礦井提升機智能網(wǎng)絡控制系統(tǒng)研究.pdf

1、礦井提升機是鐵礦、煤礦等礦石生產(chǎn)的重要設備之一，它是聯(lián)系井上和井下運輸?shù)臉屑~，不僅擔負著提升礦物的任務，還擔負著升降人員、設備和下放材料的任務，提升機能否安全、可靠、有效的運行，直接涉及到井下礦工的生命安全，還對整個礦井生產(chǎn)能力及整個礦山經(jīng)濟效益有著重要影響，隨著計算機控制技術(shù)、電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展，國外的礦井提升機，不管是電氣控制方面還是機械設計方面，都得到了飛速的發(fā)展，其中的提升機機械部分由最初的電動機通過減速器傳動卷筒，逐步發(fā)展

2、到后來的直流慢速電動機和直流電動機安裝直接傳動的礦井提升機，并且已經(jīng)將網(wǎng)絡化、智能化控制運用到提升機控制中，我國的提升機系統(tǒng)雖然也采用計算機、PLC技術(shù)，但智能網(wǎng)絡控制應用不廣泛，與發(fā)達國家相比，技術(shù)存在很大的差距。
　　本論文在此基礎上，針對目前國內(nèi)提升機控制系統(tǒng)比較落后現(xiàn)狀，首先從提升機智能網(wǎng)絡化控制方式入手，將現(xiàn)場總線與可編程控制器應用于提升機控制系統(tǒng)，首先對提升機整個網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)研究分析，采用西門子Profibus-DP現(xiàn)

3、場總線將提升機現(xiàn)場設備與主控層控制器相連，控制器接收I/O站點的輸入信號，對采集的數(shù)據(jù)分析、處理，并將上位機與控制層的PLC通過MPI實現(xiàn)連接，給出整個系統(tǒng)的網(wǎng)絡組態(tài)圖，并對各個從站系統(tǒng)的控制設備、控制過程分析，實現(xiàn)提升機系統(tǒng)網(wǎng)絡化控制。
　　接著介紹提升機智能化控制，包括驅(qū)動系統(tǒng)控制與從站故障系統(tǒng)診斷，建立S形速度給定曲線數(shù)學模型，分析提升機行程控制及速度給定方式，根據(jù)行程控制算法得到速度信號，生成S形速度曲線；將模糊控制與PI

4、D控制相結(jié)合，設計提升機驅(qū)動系統(tǒng)模糊PID控制器，選定提升電機給定速度與實際速度偏差、偏差變化率為輸入，采用模糊推理，得到PID控制參數(shù)，送到PID控制器執(zhí)行PID指令，將輸出結(jié)果送給變頻器控制提升電機速度，實現(xiàn)驅(qū)動系統(tǒng)的智能模糊PID控制，系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集、分析、處理都通過Pro fibus-DP現(xiàn)場總線完成，將智能化與網(wǎng)絡化結(jié)合；最后對提升機智能故障診斷問題進行研究，將提升機網(wǎng)絡系統(tǒng)中液壓制動從站典型故障特性與模糊專家系統(tǒng)結(jié)合，根據(jù)

5、模糊專家知識設定輸入、輸出隸屬函數(shù)及賦值表，模糊控制規(guī)則，利用矩陣法分析計算得到壓力表故障原因隸屬度值，解模糊化得到輸出結(jié)果，并將故障診斷結(jié)果通過Profibus-DP現(xiàn)場總線，送到網(wǎng)絡系統(tǒng)中主PLC進行處理，實現(xiàn)提升機智能故障診斷與網(wǎng)絡控制的結(jié)合運用。
　　在對系統(tǒng)控制分析基礎上，利用Matlab仿真軟件對提升機驅(qū)動系統(tǒng)速度響應曲線與故障診斷系統(tǒng)進行仿真，由編程得到驅(qū)動系統(tǒng)模糊控制結(jié)構(gòu)、輸入輸出隸屬函數(shù)、模糊控制規(guī)則、規(guī)則觀察器

6、及曲面觀察器結(jié)果，并在Simulink中建立驅(qū)動系統(tǒng)速度響應曲線控制模型，將傳統(tǒng)PID控制與模糊PID控制系統(tǒng)建模仿真得到的速度曲線結(jié)果進行比較，從結(jié)果中看出模糊PID控制性能更加優(yōu)越，更為可靠；而故障診斷的仿真，手動建立隸屬函數(shù)、模糊控制規(guī)則，得到曲面觀察器，從實驗結(jié)果可以看出故障現(xiàn)象與故障原因?qū)P(guān)系及診斷出故障原因。
　　論文的最后對對全文進行了總結(jié)和概括，并給出了對系統(tǒng)的展望，系統(tǒng)沒有考慮對不具備Profibus接口從站的