承而帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)動(dòng)手輪改變角向位置的同時(shí)，調(diào)速凸輪的端而曲線經(jīng)平面軸承和固定平面凸輪斷面曲線作用，使調(diào)速凸輪產(chǎn)生軸向移動(dòng)，從而勻速地改變調(diào)速凸輪的固定環(huán)之間的間隙，使行星摩擦輪產(chǎn)生徑向移動(dòng)，從而勻速地改變了行星輪與主動(dòng)輪、壓盤(pán)與固定環(huán)、調(diào)整凸輪摩擦處的工作半徑，穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)變速。性能特點(diǎn) 高強(qiáng)度：在加沖擊負(fù)載或機(jī)器逆轉(zhuǎn)時(shí)，本機(jī)性能可靠，能精確傳動(dòng)，無(wú)后座力。 變速?lài)螅鹤兯俦染鶠?:5，與輸出轉(zhuǎn)速可在1:45 至1:7.25之間任意變化。 調(diào)速精度高：調(diào)速精度為10.5轉(zhuǎn)。 性能穩(wěn)定：本機(jī)的傳動(dòng)部件都經(jīng)過(guò)特殊的熱處理，精密加工摩擦部位，潤(rùn)滑良好，運(yùn)行平穩(wěn)，

44、噪聲低，壽命長(zhǎng)。 同軸結(jié)構(gòu)：輸入軸、輸出軸同向旋轉(zhuǎn)，體積小，重量輕。 組合能力強(qiáng)：本機(jī)可與各種類(lèi)型減速機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速、大扭矩的變速效果。 在允許負(fù)載的情況下，調(diào)定的轉(zhuǎn)速恒定。 全封，可適用于潮濕、多塵、有輕度腐蝕性的工作環(huán)境。技術(shù)參數(shù)： 功 率：0.18KW7.5KW 轉(zhuǎn) 矩：1.5Nm2062Nm 變速?lài)?a.基本型：200-1000r/min b.變速機(jī)帶一級(jí)齒輪減速（i=2.5-5）：40-200r/min c.變速機(jī)帶二級(jí)齒輪減速（i=7.1-25）：8-140r/min d.變速機(jī)帶三級(jí)齒輪減速（i=42-100）：2-23.5r/min （4）調(diào)速方式 主要有：1、手輪調(diào)速：

45、分快慢手輪、指針手輪調(diào)速；2、配直角器調(diào)速；3、電動(dòng)調(diào)速?？炻州喺{(diào)速直接看不出轉(zhuǎn)速，指針手輪調(diào)速指針上顯示的速度與實(shí)際輸出軸轉(zhuǎn)速有3-5 轉(zhuǎn)的偏差。但本文采用指針手輪調(diào)速，這種調(diào)速比較方便，便于控制。3.3 氣體傳感器的選型3.3.1一氧化碳傳感器的選型煤礦中CO 氣體最高濃度為0.0024%，當(dāng)CO 傳感情檢測(cè)到其濃度不低于這個(gè)值時(shí)，傳感器就輸出一個(gè)模擬信號(hào)，通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換單元將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)PLC 控制猴車(chē)系統(tǒng)。本文選用KGA3 型一氧化碳傳感器。KGA3 型煤礦用電化學(xué)式一氧化碳傳感器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)傳感器）是礦用連續(xù)檢測(cè)礦井下一氧化碳濃度的高精度儀表。傳感器能夠?qū)崟r(shí)地測(cè)量并且顯示

46、礦井下的一氧化碳濃度，而且根據(jù)濃度值的大小產(chǎn)生聲 光報(bào)警信號(hào)，并且輸出與一氧化碳濃度相對(duì)應(yīng)的模擬信號(hào)。傳感器能在具有瓦斯、煤塵爆炸的礦井，對(duì)煤層自燃發(fā)火、機(jī)電設(shè)備、運(yùn)輸膠帶事故等多種因數(shù)可能引發(fā)火災(zāi)和爆炸事故進(jìn)行早期的預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)。下圖3.3 為KGA3 型一氧化碳傳感器外形圖。圖3.3 KGA3 型一氧化碳傳感器外形圖(2) 主要技術(shù)參數(shù)：表3.2KGA3技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)測(cè)量圍（CH4）（01000）10-6基本誤差（CH4）050502002001000410-645%測(cè)量值10-645%測(cè)量值10-6響應(yīng)時(shí)間35S報(bào)警方式間歇式聲光交替斷電點(diǎn)連續(xù)可調(diào)報(bào)警方式斷續(xù)聲，光報(bào)警防爆型式Ex

47、ibd I輸出信號(hào)頻率 200-1000Hz，0-200Hz，5-15Hz 電流1-5mA，4-20mA工作電壓DC（924V）工作電流80mA DC18V外形尺寸28018068 mm外形尺寸200 mL/min3.3.2甲烷傳感器的選型煤礦中CH4 氣體最高濃度為4%，當(dāng)CO傳感情檢測(cè)到其濃度不低于這個(gè)值時(shí)，傳感器就輸出一個(gè)模擬信號(hào)，通過(guò)A/D 轉(zhuǎn)換單元將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)PLC控制猴車(chē)系統(tǒng)。本文選用GJG10H 型智能紅外甲烷傳感器。（1）產(chǎn)品介紹主要用于監(jiān)測(cè)煤礦井下環(huán)境氣體中的瓦斯?jié)舛?，采用?guó)際最新（NDIR）非色散紅外探測(cè)技術(shù)研制而成的新一代測(cè)量?jī)x表，是煤礦預(yù)防瓦斯突出和瓦斯爆炸

48、的更新?lián)Q代產(chǎn)品?？梢詫?shí)現(xiàn)井下瓦斯?jié)舛鹊膶?shí)時(shí)測(cè)量就地顯示和超限聲光報(bào)警等功能，并且能夠連續(xù)自動(dòng)地將井下瓦斯?jié)舛绒D(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸送給關(guān)聯(lián)設(shè)備。檢測(cè)元件由國(guó)外原裝進(jìn)口，采用高穩(wěn)定放大處理電路，保證了儀器的性能穩(wěn)定和測(cè)量準(zhǔn)確性。在檢測(cè)原理上使用的是完全不同于傳統(tǒng)催化原理的紅外線檢測(cè)技術(shù)，克服了催化原理傳感器標(biāo)定周期短、容易中毒等現(xiàn)象，具有測(cè)量準(zhǔn)確、反應(yīng)速度快、標(biāo)定周期長(zhǎng)、不受其它氣體影響、測(cè)量圍寬、功耗低、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在工作過(guò)程中由于采用光學(xué)測(cè)量并不消耗甲烷，無(wú)大功率器件，所以不存在受高瓦斯沖擊損壞的現(xiàn)象（根據(jù)需要量程可任意擴(kuò)展），測(cè)量不受風(fēng)速影響，性能穩(wěn)定調(diào)校周期最低一個(gè)月，響應(yīng)時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)快

49、于催化原理傳感器。儀器軟件上采用智能化設(shè)計(jì)，易于維護(hù)和調(diào)校，大大節(jié)約儀器的使用與維護(hù)費(fèi)用。（2）其主要技術(shù)指標(biāo)如下表3.3 所示 表3.3 GJG10H 型智能紅外甲烷傳感器主要技術(shù)指標(biāo)表3.3GJG10H 型智能紅外甲烷傳感器主要技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)測(cè)量圍010%CH4分辨率0.01%CH4測(cè)量精度0.001.00%CH41.002.00%CH42.004.00%CH44.0010.00%CH40.1% CH40.2%CH40.3%CH448.0%真值元件檢測(cè)反應(yīng)速度20S報(bào)警方式間歇式聲光報(bào)警報(bào)警點(diǎn)圍0.5%2.5%連續(xù)可調(diào)斷電點(diǎn)圍0.5%2.0%連續(xù)可調(diào)采樣方式限制擴(kuò)散式整機(jī)工作電壓92

50、4V DC,18VDC/51mA傳輸距離3km輸出信號(hào)2001000Hz、15mA DC防爆型式Exib I礦用本安型下圖3.4、3.5 分別為GJG10H 型智能紅外甲烷傳感器的各部件示意圖和接線示意圖。圖3.4 GJG10H 型智能紅外甲烷傳感器的各部件示意圖1、斷電器信號(hào)輸出 2、電源正 3、地線 4、信號(hào)輸出圖3.5 GJG10H 型智能紅外甲烷傳感器接線示意圖3.4 FP1 A/D 轉(zhuǎn)換單元（1）A/D 轉(zhuǎn)換單元的主要作用把傳感器檢測(cè)到的電壓或電流信號(hào)(模擬量)轉(zhuǎn)換成PLC 能夠識(shí)別的等效數(shù)字量，這些數(shù)字量經(jīng)過(guò)PLC 處理后控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。FP1 A/D 轉(zhuǎn)換單元的技術(shù)參數(shù)如下表3

51、.4所示。表3.4 FP1 A/D 轉(zhuǎn)換單元技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目說(shuō)明模擬輸入點(diǎn)數(shù)4通道/單元（CH0CH3）模擬輸入圍電壓05V、010V電流020mA分辨率1/1000總精度滿量程的1%相應(yīng)時(shí)間2.5ms/通道輸入阻抗電壓不小于1M電流250絕對(duì)輸入圍電壓+7.5V（05V）、+15V（010V）電流+30mA數(shù)字輸出圍K0K1000(H0H03E8)絕緣方式光耦合：端子與部電路之間無(wú)絕緣：通道間連接方式端子板（M35螺絲）（2）占用通道與編程方法 A/D 轉(zhuǎn)換單元有4個(gè)模擬輸入通道，占用的輸入端子分別為： CH0：WX9（X90X9F） CH1：WX10（X100X10F） CH2：WX11（X1

52、10X11F） CH3：WX12（X120X12F） PLC 每個(gè)掃描周期對(duì)各通道采樣一次，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的結(jié)果分別存放在各自的輸入通道（WX9WX12F）中。A/D 轉(zhuǎn)換的編程可用指令F0實(shí)現(xiàn)，如F0 MV ,WX9,DTO執(zhí)行這一指令后，CHO輸入的模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變成數(shù)字信號(hào)后送入WX9，并由F0指令讀出保存到DTO 中。（3）A/D 轉(zhuǎn)換單元的面板布置與接線方法圖4.6是A/D轉(zhuǎn)換單元的面板布置圖。A/D單元的每個(gè)通道有4 個(gè)接線端：V、I、C 和FG。此外，還有一對(duì)電壓圍選擇端子RANGE。其中，V是電壓輸入端，I 是電流輸入端，C是公共端，F(xiàn)G是屏蔽接地端。左端擴(kuò)展插座用

53、于連接FP1控制單元或者擴(kuò)展單元，有段插座用于連接D/A轉(zhuǎn)換單元或I/O LINK單元。A/D轉(zhuǎn)換單元的接線方法：電壓輸入方式的界限圖如圖4.7所示。信號(hào)有V和C兩端輸入，屏蔽外殼接FG端。當(dāng)電壓圍選擇端子RANGE間開(kāi)路時(shí)，輸入模擬電壓圍為05V；短路是，輸入模擬電壓圍為010V。電流輸入方式的界限如圖4.8所示。信號(hào)有I和C兩端輸入，將電壓輸入V和電流輸入I端子連接在一起，屏蔽外殼接FG端。此時(shí)，需要將當(dāng)電壓圍選擇端子RANGE開(kāi)路。圖 3.6 A/D單元的面板布置圖圖3.7電壓輸入接線方式圖3.8電流輸入接線方式模擬量與數(shù)字量之間的轉(zhuǎn)換 氣體傳感器輸出的電解電流和氣體濃度之間的關(guān)系如下式

54、表示：I=(n * F * A * D * C) /式中，I-電解電流；n-每1mol氣體產(chǎn)生的電子書(shū)；F-法拉第常熟；A-氣體擴(kuò)散面積；D-擴(kuò)散系數(shù)；C-電解質(zhì)溶液中電解的氣體濃度；-擴(kuò)散層的厚度。在同一傳感器中，n、F、A、D與是一定的，所以電解電流與氣體濃度成正比。所以在本設(shè)計(jì)中選擇一氧化碳傳感器和甲烷傳感器輸出信號(hào)為電流信號(hào)，測(cè)量圍分別為420mA。和15mA。根據(jù)公式（1），由煤礦中一氧化碳和甲烷氣體的最高濃度分別為0.0024%、4%，則一氧化碳濃度為0.0024%對(duì)應(yīng)的輸出模擬電流為I=2.4（20-4）/1000+4mA=4.384mA，對(duì)應(yīng)PLC的A/D轉(zhuǎn)換單元輸出數(shù)值為10

55、00/202.6=130。因此當(dāng)PLC檢測(cè)到一個(gè)一氧化碳濃度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量不小于220時(shí)或者甲烷濃度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量不小于130是，就給控制系統(tǒng)一個(gè)停機(jī)的信號(hào)。3.5 PLC電氣控制線路（1）數(shù)碼管顯示接線圖，如下圖（3.9）所示。abgfecdPLC圖3.9數(shù)碼管顯示接線圖（2）本設(shè)計(jì)中數(shù)碼管顯示的位置與上水平面為參考起始點(diǎn)。七段數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)與輸入關(guān)系如下表3.5、3.6所示。表3.5輸入位選擇開(kāi)關(guān)與輸出數(shù)值的關(guān)系輸入輸出X7(X10)X8(X11)X9(X12)XA(X13)XB(X14)XC(X15)1XXXXX1X1XXXX2XX1XXX3XXX1XX4XXXX1X5XXXXX16表3.6

56、數(shù)碼管各位與輸出數(shù)值的關(guān)系輸入輸出abcdEFg01100001110110121111001301100114續(xù)表3.61011011510111116注：“1”表示高電平，“0”表示低電平，“X”表示任意狀態(tài)（3）PLC外圍接線圖PLC外圍接線圖如下圖3.10。圖3.10 PLC外圍接線圖3.6 PLC控制I/O分配PLC硬件配置確定后，對(duì)應(yīng)I/O點(diǎn)進(jìn)行分配，確定外部輸入輸出元件與PLC的I/O點(diǎn)的連接關(guān)系，完成I/O點(diǎn)地址定義表。表3.7、3.8為控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)的名稱(chēng)、代碼。表3.7輸入信號(hào)分配表輸入接口輸入信號(hào)代碼名稱(chēng)X0SB0正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕X1SB1反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕X2Q1速度調(diào)節(jié)

57、開(kāi)關(guān)X3SB2停止按鈕X4SQ1機(jī)頭越位行程開(kāi)關(guān)X5SQ2機(jī)尾越位行程開(kāi)關(guān)X6SQ3重錘上限限位開(kāi)關(guān)X7Q2全程緊急停車(chē)保護(hù)開(kāi)關(guān)X8Q3X9Q4XAQ5XBQ6XCQ7XDQ14CO傳感器模擬信號(hào)XEQ15CH4傳感器模擬信號(hào)X10Q8過(guò)擺保護(hù)開(kāi)關(guān)X11Q9X12Q10X13Q11X14Q12X15Q13X16Q14CO傳感器信號(hào)清零開(kāi)關(guān)X17Q15CH4傳感器信號(hào)清零開(kāi)關(guān)表3.8輸出信號(hào)分配表輸出接口輸出信號(hào)代碼名稱(chēng)Y0KM1自耦減壓?jiǎn)?dòng)接觸器1Y1KM2自耦減壓?jiǎn)?dòng)接觸器2Y2KM3電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器Y3KM4電機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器Y4YB制動(dòng)器松閥Y5BU報(bào)警蜂鳴器Y6KA1MP3播放器Y8HL1電

58、機(jī)運(yùn)行Y9HL2機(jī)頭越位顯示YAHL3機(jī)尾越位顯示YBHL4減速機(jī)運(yùn)行Y10A緊急停車(chē)開(kāi)關(guān)觸動(dòng)位置數(shù)碼管顯示Y11BY12CY13DY14EY15FY16GY17A過(guò)擺開(kāi)關(guān)觸動(dòng)位置數(shù)碼管顯示Y18BY19CY1ADY1BEY1CFY1DG在程序中也用到一些部繼電器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、時(shí)間繼電器。如下表3.9所示。表3.9程序中使用到PLC機(jī)器的器件與功能器件地址功能器件地址功能T0預(yù)警時(shí)間定時(shí)器RA過(guò)擺保護(hù)開(kāi)關(guān)位置顯示數(shù)碼管顯示信號(hào)T4電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間定時(shí)器RBT2MP3開(kāi)始播放時(shí)間定時(shí)器RCT3制動(dòng)器報(bào)閘時(shí)間定時(shí)器RDR0緊急停車(chē)保護(hù)信號(hào)RER1過(guò)擺保護(hù)停車(chē)信號(hào)RFR2CO濃度偏高停車(chē)信號(hào)DT0CO

59、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值存儲(chǔ)區(qū)R3CH4濃度偏高停車(chē)信號(hào)DT1CH4 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)值存儲(chǔ)區(qū)R4緊急停車(chē)保護(hù)開(kāi)關(guān)位置顯示數(shù)碼管顯示信號(hào)R5R6R7R8R93.7本章小結(jié)本章主要對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行選型和設(shè)計(jì)，其中包含電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、制動(dòng)器、PLC、傳感器、A/D轉(zhuǎn)換單元等器件的型號(hào)選擇以與PLC控制電路外部接線圖的設(shè)計(jì)與分配說(shuō)明。軟件設(shè)計(jì)4.1 控制系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì)本系統(tǒng)運(yùn)行流程設(shè)計(jì)如下。系統(tǒng)在井上和井下分別設(shè)有操作臺(tái)，當(dāng)在井上有人需上車(chē)時(shí)，井上操作人員按下正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，制動(dòng)器松閘，系統(tǒng)發(fā)出3聲預(yù)警信號(hào)用以提示乘客猴車(chē)即將啟動(dòng)，注意安全；另外一個(gè)作用是作為與井下操作臺(tái)上的工作人員之間的一種通信信號(hào)：告知礦井

60、下的操作人員此時(shí)井上有人上車(chē)，若井下有人需上車(chē)，此時(shí)必須等待，只到所有上車(chē)的人都到達(dá)井下時(shí)，方可上車(chē)；同理若是在井下的操作人員按下反轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕，則若井上有人需上車(chē)時(shí)，此時(shí)必須等待，只到所有上車(chē)的人都到達(dá)井上時(shí)，方可上車(chē)。當(dāng)?shù)?聲預(yù)警時(shí)，猴車(chē)啟動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行，5秒后播放MP3。如果在井上（井下）所有礦工都已上車(chē)并在不過(guò)載的情況下時(shí)，控制臺(tái)操作人員調(diào)節(jié)減速機(jī)調(diào)速開(kāi)關(guān)，使電機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到節(jié)能、減少乘坐時(shí)間的目的；若有乘車(chē)者下車(chē)，調(diào)節(jié)減速機(jī)調(diào)速開(kāi)關(guān)，使電機(jī)減速運(yùn)轉(zhuǎn)。若過(guò)載，則重錘上升到達(dá)上限限定高度，觸動(dòng)鋼絲繩緊保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，架空乘人索道自動(dòng)停車(chē)。途中設(shè)有緊急停車(chē)保護(hù)開(kāi)關(guān)和座位過(guò)擺保護(hù)開(kāi)關(guān)，用于工人沿途