PLC及变频器控制的多电机驱动带式输送机的研究

摘要

随着社会的不断发展,社会对能源的需求逐渐增加,虽然中国是一个储煤大国,但是我们的煤炭开采量并不能满足社会的需求,所以一个矿井的开采量要随着社会需求的增加不断提升。而一个矿井要想提高产煤量,运输系统就必须提升,目前大型煤矿的运输系统基本都采用带式输送机,因这种装置运量大、成本低,且维护比较简单,所以倍受欢迎。
　　在文中建立了带式输送机的动力学模型,分析了各种启动方案对带式输送机启动特性的影响,找出了带式输送机的最佳启动加速度曲线;分析了各个电机的驱动功率的理想分配和实际分配的问题,找出了调节功率平衡的方法。本文在对带式输送机的工作原理和特性分析与研究的基础上,对其驱动系统进行了深入地研究。目前大型带式输送机的驱动装置主要采用CST(Controlled Start Transmission可控传动技术)驱动系统,随着电力电子技术的不断发展,变频调速驱动系统将逐渐成为主流。本文首先对变频调速技术、PLC等理论知识进行简要阐述,然后依据带式输送机的特性设计了一套由变频器控制的三电机驱动系统。因带式输送机是一种典型的恒转矩负载,且控制要求较高,故选用西门子公司生产的SIMOVERT MV系列矢量控制方式变频器。利用MATLAB软件在矢量控制方式和SVPWM调制技术的基础上分别对其启动特性和三电机间的功率配比进行了仿真,三电机间的功率平衡本文采用了主-从控制方式,即设定其中一台电机为主电机,其他两台为辅机。在仿真实验的基础上,本文选定了一部带式输送机,依据带式输送机的驱动电机选取了6SE80-1AA01变频器,并依据控制要求采用S7-300PLC进行控制。文中采用PROFIBUS通信协议实现了PLC与变频器间的联络,利用CP5611板将IPC接入PROFIBUS通信网络中,通过此网络将数据传输到上位机。
　　实验结果表明,变频软启动系统能够实现大型带式输送机在启动过程中对驱动力输出变化的要求,延长了启动时间,大大降低了输送带内的启动张力。同时变频驱动系统的使用可降低输送带的强度进而减少设备投资成木,变频驱动还具有维护量少和节能的优点。

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第一章 引 言

1.1课题研究背景

1.2研究的目的和意义

1.3带式输送机驱动装置现状

1.4课题研究的主要内容

1.5小结

第二章 带式输送机驱动系统需求分析

2.1带式输送机对驱动装置的要求

2.2带式输送机启动过程分析[12]

2.3多电机驱动的功率平衡问题[22]

2.4小结

第三章 变频驱动系统的研究

3.1带式输送机驱动系统的总体设计

3.2变频驱动系统设计

3.3变频驱动单元的配置

3.4变频驱动单元主要设备的选型及特性

3.5带式输送机变频驱动控制系统的设计

3.6变频驱动系统启动的控制

3.7变频驱动系统的功率平衡控制

3.8保护系统的设计

3.9小结

第四章 仿真实验

4.1仿真模型的建立

4.2带式输送机的启动仿真实验

4.3带式输送机的功率平衡仿真实验

4.4小结

第五章 总结与展望

参考文献

在学研究成果

致谢