矿用立井箕斗定重装载系统研究73页.rar

摘 要
针对国内部分箕斗提升系统不能实现定重装载的问题，本课题采用液压式的称重方
法和PLC控制技术，研制了一套矿用立井箕斗定重装载系统。文中对定重装载液压系
统进行了动态性能研究，分析了管路参数对液压系统动态特性和称重精度的影响，阐述
了PLC及模拟量输入模块的选型与I/O点数的分配，建立了PLC控制的硬件接线图及
相应的软件控制流程，最后，对定重装载系统进行了实验研究，研究结果表明该系统能
有效提高箕斗提升的自动化程度和生产安全性。本课题的主要研究内容如下：
(1)以铜川矿务局王石凹煤矿为例，分析现场条件，根据实际工况，对定重装载系
统进行了设计，得出了液压系统原理图、PLC的接线图、控制流程图和MCGS软件监测
界面。基于PLC的控制系统采用“一用一备”冗余设计方法，具有可靠性高、操作简单
等特点，基于MCGS组态软件的上位机具有工作状态监测、故障诊断和报表打印等功能。
(2)对于定重装载液压系统，管路不仅作为传动和控制中连接个元件的桥梁，而且
作为油液的容腔，对称重的精度有着重要影响，因此，分析管路动态特性对课题的研究
至关重要。本课题建立了管路的集中参数数学模型和仿真模型，分析了管路的分段数对
流量和压力特性的影响，得出1m长管路采用2段模型就可以达到良好仿真精度的结论。
(3)管路与定重装载液压系统的关系是本课题的研究重点。为获取系统的动态特性，
本课题建立了考虑管路影响的液压系统数学模型与仿真模型，并对带长管路液压系统的
动态特性进行了仿真研究。通过对系统响应性能指标的分析，得出了管路的材料、长度
和内径等参数对液压系统影响的规律，为以后设计类似的系统提供了理论依据。
(4)本课题以王石凹煤矿所使用的定重装载系统为实验模型，进行了实验室实验研
究和现场实验研究，实验内容包括液压系统的启动及运行、蔃@寤鳌⑹笛槭夷Ｄ庾霸毓?br>程和生产现场装载等，并从试验的角度得到了一些实测数据。通过分析，这些数据基本
与理论分析结果相一致，表明该立井箕斗定重装载系统可应用于矿山生产现场。
关键词：箕斗；定重装载；管路；系统建模；动态特性；PLC
I
1绪论.............................................................................................................
1.1课题概述.............................................................................................
1.2本课题研究的背景及意义.................................................................
1.3本课题相关技术的发展状况.............................................................
1.3.1管路动态特性的研究状况.........................................................
1.3.2仿真技术的发展现状.................................................................
1.4本课题的研究内容.............................................................................
1.5本章小结.............................................................................................
2定重装载系统的设计.................................................................................
2.1定重装载系统的基本原理.................................................................
2.2定重装载液压系统的设计.................................................................
2.3定重装载控制系统的设计.................................................................
2.3.1 PLC的选型及I/O点数分配.....................................................
2.3.2 PLC总体电路结构.....................................................................
2.3.3 PLC控制软件设计.....................................................................
2.4上位机监控功能的设计.....................................................................
2.4.1井下与井上的通讯.....................................................................
2.4.2井上监控界面设计.....................................................................
2.4.3监控系统的功能.........................................................................
2.5本章小结.............................................................................................
3液压管路的建模与仿真.............................................................................
3.1概述…………………………………………………………………
3.2管路分布参数数学模型.....................................................................
3.2.1 Bessel函数比的近似.................................................................
3.2.2双曲函数的无穷乘积级数展开.................................................
3.2.3传递矩阵基本元素的近似.........................................................
3.3管路集中参数模型数学模型.............................................................
3.3.1钢管管路参数的确定.................................................................
3.3.2高压胶管管路参数的确定.........................................................
3.4集中参数仿真模型及仿真结果分析.................................................
3.4.1管路仿真模型的建立.................................................................
3.4.2仿真结果及分析.........................................................................
3.5本章小结.............................................................................................4定重装载液压系统动态特性分析...............................