基于S7-1500PLC的矿井提升机控制系统的优化设计

作     者：兰永平 

作者单位：北方民族大学 

学位级别：硕士

导师姓名：虎恩典

授予年度：2024年

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

主      题：矿井提升机 S7-1500PLC 硬件冗余 自动控制 远程运维 

摘      要：矿井提升机被誉为煤矿的“咽喉设备,对于煤矿的安全生产至关重要。本文针对其提升工艺流程,基于S7-1500PLC设计了一套以硬件的形式实现冗余控制功能的控制系统,旨在进一步提高矿井提升机的工作效率和安全可靠性。首先从立井提升机的机械机构和关键控制技术的分析出发,在明确其提升工艺流程的基础上,根据S7-1500PLC的独特控制功能优势,设计了一套基于PRIFIENT通信的硬件冗余主控系统,包括总体方案设计、硬件设备选型、软件程序设计、调速控制算法研究,该系统可实现主、备控制器的无扰切换,全面保障了主控系统的可靠性。其次,选用永磁同步电机(PMSM)代替原有电励磁交流电机作为主拖动电机,以提高主拖动电机的工作效率并降低损耗。针对常规PMSM矢量控制变频调速系统存在的缺陷,本文对其中的速度调节器的控制算法进行了改善,以自适应模糊PI控制算法来代替传统PI控制算法,进一步提高了PMSM的动态性能和稳态性能。通过仿真对比分析发现,PMSM在自适应模糊PI控制算法下的输出响应明显得到改善,超调消除,响应速度加快,系统稳定性进一步提高。最后,针对矿井提升机维护周期长的问题,基于巨控云平台开发设计了远程智能运维系统,经测试,该系统通信稳定,数据传输速度快,可准确无误的与主控系统进行数据交互,可以实现对矿井提升机运行状况的实时监控和故障预警。