毕业设计基于PLC控制的变频调速系统在矿井提升机中的样本.doc

毕业设计（论文）
阐明书

毕业设计（论文）题目
基于PLC控制变频调速系
系统在矿井提高机中应用

年级专业 09机电一体化
学生姓名
指引教师 庞元俊 董德铭

平顶山工业职业技术学院
年 5 月 25 日

平顶山工业职业技术学院成人教诲学院
毕业设计（论文）任务书

姓名 张 熙
专业 机电一体化
任 务 下 达 日 期 年 2 月 26 日
设计（论文）开始日期 年 2 月 26 日
设计（论文）完毕日期 年 5 月 29 日
设计（论文）题目： 基于PLC控制变频调速系统在矿井提高机中应用

A． 编制设计

B． 设计专项（毕业论文）

指 导 教 师 庞元俊 董德铭
系(部)主 任

年 月 日
平顶山工业职业技术学院毕业设计(论文)评语
第 页
共 页
学生姓名： 张 熙 专业： 机电一体化 年级： 09级
毕业设计(论文)题目： 基于PLC控制变频调速系统在矿井提高机中应用
评阅人：
指引教师： (签字) 年 月 日
成 绩：
系(院)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（论文）答辩委员会记录
系 专业,学生 于 年 月 日
进行了毕业设计(论文)答辩。
设计（论文）题目：基于PLC控制变频调速系统在矿井提高机中应用
专项(论文)题目：
指引教师： 庞元俊 董德铭
答辩委员会依照学生提交毕业设计(论文)材料,依照学生答辩状况,经答辩委员会讨论评估,予以学生 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： ， ，
， ， ，
， ，
目 录

目录 1
摘要.. …………………………………………………………….3
前言 4
第一章 十一矿新副井提高绞车电控系统概况 8
1.1 十一矿新副井绞车电控系统简介 8
1.2 十一矿新副井本来转子切电阻调速电动机运营方式 8
1.3 十一矿新副井绞车本来使用拖动系统系统框图及功能 9
第二章 双馈变频调速系统技术方案 11
2.1 变频技术简介 11
2.2 变频调速基本原理 15
2.3 双馈调速系统构造图和运营原理 19
2.4 电平双PWM变换器 21
2.5 全控双馈调速系统构成 22
2.6 双馈调速系统运营方式 23
2.7 矢量控制全控双馈调速方案 24
2.8 全控双馈调节系统构造 25
2.9 多PLC网络控制系统 27
第三章 操作台及外部设备作用 31
3.1 操作台 31
3.2 上位机监视某些 32
3.3 外部传感器安装与作用 33
第四章 两种方案比较 34
总结. 37
参照文献 39
道谢................................................................40

基于PLC控制变频调速系统在矿井提高机中应用

摘 要

当前国内矿井提高机中大多交流异步电机拖动系统，采用电气控制系统采用转子串、切电阻调速，由继电器一接触器构成逻辑控制装置。本文以安全、可靠、高效、经济为出发点，以可靠性原则为根据，对矿井交流提高机电控系统中转子电路串电阻调速某些，进行改革，由可编程控制器(PLC)控制变频调速控制代替原有串，切电阻调速方式。本文以JKMD-3.5X4〈L〉E型多绳摩擦提高机为例，提出了研究设计方案，并且在中平能化集团十一矿新副井提高绞车上成功实行。PLC变频调速电控系统重要有一下几方面长处：1. 能耗明显减少；2. 生产效率大提高；3. 调速性能好，无机械冲击；4. 电机定子、转子温度均下降诸多，使电机运营故障率大幅减少；5. 系统自动化高，保护齐全，安全性高，减少了人工操作失误率。

核心词：矿井交流提高机 变频调速 PLC电控技术研究

前 言

在煤矿生产中，矿井提高机起着非常重要作用。矿井提高是矿井生产过程中一种重要环节，它任务是提高有用矿物和矸石；升降人员和设备；下放材料等。提高机电控装置技术性能，既直接影响矿山生产效率及安全，又代表着矿井提高机发展整体水平，是矿井安全生产中重中之重一大环节。国内当前正在服务矿井提高机电控系统重要有如下3几种方案：转子电路串电阻交流调速系统、直流发电机与直流电动机构成G—M直流调速系统和晶闸管整流装置供电V—M直流调速系统。中平能化十一矿新副井此前就是采用转子电路串电阻交流调速系统。而这种电控系统存在着诸多问题:
（l) 电机转差功率所有消耗于转子电阻回路中，而提高机有较长时间运营在重载加速、减速工况下，此时转差功率非常大，这就导致了巨大能源挥霍。依照关于调查研究 ，国内电能消耗中，60～70%为动力电；而在总容量高达5.8亿kW电动机总容量中，却只有不到万kW电动机是采用节能型变频调速方式。电机节能，特别是大型电机系统节能是减少国家能源消耗重要手段。
（2)电阻分级切换，为有级调速，设备运营不平稳，容易引起电气及机械冲击。
（3)继电器、接触器频繁动作，电弧烧蚀触点，影响接触器使用寿命，维修成本较高。
（4)交流绕线异步电动机滑环存在接触不良问题，容易引起设备事故。
（5)电动机依托转子电阻获得低速，其运营特性较软。
（6)提高容器通过给定减速点时，由于负载不同，而将得到不同减速度，不能达到稳定低速爬行，最后导致停车位置不准，不能正常装卸载。
上述问题使提高机运营可靠性和安全性不能得到有效保障。因而，需研制更加安全可靠控制系统，使提高机运营可靠性和安全性得到提高。在提高机控制系统中应用计算机控制技术和变频调速技术，对原有提高机控制系统进行升级换代。
在八十年代后期，特别是九十年代以来，随着半导体技术发展，交-直-交变频技术发展越来越成熟，应用也越来越广。因而，以全数字变频控制技术来代替老式TKD控制方式已经成为一种趋势。其控制方式为“全数字变频调速+多PLC冗余控制+上位机监控”全数字电控系统。与原系统相比较新系统存在能耗小、噪音低，特别是配备全数字控制系统时可靠性更高、维护极为以便长处。
矿井变频调速提高机全数字电控系统有如下特点：
（1）硬件构造简朴，故障点少，可靠性高
全数字调速电控系统硬件电路均采用大规模和超大规模集成电路，元器件少，构造简朴，故障点少，可靠性高；老式TKD系统则以分立元件为主，元器件多，线路复杂，故障点多，可靠性差。
（2）可控精度高，工作稳定性好
全数字调速电控系统设有微解决器，整个控制功能与调速算法均由软件完毕，控制参数一经拟定，就不会发生变化，因此控制精度高，工作稳定性好；而老式电控系统控制功能与调速算法均由硬件实现，控制参数离散性大，控制精度低，工作稳定性差。
（3）故障自诊断能力强，大大减少使用维护成本
全数字调速电控系统中，硬件工作状态可以通过软件来反映，软件运营状况也可以通过硬件来监视，这样硬、软件故障可以通过批示直接反映出来，维护以便。
（4）具备较高可构置性，扩展以便，运营灵活性高
全数字电控系统硬件采用以总线联系模块化构造，控制算法和系统控制采用软件完毕，具备较高可构置性，在系统投入运营后来，随着科学技术发展和系统规定提高，可以进行功能扩展，具备较高运营灵活性；而原电控系统一经设计完毕，就无法进行功能扩展，具备功能单一，运营灵活性差缺陷。
（5）可与其他系统联网，实现当代化管理
全数字调速电控系统容易实现数字通讯，并与其他系统联网，它可将系统中运营参数、运营状态传递到网络上，便于实现当代化管理，而模仿调速电控系统就很难实现联网功能。
（6）性能价格比高
一方面，随着电子技术发展，集成器件成本越来越低，这样全数字调速电控系统成本将越来越低；另一方面，全数字调速电控系统技术先进、可靠性高、功能强大，因而具备很高性能价格比。进一步来说，全数字调速电控系统在技术上已经发展成熟，因而在传动领域采用全数字调速电控系统并大力发展是一种必然趋势，它终将取老式调速电控系统。
尽管矿井变频调速提高机全数字电控系统具备以上特点，但针对国内矿山惯用高压绕线式异步电动机拖动提高机而言，依然因元件耐压等因素而难以实现，采用电平叠加方式解决了耐压问题，但终归因变压器、器件等损耗而使得效率较低，且价格昂贵。随着以IGBT为代表全控器件构成PWM变换器具备谐波分量小明显长处，于是针对高压绕线异步电动机转子双馈变压变频调速成为也许，也就解决了上述问题，特别适合国内国情。

第一章 十一矿新副井提高绞车电控系统概况

1.1 十一矿新副井绞车电控系统简介
十一矿新副井绞车是一套主导轮直径为3.5米落地式摩擦轮交流绞车，型号为JKMD－3.5×4（Ⅰ）E－（PDS），电机功率800KW，提高高度为724米，最大提高速度为6.46米/秒；此前电控系统采用焦作华飞电力电子工业有限公司TKD系统，采用“绕线异步电机+转子串电阻加速+高压接触器换向+低频拖动减速”控制方式；转子切电阻调速，能耗高，效率低。按照安全治理项目筹划，对新副井电控系统进行改造，新系统为“全数字转子双馈变频调速+多PLC冗余控制+上位机监控”全数字电控系统。改造后可减少能耗20-30%，生产效率、调速性能可大大提高，系统自动化限度，减少人工操作失误率。

1.2 十一矿新副井本来转子切电阻调速电动机运营方式
提高机电动机运营方式 ,重要依照系统力图来拟定。
（1） 加速阶段。提高时为正力 ,采用电动加速。下放时为负力 ,若负力值较小 ,可考虑自由加速 ,并配合使用盘式制动器 ,若负力值较大 ,则采用动力制动加速。加速阶段不实行闭环调节 ,而以时间、速度为函数 ,逐渐短接转子附加电阻 ,使提高电动机从零速升至全速。
（2） 匀速阶段。提高时为正力 ,采用电动拖动。下放时为负力 ,采用能耗制动、闭环控制 ,单闭环速度控制系统由与距离关于抱负速度给定电路、速度负反馈电路、PID 调节器、移相触发电路及双向可控硅能耗制动电路构成 ,下放速度由 PID 调节。
（3） 主减速阶段。提高时为正力 ,采用逐级接入转子附加电阻和机械制动方式。下放时为负力 ,一方面接入转子附加电阻 ,另一方面增大制动电流并辅以机械制动方式减速。
（4） 爬行阶段。当为正力时 ,转子接入几段附加电阻 ,由 PLC控制运营;当为负力时 ,在能耗制动方式下接入转子附加电阻。

1.3 十一矿新副井绞车本来使用拖动系统系统框图及功能
图1 转子切电阻调速系统原理图

（1）主控某些：涉及操作台和双PLC控制柜，是该系统心脏。它取代了老式操作台、给定装置、控制屏、稳压电源、深度批示器、后备保护、轴瓦温度批示、安全回路动作批示、故障记录仪等，还能完毕老式系统主线不也许实现许多功能。
（2）高压馈电开关柜：6KV高压进线开关，有使用和备用两路输入，具备失压、过流、短路等保护功能，且具备计量检测仪表。
（3）高压、低频换向柜：在加速、等速向电机定子施加交流高压，并完毕换向功能：在减速段和爬行段向电机定子施加直流或低压电源，使电机处在可控制状态。
（4）低频电源柜：可调幅值低频电源，完毕减速段负力时制动，为晶闸管交交无环流低频电源。
（5）磁力站：用于变化转子回路金属电阻接入量大小，用来调节电动机转速。普通为5至10组低压交流开关构成。
（6）金属电阻：转子回路三组调速电阻，每组提成8级或5级、10级；普通为生铁电阻，用于速度调节。
（7）变压器：将6000V高压变成与低频电源相适应低电压。
（8）编码器：与主滚筒及导向轮同轴，将旋转量变成数字变化量加到PLC中，给出容器位置、按行程速度给定和计算出当前速度。
（9）必要外部控制端子：诸如到位开关、减速点开关、过卷开关、液压站控制端子、轴瓦磨损开关、松绳开关等必要外部控制端子。
（10）低压电源：三相四线制380V控制电源。
（11）主电机：提高机拖动电动机为绕线转子型。
第二章 双馈变频调速系统技术方案

2.1 变频技术简介
当前，在高耗能大功率交流提高系统领域，采用节能降耗高效变频电控设备已成为大趋势，国内外主流大功率变频设备重要有如下几种：
1. 交--交变频
由晶闸管（SCR）构成交交变频器可满足交流提高四象限运营规定，调速性能较好，但需选配低速电机，运营时谐波大，对电网污染严重，功率因数低，必要加装谐波抑制和无功补偿装置，当前国外已不再推广交交变频产品，其原有产品也已即将停止备件供应和有关售后服务。其系统原理图如图2所示

图2 交-交变频系统原理图
2. 交--直--交变频
由全控器件构成交直交变频装置逐渐成为大功率变频器发展方向，由于当前功率器件耐压级别问题，往往采用相应多电平拓扑构造来满足大功率、高电压实际应用规定，其系统原理图如图3所示

图3 交-直-交变频系统原理图
其成熟产品重要有如下几种：
(a)多管直接串联两电平高压变频器

图4 多管直接串联两电平高压变频器原理图
长处：主回路拓扑简朴，易于实现矢量控制，采用相似构造前端全控整流单元可实现四象限运营，系统整体功率密度水平和效率较高。
缺陷：需施加动、静态均压办法，系统可靠性较差，输出波形畸变率较大，du/dt高，输出电压、电流谐波含量大，对高压电机绕组绝缘有潜在威胁，实际应用需加装正弦波输出滤波器，同步EMI影响较重，威胁自身控制系统和其她电子设备正常运营。
（b）多独立电源级联型多电平高压变频器

图5 多独立电源级联型多电平高压变频器原理图
长处：采用单元化构造设计，将各种单相全桥单元叠加起来，采用载波移相等PWM调制技术，可实现多电平叠加输出，系统电平数越多，输出波形越接近于正弦，du/dt低，可不用输出滤波器而直接应用于普通电机，系统冗余度较好。
缺陷：较难实现高性能矢量控制，当前大多应用于调速规定不高风机、水泵等应用场合。系统功率器件数量众多，如对每个独立直流电源配备前端全控整流以实现高性能能量回馈和网侧功率因数控制功能，则系统所用功率器件和传感器数量将会急剧扩大，系统功率密度低，移相变压器制造工艺复杂，系统占地面积大，故障点多，可靠性普通。
（C）钳位型多电平高压变频器

图6 钳位型多电平高压变频器
长处：系统采用构造化设计，功率布局配备合理，功率密度高，符合大功率变频器发展方向。输出波形畸变率、du/dt、EMI等指标较两电平方式有较大改进。采用背靠背双三电平构造可按照“电网--变频器--电机”一体化方式进行协调控制，在实现高性能矢量控制同步，对于网侧谐波含量、网侧功率因数等核心指标均有良好控制效果。
缺陷：随着电平数扩展，系统输出波形质量有进一步改进，但算法复杂限度急剧上升，普通实际应用限制在七电平，国外成熟产品以三电平为主。du/dt对高压电机绝缘影响仍不容忽视，在6KV及以上高压应用场合仍需选配正弦波输出滤波器。

2.2 变频调速基本原理
异步电机VVVF调速系统普通简称变频调速系统。由于在变频调速时转差功率不变，在各种异步电机调速系统中效率较高，同步性能也最佳，故是交流调速重要发展方向。
交流调速系统控制量最基本上是转矩、速度、位置，依照不同用途恰当组合可构成各种闭环系统。
异步电动机定子对称三相绕组中通入对称三相交流电，在电机气隙内会产生一种旋转磁场，其旋转速度为同步转速

式中——定子绕组电源频率;
P—电机磁极对数。
异步电动机转差率

则异步电动机转速

由上式可知，异步电动机调速办法有如下几种
a.变同步转速:变极p、变频、
b.变转差率s:定子调压、转子串电阻、电磁转差离合器、串极调速。
由电机学可知，转差功率:

式中—电磁功率;
Cu2—转子铜耗。
由式可知，变频调速与变极调速为转差功率不变型无论其转速高低，转差功率消耗基本不变，因而调速效率为最高。由电机与电力拖动可知，异步电动机等效电路如图7所示，

图7 异步电动机等效电路
对交流异步电动机进行变频调速，交流异步电动机同步转速，即旋转磁场转速 表达式为:

式中:
— 同 步转速 (r/min);
— 定子频率(Hz);
— 磁极对数。
而异步电动机转速为:

式中:
s ---异步电动机转差率
变化异步电动机供电频率，可以变化其同步转速，实现调速运营。固然，也可以通过变化转差率，和磁极对数n ，来变化异步电动机转速。 但是变极 对 数和变转差率在调速领域内应用范畴较小，而变频调速具备高效率、高范畴和高精度调速性能，是比较合理调速办法。交流变频器正是通过均匀变化输入异步电动机定子供电频率来调节电动机转速。对异步电动机进行调速控制时，但愿电动机主磁通保持不变。
磁通太弱，铁心运用不充分，同样转子电流下，电磁转矩小，电动机负荷能力下降;磁通太强，则由于过励磁状态，使励磁电流过大，这就限制了定子电流负载分量，为使电动机但是热，负载能力要下降。异步电动机气隙磁通 ( 主磁通)是定、转子合成磁动势产生。由电机理论懂得，三相异步电动机定子每相电动势有效值为:

式中 — 定子每相由气隙磁通感应电动势均方根值(V) ;
— 定子频率(Hz) ;
— 定子相绕组有效匝数;
Φm— 每相磁通量(Wb)。
由上式可见,Φm值是由E1 和f1共同决定，对E1和f1进行恰当控制,就可以使气隙磁通Φm保持额定值不变。下面分两种状况阐明:
1 .基频如下恒磁通 变频调速
这是考虑从基频(电动机额定频率AN)向下调速状况，为了保持电动机负载能力， 应保持气隙主磁通Φm不变， 这就规定降 低供电频率同步减少感应电动势，保持E1/ f1 = 常数， 即保持电动势和频率之比为常数进行控制。 这种控制又称为恒磁通变频调速，属于恒转矩调速方式。
但是，E1难于检测和直接控制。当El和f1值较高时，定子漏阻抗压降相对比较小，如果忽视不计，则可以近似保持定子相电压U1和频率f1比值为常数即可。这就是恒压频比，是近似恒磁通控制。当频率较低时，U1和E1都变小， 定子漏阻抗压降(重要是定子电阻压降)不能再忽视,这种状况下，可以恰当提高定子电压以 补偿定子电阻压降影响,使气隙磁通基本保持不变 。

2.3 双馈调速系统构造图和运营原理

图8 全数字转子双馈变频调速电控系统构造图
老式双馈电机即为绕线式转子异步电动机，因其定、转子各有一套绕组与外部电源（电网或变频器）相连，功率流向可分别由定、转子馈入或馈出，故称双馈电机。
初期得到较广泛应用绕线式转子异步电动机串级调速其实为双馈调速一种方式，因其只能从转子侧馈出能量，只能运营在同步转速如下，没有制动停车功能，可理解为狭义双馈。与之相相应广义双馈是指电机定、转子均可进行能量双向流动。构造形式普通为电机定子侧接入恒压恒频电网，转子侧接入变压变频装置。通过控制转子附加电势频率、幅值和相位进行调速和功率因数控制。

图9双馈调速系统运营原理示意图
上图为由晶闸管功率器件构成六拍逆变双馈调速系统，转子侧功率变换单元由CU1和CU2构成，当转子侧馈入功率时，CU1工作在逆变状态，CU2工作在整流状态；当转子侧馈出功率时，CU1工作在整流状态，CU2工作在逆变状态。
此外，另一种由晶闸管功率器件构成转子侧功率变换单元为交交变频器，由于变频器自身特点，一方面可以自然实现功率双向流动，另一方面会给电网带来较大谐波，在功率较大场合需使用谐波抑制装置。
当前使用晶闸管功率器件双馈调速系统在实际生产中有一定数量应用，但已不再推荐使用。

2.4 电平双PWM变换器
以IGBT为代表全控器件构成PWM变换器具备谐波分量小明显长处。近年来，随着全控器件容量不断提高， 使得在高压大功率调速应用场合也有也许使用PWM变换器进行变压变频调速，其效率、功率因数、电压运用率等各项指标均优于晶闸管半控器件构成相控变换器。

图10 二极管中点钳位三电平变换器基本构造
老式两电平逆变器大功率运用中存在许多问题：需要笨重、耗能、昂贵变压器，为了得到高质量输出波形而提高开关频率，导致很高开关损耗，而为了适应高电压规定，需采用器件串联，因而需要复杂动态均压电路。
三电平变换器由初期两电平变换器演化而来，在变换器桥臂上有4个电力半导体开关器件。每个期间三电平变换器作为一种新型高压大容量功率变换器，从电路拓扑构造入手，在得到高质量输出波形同步，克服了两电平逆变器诸多缺陷：不必输出变压器和动态均压电路，开关频率低，因而开关器件应力小，系统效率高等。其重要长处是：电平数越高，输出电压谐波含量越低，开关器件开关频率低，开关损耗小，器件应力小，不必动态均压。
采用不同控制方式，可使三电平变换器工作在逆变状态或整流状态。在逆变运营状态，通过对直流侧分压和开关动作不同组合实现多电平阶梯波电压输出，从而使得输出电压波形更加接近正弦波。在整流运营状态，可在直流输出电压可控基本上，实现网测功率因数调节。当前，在电力系统中正越来越多使用由三电平全控整流器构成有源滤波器。

2.5 全控双馈调速系统构成
全控双馈系统构成与图1类似，只是其中功率变换单元均由全控器件构成三电平变换器构成。当转子馈出能量时，变换器CU1工作在全控整流状态，CU2工作在变压变频逆变状态；当转子馈入能量时，两个变换器工作状态与上述相反。
由CU1和CU2构成双三电平PWM变换器构造如下图所示：
图11双三电平PWM变换器
2.6 双馈调速系统运营方式
双馈控制所具备一种突出长处是电机在调速同步，可以独立调节定子侧无功功率，改进系统功率因数。由于电机定子侧直接接入恒压恒频电网，因而在实际应用中，合理地选取转子电流控制方式，使系统获得某种能量指标最优。普通双馈调速系统有如下四种运营方式：
（1）全补偿工作方式：即所有补偿定子无功功率，使定子无功电流为零。在转子但是流状况下，电动机输出转矩将不大于额定转矩。这种工作方式控制简朴，较易实现，比较合用于负载变化不大场合。
（2）转子电流量最小工作方式：这种工作方式实际意义在于减少转子侧功率变换器容量。由于转子有功电流分量取决于负载，因而，当转子电流无功分量为零时，转子电流达到最小值。在这种状况下，当转矩为额定期，转子全电流即为额定有功电流。
（3）转子电流恒定工作方式：当负载变化时，转子电流幅值不变，但相位变化。重载时，转子电流转矩分量较大。满足负载规定，在但是流，发挥改进功率因数作用；轻载时，则提供较大超前无功电流，尽量发挥改进功率因数作用，这种工作方式特别适合负载变动较大，经常轻载而电网又经常需要补偿功率因数场合。
（4）最小损耗工作方式：这种工作方式基本原理是通过调节转子典雅幅值和相位，合理分派定子电流有功分量和无功分量，使得在任何夫在下双馈调速异步电动机损耗为最小。这种控制方式效率最高，但控制复杂。
上述四种工作方式各有特点，在使用中应依照实际状况进行选取，也可采用多方式切换来满足不同工况需要。

2.7矢量控制全控双馈调速方案
对于双馈电机而言，由于电机定子接在工频电网上，转子接在可控三相电源上，在动态过程中有转子侧引起磁场波动必将在定子侧进行解耦补偿，考虑到冲击性负载及电网在瞬间畸变状况下磁链应具备很强抗扰特性，因而选定磁链矢量作为同步定向坐标轴系。磁链定向办法可分为转子磁链定向，定子磁链定向和气隙磁链定向。在双馈调速中，普通应用定子或气隙磁链定向进行转矩分量和励磁分量解耦。
图12 双馈调速矢量控制示意图
当采用磁链定向后，转子电流M-T分量解耦控制直接相应于定子电流在有功与无功电流方向上正交控制。因而，分别采用有功和无功电流调节器可以使系统对无功电流调节构成更好实时控制效果。

2.8全控双馈调节系统构造

图13全控双馈调节系统构造
全控双馈调节系统由如下几某些构成：
系统主解决单元：使用MPC5554，32位RISC主解决器，实现速度调节、开停机条件检查及控制、设备运营状况监视。该模块通过信号解决接口单元和现场详细信号相连。
模仿量接口单元：提供16路模仿量输出，将系统运营信息通过模仿量供应外部仪表和操作设备。
通信借口单元： 提供CAN和PROFIBUS工业控制总线，和绝大多数PLC实现无缝连接。
显示操作接口单元：提供设备显示和操作键盘接口。
功率驱动接口单元：为脉冲触发解决单元提供必要输入信号，并将其输出脉冲触发信号进行功率放大。
脉冲触发解决单元：为系统核心单元，其构造如下图所示：
图14 脉冲触发单元示意图
如图所示，脉冲触发单元输入信号涉及三路零电流，三路同步，三路电压、电流，
输出为三相正反组触发脉冲（桥式变流器为36路触发脉冲，零式变流器为18路触发脉冲）。
在脉冲触发单元中需完毕矢量控制，电流调节，触发脉冲分派等任务。
脉冲触发单元由TMS2812，32位DSP为主运算单元，重要进行矢量控制和电流调节任务，脉冲触发分派由FPGA硬件实现，最大限度保证系统响应实时性。
整个调节系统通过16位并行总线和高速串行总线相连，具备很强实时数据解决能力和可扩展性。

2.9 多PLC网络控制系统
提高机是矿山咽喉设备，为满足其高可靠性、高安全性规定，建立以网络为连接纽带多PLC冗余控制系统，用于完毕提高机行程控制、逻辑操作和故障保护、液压制动控制以及其她辅机设备自动控制等。PLC网络控制系统中，由多台西门子S7-300PLC构成，所有PLC均通过MPI和PROFIBUS双网连接，从而保证了重要数据同一性，每台PLC基本配备有：电源模块、CPU模块、数字量I/O模块、A/D和D/A模块以及通讯模块等。
（1）PLC提高行程控制
要由行程监控PLC、叁个轴编码器(两个装在驱动轮上，另一种装在天轮上)和井筒同步开关（装在减速点前）构成。
叁台轴编码器将提高机钢绳在线速度和行程位置转换成脉冲信号分别送入PLC中，PLC将某些操作信号、保护信号以及设定某些行程参数与轴编码器信号结合起来进行逻辑运算解决，自动产生提高机所需速度给定信号(即运营曲线),为了尽量减少起动、制动过程中机械冲击，提高提高机控制精度，速度给定信号加速、减速段为“S”型曲线，减速段行程通过PLC实际运算来调节减速度以保证其为一固定值，从而保证了停车点不变和停车点精度。重要技术参数为：
传感器：
（1）增量式轴编码器2048脉冲/转
（2）行程测量范畴：000.00—999.99,辨别率:±0.01m
（3）速度测量范畴：00.00—19.99,辨别率:±0.01m/s
重要功能为:
（1）与操作保护PLC之间互相保护、互相监视。
（2）产生速度包络曲线对提高机速度进行持续监视。
（3）提高机进行法定实验时，可以更安全、可靠和容易，通过启动一种实验开关，就可以将井筒长度“缩短”到一种特定预置数值，提高容器以任何实验速度接近“缩短”了井筒端部时，就会使提高机停车，这样，在实验时，各种保护效果，以及制动系统效果，可以得到可靠保护。
（4）补偿由于运营磨损带来钢丝绳和滚筒直径变化及钢丝绳滑动引起位置变化。详细做法是，当提高容器在井筒底部时按下标定按钮，提高机慢速提高一种循环即可，这种操作在软件中得到了充分安全保护。
（2）操作保护PLC
操作保护PLC重要功能是：
（1）执行操作程序，生成开车信号和方向；
（2）实现各种故障保护及闭锁。
（3）与行程监控PLC之间互相保护、互相监视。
（3）安全保护回路
由操作保护PLC、闸控PLC与继电器构成双线制提高机安全保护回路。来自提高机各某些保护信号分为及时施闸、井口施闸、电气制动和报警4类。其中井口施闸、电气制动和报警类事故信号直接引入到PLC中，PLC将其解决后送监视器显示故障类型并控制声光报警系统报警并施闸，而及时施闸类事故信号除引入到PLC中解决、显示、报警外，还直接引入到安全直动回路，动作施闸系统施闸。系统安全回路有两套，一套由PLC构成，另一套为继电器直动回路，如图所示。

图15 各类保护示意图
系统重要保护有：
（1）及时施闸类故障保护（就是说发生下列各类故障时，系统能及时进行安全制动停车）：
---高、低压电源断电； ---整流逆变故障;
---主回路过电压或接地； ---整流器过电流;

---逆变器过电流； ---调节装置电源故障;
---整流装置故障； ---错向操作;
---制动油路系统故障； ---轴编码器故障;
---提高容器过卷； ---变压器调闸;
---提高速度超过最大速度15%及减速段过速10%;
---提高容器达到终端位置时速度超过2m/s；
---钢丝绳滑动超限； ---按下安全制动按钮;
---定子、转子回路故障；
（2）终端施闸类故障保护(就是说发生下列各类故障时，容许一次提高循环结束后再停车):
---制动油油温超限； ---电机温度和主轴承温度超限;
---运营过程中通风机故障； ---变压器温度偏高。
---闸盘故障
（3） 电气制动类故障保护(就是说发生下列各类故障时，系统自动减少速度到1米/秒,然后再施闸停车):
---信号电源欠压； ---液压制动系