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浔之漫智控技术(上海)有限公司
主营：西门子DP电缆代理商
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在实际工程中，设计一个合理的供电与接地系统是保证生产过程控制系统正常运行的重要环节。PLC控制器本身不需要采取什么特殊措施，就可以在工业环境中使用。但若整个PLC控制系统供电和接地不合理，它是不能投入运行使用的。
一、PLC控制系统的供电
1、PLC控制系统供电环境的设计与配置
由大型的多处理器组成网的PLC控制系统，应采用专路供电，即以100 kV或110 kV高压变电站，经变压器转移为220V AC，由一条专线供电。对于用电要求高的现场，100 kV高压变电站应有停电备用专线。在此条件下，为PLC供电的回路一般为220V AC，50 Hz普通市电。因此对电网要求频率波动不能太大。不要在供电网路上有其它大用电量客户反复用电，造成很大的电网冲击。目前PLC要小于±5％的电压波动较好。由于电网电压瞬间变化较难监测，这些干扰在同一供电回路传播是十分难于克服的。为提高整个系统的性和抗干扰能力，在PLC控制系统供电回路一般采用隔离变压器、交流稳压器、UPS电源、晶体管开关电源等。
（1）采用隔离变压器 隔离变压器的初级和次级之间采用隔离屏蔽层，屏蔽层要良好接地，次级的连接线要使用双绞线（双绞线能减少电源线间干扰），隔离变压器的初级绕组和次级绕组应分别加屏蔽层，初级的屏蔽层接交流电网的零线；次级的屏蔽层和初、次级间屏蔽层接至直流地端。
（2）采用交流稳压电源 交流稳压电源是为了抑制电网中电压的波动，在隔离变压器后配交流稳压电源。在选交流稳压器时，一般可按实际大需求容量的130％计算。这样可以保证稳压特性，又有助于稳压器工作。
（3）采用UPS电源 在一些实时控制中，系统突然断电的后果不堪设想，应设法在系统中使用UPS电源。由于UPS电源容量有限，一般仅把它供电范围保证在PLC主机、通信模板、远程I／O站的各个机架和PLC系统相关的外部设备上。
（4）采用晶体管开关电源 开关电源在市电网或其它外部电源电压波动很大时，对其输出电压不会造成很大影响，因而抗干扰能力强。目前许多PLC公司的产品中，电源模板采用了晶体管开关电源，所以整个系统设计时不必要再配晶体管开关电源。但是在许多情况下，PLC外部执行电源采用24V电平等级时，选配晶体管开关电源是一个好方法。
2、PLC的I/O模板二次电源供电
I/O模板的二次供电是指为系统中的现场开关、传感器执行机构、各种用电负载为连入I/O模板的现场部分的供电。
（1）采用24VDC电源
24VDC电源是PLC中常用的标准方式。它是一种的二次供电方式，对于防爆、防火、防尘等条件恶劣的现场，选用这一电压等级，在电能传输和状态转换时，连接点或动作触点不易引起电火花和产生强电磁干扰。为给这种模板供电，较好的办法是在220 V AC电源回路中设计与配置一个容量充足的220VAC/24VDC稳压电源。
（2）采用24VAC电源
24VAC在工业中也是常用的一个电平等级。这样的模板供电非常简单，由220VAC/24VAC变压器就能满足供电需求。在现场设备比较分散，传输距离较远，采用24VAC模板比用24VDC的模板在现场设计上可以省去许多麻烦。例如交流24 V电源使用导线、电阻值、信号耗压等技术指标，一般较容易做到。大量使用24V电平直流信号比交流信号抗干扰能力低一些。现场电缆敷设也比较容易一些。但在有些防爆环境不允许使用交流电，有些传感仪表常用直流电源。
二、PLC控制系统的接地
电气设备的接地系统有两类；接地和工作接地。接地是用导线将设备易触碰的部分与大地（零电位点）联接起来，其目的是保护操作人员的。工作接地是为电子设备提供公共的电位参考点，工作接地包括机壳接地和电路接地，电路接地分为弱信号电路接地和强信号电路接地。对PLC系统来说又可分为逻辑电路接地和功率电路接地，各部分线路之间又有串联方式和并联方式等。因此工作接地和接地组成一个复杂的接地系统，合理设计接地系统是抗干扰的重要措施。
1、控制系统与电网的接地方式
有共地、浮地以及机壳共地和电路浮地等三种方式，如图1，2，3所示。其中图1是共地方式，控制系统中电路的接地点Gc，机壳的接地点Gb与电网地线和接地点Go联在一起，整个系统以大地为电位参考点，这种接地方式在大地电位比较稳定的场所，系统的电位也比较稳定，接地线路比较简单，且因机壳接地，故操作也比较。若大地电位变化较大的场所，系统的电位也随之变化，电路将受到共模干扰，且容易转变成串模干扰，此时应尽量减少接地电阻，或者采用浮地方式。图2是浮地方式，控制系统中电路的接地点Go相联。一般在机柜与地之间用绝缘胶垫隔开，交流进线也要加强绝缘，这种方式可避免大地电位变化和地回路电磁感应造成的干扰。但因系统浮地，机壳容易积累静电，操作不太。
随着国民经济建设的快速发展，各级对环境保护加关注，各地陆续新建了一大批污水处理厂。这些新建的污水处理厂根据自身特点，对控制系统的性能和价格提出了新的要求。
重庆市奉节污水处理厂采用CASS工艺对生活污水进行处理，日处理量为3万吨。其DCS系统以高性价比的PLC为控制单元，采用商用计算机为监控站。整个系统在实现生产自动化的情况下，有效降低了系统成本，从2004年投产至今运行情况良好。
1 生产工艺简介
污水处理是一种连续的生化反应过程，有氧化沟工艺、AO、SBR、CASS等众多不同的处理工艺。奉节污水处理厂所采用的污水处理工艺为新型改良 CASS（Cyclic Activated Sludge System，循环式活性污泥法）工艺，属于改进型SBR工艺的一种，由格栅井、CASS 池、鼓风机房、加药间、储泥池、脱水机房、接触池组成。该工艺具有以下特点：
（1）可升降的滗水器大限度降低了排水水流对底部沉淀污泥扰动。
（2）抗冲击力强，对难降解物的去除，同时具有脱氮除磷功能。
（3）工艺流程短，占地面积小，建设，运转费用省。
（4）管理简单，运行，出水水质好，无异味。
（5）污泥产量低，污泥性质稳定，不发生污泥膨胀。
2 DCS控制系统选型及硬件配置
2．1 DCS系统的选型
重庆市奉节口前污水处理厂为三峡库区国债项目建设的批污水处理厂，根据实际的工艺要求及建设特点，该项目对控制系统提出了如下要求：
（1）受控设备控制点数在800点内。控制工艺较为复杂，但是我们所需要的算法并不复杂，基本以时间控制和位式控制为主。
（2）控制系统须成熟，便于调试和维护。
（3）考虑到会有三方产品，网络通讯及其协议须具备开放性和标准性。
（4）测量设备和受控设备均为传统设备，基本不带现场总线通讯能力，所以输入、输出控制还是以传统的I／O点为基础。
（5）作为国债投资项目，尽可能在满足要求的前提下降低造价。
经过比较，该厂的自动化控制系统采用以PLC为基础的DCS控制系统，该系统在满足生产要求的基础上其性能和价格上了很好的平衡。
PLC0控制站安装在管理的大屏幕马塞克模拟显示屏内，通过以太网采集各设备的状态信号并用RS232的通讯方式与马赛克屏通讯，将生产的整个流程以及设备状态显示出来。
PLC1安装在变配电所，负责控制格栅井、污水提升泵、沉砂池、1号CASS池、2号CASS池、3号CASS池、鼓风机房、储泥池及流量井流量检测、接触池的部分检测控制、配电室的部分电力参数监测。
PLC2安装于加药间。用于控制加药间的电磁阀、搅拌器、隔膜泵在内的全套加设备。
管理的两台监控计算机采用DELL公司的OptiPlex系列台式机。OptiPlex系列台式机定位于初级服务器应用，在的前提下其专门设计的钢丝屏蔽层结构以及散热系统保证了系统的高性和稳定性。所采用的软件是基于微软的bbbbbbs 2000平台的，商用机对操作系统的兼容性比工控机略好。
该厂整个控制的系统信息交换层和控制层两层合一。采用的工业以太网，具有高速的特点。工业以太网是以传统以太网为基础，针对工业控制的要求，改良后的一种信息及控制网，具有一网到底和降低网络造价的特点。
3 自控系统功能
3．1 软件
软件采用开物2000软件，开物2000为北京华富慧通开发的一款通用软件，该软件对OPC通讯方式支持较好。 OPC（OLE for ProcessContro1）是基于COM（Component bbbbbb Mode1）和 DCOM（Distributed Component bbbbbb Mode1）技术的面向对象软件协议。OPC为现场设备、自动控制应用软件和企业管理应用软件之间提供了开放、一致的接口规范，为来自不同供应商的软、硬件提供“即插即用”的连接。
本系统的软件和DCS硬件之间的通讯协议采用OPC方式，ROCKWELL的RSLINX软件为OPC SEVER端而软件作为OPC CLIENT读取数据，采用该方式通讯避免了软件对DCS系统驱动程序支持不完善的情况发生。
3．2 控制方式X
为便于操作调试和事故的紧急处理，系统控制方式分为三种：
（1）就地手动方式。即通过就地控制箱或MCC上的按扭、开关操纵设备。
（2）遥控方式。通过管理的两台计算机在手动模式下控制设备。
（3）自动方式。系统根据工况自动完成设备的启停、调节控制。
遥控和就地控制方式的切换由MCC柜或就地控制箱完成；自动方式和遥控方式的切换由两台监控计算机完成。
1.1动机可编程控制器(PLC)的,计算设备的发明人理查德e.莫莉1968年 已被广泛应用于工业,包括制造系统,运输系统,化工设备等,不胜枚举. 当时,临立会取代hardwiredlogic软连线逻辑或所谓梯形图(左) 编程语言和视觉类似hardwired逻辑 并因而减少了配置时间从6个月至6天[24,000莫莉,1999〕. 虽然基于制已经开始进入的地方, 基于PLC的控制仍将技术中的大部分工业应用将坚持由于其较高 性能,而且价格低廉,和优越的性,在恶劣的环境中. 此外,根据一项研究PLC市场的霜冻和苏利文[1995], 增加的年销售量为15万plcs每年提供硬件过 8亿美元,已预言,尽管价格计算硬件正在稳步下降. 的临立会,理查德e莫莉, 认为公平的PLC市场为50亿元的产业在当前时间. 虽然plcs被广泛应用于工业实践, 编程控制器的控制系统仍然非常依赖试错. alike软件工程,PLC的软件设计,目前正面临两难的软件危机或以类似的方式. 莫莉强调自己在这方面有力的说明[穆迪和莫莉,1999年, 110]:`如果楼房像软件项目,一个单一的啄木鸟可以摧毁文明. "尤其是, 实际问题可编程才能软件错误,以减少维修费用的老梯子逻辑 节目. 虽然硬件成本plcs正在不断下降, 减少扫描时间梯形图仍然是一个问题,在业,使plcs可 用. 在一般情况下,生产力的PLC发电是落后于其他领域,例如VLSI设计 那里有效率的计算机辅助设计工具的作法. 现有的软件工程方法,不一定适用于PLC的软件设计,因为PLC的编程需要同时考虑 硬件和软件. 软件设计变得,因此,越来越多的主要成本动因. 在许多工业设计项目, 过so0/a的人力,用于控制系统的设计与安装,预计进行测试和调试 PLC程序〔40998,1999〕. 此外, 当前PLC的控制系统是不恰当的设计,以支持日益增长的需求弹性和可重构制造 系统. 另外一个问题,推动需要有一个系统的设计方法论,是不断增加的软件复杂的大型项目. 1.2目的和意义论文的目的这一论断,是建立一个有系统的软件设计方法 可编程操作自动化系统. 设计方法涉及高层次的描述基于国家转型模式处理自动化控制系统为离散事件系统, 分步设计过程,并订定设计规则提供指导和测量,以建立一个成功的设计. 有形的结果,这项研究是为了找到一个方法,以减少不确定性,在管理控制软件 发展过程中,即减少编程和调试的时间,它们的变化,越来越灵活的自动化系统 并使软件的重用,通过模块. 其目的是为了克服目前的规划策略,是基于经验的个人软件 开发商.
一个有系统的方法来设计PLC的软件可以克服的缺陷,在传统的方式编程制造控制系统, 可以产生广泛影响的几个工业应用. 自动化控制系统是模拟的正式语言或,equivalently,由国家机器. 正式交涉,提供一个高层次的描述系统的行为被控制. 国家机器可以分析评价,以查明他们是否达到预期目标. 其次, 状态机的描述提供了一种结构性的代表转达的合理要求和制约因素,如详细的规则. 三, 明确界定的控制系统的设计成果,有利于代码自动生成一个有能力生产控制软件可执行商业 鲜明的逻辑控制可以减少编程的筹备时间及人力成本. 特别是,论文是有关对以下几方面. 客户导向的制造业,在现代制造系统的特点是产品和工艺, 成为客户导向的,因而很快地回应变化的系统要求. 一个重大的挑战就是要提供有利的技术,可以在经济reconfigure自动化控制系统,以回应变动 需求和新的机遇. 设计和操作知识,可以重复使用的实时性,因此,给予相当大的竞争力,工业实践. 高程度的自动化设计和软件质量的研究显示,编程方法自动化系统尚未 能赶上急速增加,使用电脑资源. 比如,编程plcs仍依靠传统的节目风格,梯形逻辑图. 由于延误和资源规划的一大绊脚石的进步制造业. 测试和调试可能消耗过50%的统筹分配给PLC程序设计. 标准[电工60848,1999年; 电工-61131-3,1993年; IEC61499标准,1998年; iso15745-1, [1999]已形成固定和传播国家-艺术设计的方法, 但他们通常不能参与推进知识有效的计划和制度设计. 有系统的方式会增加设计水平的自动化,通过重用现有软件组件, 并将提供方法,使大规模的制度设计管理. 同样的,这将提高软件的质量和性,将相关的系统高标准 特别是那些有危害的环境影响,如机场的控制,以及公共铁路. 系统复杂的软件业,被视为表现破坏者和复杂发生器. 不断缩小的硬件价格有所斩获,需要软件的表现而言,代码优化和效益. 结果是,庞大而低效率的软件代码,一方面保持收益硬件性能 另一方面. 其次,软件proliferates变成复杂到无法控制的程度; 软件重新设计并维持必要的现代自动化系统变得几乎不可能. 尤其 PLC程序已从几行代码是25年前为上千行代码 类似数目的算点. 提高性,比如新政策对防火 而灵活的现代自动化系统加上复杂的程序设计过程. 因此,生命周期的软件成本,是一项长期生长所需的全部费用. 80-这些费用都进入软件维修,调试, 改造和扩建,以满足不断变化的需求[蒙斯etal. ,1998].
设计理论发展的今天,要大部分设计开发研究,是基于机械和电器产品. 其中的副产品,这项研究是为了提高我们的基本了解设计理论和方法 扩大到该领域的工程系统设计. 一个制度设计的理论,进行大规模而复杂的制度尚未建立. 尤其 至于如何简化复杂或复杂的设计任务,尚未解决的一个科学的方法. 此外, 建设桥梁设计理论和新成果的认识论的正式交涉,在计算机科学和运筹学 如离散事件系统建模,可以促进未来的发展,工程设计. 应用在逻辑硬件设计,从逻辑的角度来看, PLC的软件设计类似的硬件集成电路设计. 现代大规模集成电路设计是非常复杂的数百万件,产品开发时间为3年,[云妮,1996〕. 设计过程通常是分离成组件设计和系统设计阶段. 在构件设计阶段,单一功能的设计和论证. 在系统设计阶段,部件的整理和整个系统的性能和功能测试,通过模拟. 一般来说,一个完整的验证是不可能的. 因此,一个系统的方法,如对PLC的程序设计可能会影响到逻辑的硬件设计. 1.3结构的论文图1.1显示提纲以下论文. 二章阐明了重大的挑战和问题进行研究,并论述了有关的背景和术语. 有人会争辩说,一个系统的设计PLC的软件能有助于高的灵活性和可重构制造 系统. 重要的问题,就是如何处理复杂的工程设计等方面的设计和营运体系 将辩论. 研究方法适用于这个论断是介绍从讨论设计理论和方法是什么 可以从这一领域. 三章涵盖了美国的控制技术和当前的实践在设计和PLC编程软件. 影响电气和软件工程所揭示以及可能适用的方法,由计算机科学 讨论. 利弊的评价,并会导致一个结论,即一种新的方法,是需要足够的 面对日趋复杂的PLC软件设计. 四章占主体的论断,抓住了本质特征的设计方法. 虽然设计理论视为处于前科学阶段,它有的机械, 软件和系统工程方面的一些建议的设计模式及其评价整个真实世界的例子. 根据文献,在2和3潜在适用的设计理念和方式的选择和应用 语境PLC的软件设计. 公理化设计选定为基本设计理念,因为它提供了指导设计师不受任何限制某一 设计方面. 提前设计概念PLC的软件设计,一个正式的五线谱基于状态形式主义介绍. 此外, 设计过程中,开发整理活动需要有顺序,显示了相关设计成果. 在五章,增加了一些个案研究结果充分显示了适用性的开发设计方法. 这些例子都是从一个复杂的参考系统,以及灵活的组装系统. 所的见解评价结论段落. 6章介绍的计算机设计工具,PLC的软件设计概念层次. 该软件是在VisualBasic中使用控件提供模块化和重用Web的协作 编程环境. 其主要组成部分的PLC软件建模编辑结构(单元)与行为设计 版面规格接口和模拟引擎,可以验证开发的模式. 七章是结论性的论断. 它涉及的成就方面的研究目标和问题. 一个批判的评价是一起展望未来研究的问题.
PLC控制系统设计与调试的一般步骤
（一）分析被控对象并提出控制要求
详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，了解被控对象机、电、液之间的配合，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，确定控制方案，拟定设计任务书。
（二）确定输入／输出设备
根据系统的控制要求，确定系统所需的全部输入设备（如：按纽、位置开关、转换开关及各种传感器等）和输出设备（如：接触器、电磁阀、信号指示灯及其它执行器等），从而确定与PLC有关的输入/输出设备，以确定PLC的I/O点数。
（三）选择PLC
PLC选择包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择，详见本章二节。
（四）分配I/O点并设计PLC外围硬件线路
1.分配I/O点
画出PLC的I/O点与输入／输出设备的连接图或对应关系表，该部分也可在２步中进行。
2.设计PLC外围硬件线路
画出系统其它部分的电气线路图，包括主电路和未进入PLC的控制电路等。
由PLC的I/O连接图和PLC外围电气线路图组成系统的电气原理图。到此为止系统的硬件电气线路已经确定。
（五）PLC程序设计
1. 程序设计
根据系统的控制要求，采用合适的设计方法来设计PLC程序。程序要以满足系统控制要求为主线，逐一编写实现各控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统的功能。除此之外，程序通常还应包括以下内容：
1）初始化程序。在PLC上电后，一般都要做一些初始化的操作，为启动作必要的准备，避免系统发生误动作。初始化程序的主要内容有：对某些数据区、计数器等进行清零，对某些数据区所需数据进行恢复，对某些继电器进行置位或复位，对某些初始状态进行显示等等。
2）检测、故障诊断和显示等程序。这些程序相对立，一般在程序设计基本完成时再添加。
3）保护和连锁程序。保护和连锁是程序中不可缺少的部分，认真加以考虑。它可以避免由于非法操作而引起的控制逻辑混乱，。
2. 程序模拟调试
程序模拟调试的基本思想是，以方便的形式模拟产生现场实际状态，为程序的运行创造必要的环境条件。根据产生现场信号的方式不同，模拟调试有硬件模拟法和软件模拟法两种形式。
1）硬件模拟法是使用一些硬件设备（如用另一台PLC或一些输入器件等）模拟产生现场的信号，并将这些信号以硬接线的方式连到PLC系统的输入端，其时效性较强。
2）软件模拟法是在PLC中另外编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，其简单易行，但时效性不易保证。模拟调试过程中，可采用分段调试的方法，并利用编程器的监控功能。
（六）硬件实施
硬件实施方面主要是进行控制柜（台）等硬件的设计及现场施工。主要内容有：
1） 设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图。
2）设计系统各部分之间的电气互连图。
3）根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。
由于程序设计与硬件实施可同时进行，因此PLC控制系统的设计周期可大大缩短。
（七）联机调试
联机调试是将通过模拟调试的程序进一步进行在线统调。联机调试过程应循序渐进，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。如不符合要求，则对硬件和程序作调整。通常只需修改部份程序即可。
全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，应将程序固化到EPROM中，以防程序丢失
1引言
目前，我国绝大部分矿井提升机（过70%）采用传统的交流提升机电控系统（tkd-a为代表）。tkd控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经过多年的发展，tkd-a系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见，它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事故不断发生。采用plc技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并了较好的运行经验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。
2总体设计方案
基于plc技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构如图1所示，要由以下5部分组成：高压主电路（包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源）、主控plc电路、提升行程检测与显示电路、提升速度、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。
工作过程：当井口或井底通过信号通信电路发出开车信号后，开车条件具备。司机将制动手柄向前推离紧闸位置，主电动机松闸。司机将主令控制器的操作手柄推向正向（或反向）端位置，主控plc通过程序控制高压换向器得电，使高压信号送入主电动机定子绕组，主电动机接入全部转子电阻启动，然后依次切除8段电阻，实现自动加速，后运行在自然机械特性上。交流提升机运行时，旋转编码器跟随主电动机转动，输出2列a/b相脉冲，分别接到主控plc的高速计数器hsc0的a/b相脉冲输入端，由主控plc根据a/b脉冲的相位关系，自动确定hsc0的加、减计数方式。根据hsc0的计数值，就可以计算出提升行程并显示。同时只根据旋转编码器输出的a相脉冲，主控plc进行加计数。根据hsc1在恒定间隔时间内的计数值，就可以计算出提升速度。
3硬件设计
3.1提升机主回路部分设计
主回路用于供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和调节转速。主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头（1jc～8jc）和装在司机操作台上的指示电流表和电压表等组成。系统原理图如图2所示。
主拖动电机选择：鼠笼式异步电动机尽管结构简单、价格、维护方便，但很难满足提升机启动和调速性能的要求，因此，矿井提升机交流拖动系统均选用绕线式异步电动机作为主拖动电动机，绕线式异步电动机转子串电阻后能限制启动电流和提高启动转矩，并能在一定范围内进行调速。地面变电所送来的二路6kv电源，一路工作，一路备用，经tgg-6型高压开关柜的隔离开关glk1、油开关gyd、高压换向器线路接触器xlc的主触头、正向（或反向）接触器zc（或fc）后到主电机的定子。在高压开关柜内还设有电压互感器yh，失压服扣线圈syq，电流互感器lh和过流脱扣线圈glq，用于失压或过流保护。在syq线圈回路中还串联接有紧急停车开关jtk1和换向器室栏栅门闭锁开关lsk。
3.2制动回路设计
矿井提升机大多数采用绕线式异步电动机来拖动，且多数场合下采用有级切换转子回路电阻来实现调速。其制动系统多采用可控硅动力制动和可调闸制动系统。前者为电气制动，后者为机械制动。提升机在减速段运行中，当速度在0～5%范围内，电气制动起作用，可调闸不起作用；当速在5%～10%范围内，电气制动限幅，并维持大制动功率，同时可调闸起作用，总制动力矩增大；当速10%时，过速继电器gsj1作用于回路，可调闸将提升机滚筒闸住。
晶闸管动力电源装置主要有两部分组成，一部分为主回路，另一部分为触发回路。本文设计中采用kzg型三相可控硅动力制动系统。此系统为单闭环动力制动系统，系统方框图如图3所示，从图中可以看出速度偏差控制和脚踏控制是“或”的关系，哪个信号大，就允许哪个信号通过，亦即相应的控制方式发挥作用。因此，单闭环控制时司机可以脚踏制动进行控制，而在脚踏控制时，如提升机速，闭环系统又可起监视保护作用。
3.3速度给定回路
速度给定方式就是按行程原则产生速度给定信号。在矿井提升机电控系统中，通常是采用凸轮板给定方法，即由凸轮板控制自整角机的输出电压。由于自整角机没有可滑动的触点，因此电压变化较平稳，工作较，维护量较小。原理图如图4所示。
自整角机作为给定装置应用时是将激磁绕组通以单相110伏交流电，在三相同步绕组中任取两相的输出作为给定电压的输出。其输出电压为交流，如需要直流则应通过桥式整流输出。
3.4动力制动回路
晶闸管整流器及其触发装置成套地装在电源柜中，动力制动电源装置输出电压的大小与触发装置输入的控制信号电压的高低有关。
控制信号电压由两个回路组成一个或门电路，如图5所示。只要其中之一达到触发要求时，即可使晶闸管触发起制动作用。这两个回路，一个是由实际速度与给定速度形成的速度偏差值，自动控制cf3磁放大器的输出和动力制动输出，另一条回路由司机控制自整角机cd2的输出以实现人工调节。
在人工控制动力制动系统时，由司机控制脚踏板带动自整角机cd2发生控制电压。调整时应使其与磁放大器cf3的输出相配合。当脚跟刚刚踩下，脚尖尚未下踏时，相当于控制开关闭和，使dzc得电吸合，晶闸管动力制动投入，但此时自整角机cd2输出很小，动力制动电流小。当司机脚尖踏下后，自整角机cd2输出大。
在脚踏动力制动与cf3输出回路中，分别由z1和z2两个二管组成一个或门电路，此两种控制信号成并联关系，互不影响。
3.5行程检测与显示
利用旋转编码器将提升机的运行位置转化为脉冲，plc对此脉冲进行高速计数，通过相应的计算自动生成提升机位置的相关数据，传送到plc内部高速计数器的存储单元。为了提高计数器的脉冲精度，选用日本omron公司的e6c-cwsc型可逆旋转编码器，其脉冲准确精度高，在低速时不会丢失脉冲。
为了便于提升机司机操作，提升机电控系统需设置的行程显示装置（又称深度指示器）用于显示提升容器在井筒中的位置。本文设计根据编码器所测的运行距离（0～570m），采用3个led七段显示器作为提升机位置的显示。
3.6辅助回路设计
辅助回路是用于对辅助设备进行供电和控制的。辅助回路的电源电压为交流380v，两回路供电。辅助回路所带负荷有：晶闸管动力制动电源装置、制动油泵电动机、润滑油泵电动机等。
4提升机主电动机转子电阻计算
电动机转子电阻的计算，对提升设备的正常运转有着重要的作用。进行启动电阻计算时，应确定预备级级数和加速级级数。因为所选的级数直接影响到大切换力矩的增大或减小及平均启动加速度的提高或降低，甚至由于过载能力不够而需加大电动机容量，故应考虑，选出经济合理的级数。一般情况下，预备级级数和加速级级数的选择见附表所示。
三相平衡启动电阻的计算方法很多，但基本上可分为两种类型：一类是按给定加速度来计算启动电阻，另一类是以充分利用电动机的过载能力为出发点来计算。因类方法计算简便准确，故本文中采用此方法计算。
5plc控制系统设计
5.1主控plc控制电路设计
根据提升机的运行方式和煤矿企业的固有特点，国产矿井提升机电控制系统中应用plc也发展很快。但从现场使用情况来看，目前，在国产煤矿提升机控制系统中，plc主要用于处理开关量，以替代老式提升机控制系统中众多的继电器、接触器、复杂的连线以及信号显示系统，而涉及到提升机运行的制动系统中的模拟量和自动调节过程，大多还是通过用半导体器件、运算放大器等可调闸和可控硅动力制动的普通电子模式来处理。使用过程中经常会出现零点移、电子元件损坏，并且存在维修及重新调试难、性差等缺点，因而使提升机电控系统的性降低。针对上述问题，深入研究用plc控制煤矿提升机控制系统是非常必要的。
本文中主控单元可编程序控制器（plc）设计，由一个cpu226主机和两片i/o扩展模块em223和em222组成，设计含有40个输入点40个输出点，则具体i/o接线如图7所示。
5.2plc控制软件设计
plc控制软件主程序流程图如图8所示。
（1）初始化子程序用于对高速计数器hsc0和hsc1进行以下操作：写控制字，定义工作模式，清零，写设定值，设置定时中断，连接中断，启动计数。
（2）制动油泵、润滑油泵、动力制动电源、五通阀电磁铁、四通阀电磁铁和阀电磁铁等的控制属于交流提升机运行所需辅助设备的控制。
（3）制动油过压信号、制动油过热信号和润滑油过压信号的显示控制用于交流提升机工作状态的显示控制。
（4）调绳闭锁回路是在调绳过程中起保护作用。双卷简提升机换水平调绳时，调绳转换开关1hk-3断开，使调绳连锁环节串入回路。正常运行时，lhk-3接通，调绳连锁不起作用。
（5）提升信号回路用于对交流提升电动机启动或减速作好准备。
（6）位置测程序用于测量提升机在矿井中的位置。
（7）行程显示子程序根据旋转编码器的脉冲个数来显示当前的行程位置。
（8）减速信号回路和减速信号铃用于减速控制并且发出铃声提示信号。
（9）自动换向工作回路和手动正反转工作回路分别用于自动和手动方式下对交流提升电动机进行正反转控制。
（10）回路用于防止和避免交流提升机发生意外事故。
（11）定时器控制回路和转子电阻通断控制用于交流提升电动机启动或减速时的转子电阻切换控制。
（12）动力制动回路用于动力制动电源的投入与切除控制。
（13）脚踏制动联锁和工作闸继电器用于交流提升电动机制动控制。
6结束语
提升机的控制系统采用plc控制与tkd-a控制系统结合的方式，具有、、实现方便等优点。采用plc实现提升机主要控制逻辑，增加控制功能，实现自动化生产。其关键是充分发挥plc的优势，利用其综合测控机制，解决好测速、保护等问题，实现与原系统的良好衔接，提高系统的综合性能，达到高产出。从系统的应用情况看仍存在一些需进一步完善的问题如：网络通信功能和控制技术及策略如智能控制等，在现有plc技术的基础上进一步进行功能扩充，将会进一步提高我国矿井提升电控系统的现代化水平