基于PLC的煤矿排水电控系统

摘  要

高压软启动和PLC以广泛用于煤矿排水的电控系统中。该方法就是在恒定交流鼠笼异步电动机之间接入晶闸管作为交流电压控制器。采用恒流启动方式把异步电动机拖入正常运行状态。本文提出了PLC作为主机、高压软启动（电抗器备用）启动方案应用于煤矿排水电控系统 。与常规继电器控制系统不同之处采用PLC。PLC克服继电器体积庞大、可靠性不高、改变控制程序麻烦、维护量大、尤其定时不精确等缺点。与常规的直接启动或用电抗器启动不同之处采用高压软启动，克服了直接启动（电抗器启动）给电机直接加入额定电压，启动速度快，尤其对电网、电机、生产机械的冲击危害很大等缺点。

本文采用了德国西门子S7-200PLC作为控制器，采用了河南株洲铁道机车研究所生产的QJR-400高压交流电机软启动装置实现调速，不仅改善了启动性能，而且满足现场要求。 

关键词：晶闸管； 鼠笼异步电机； 排水； 高压软启动； 西门子PLC 

目 录

1 绪论 1

1.1 序言 1

1.2 矿井排水启动设备的现状 1

1.2.1 直接启动 1

1.2.2 降压启动 2

1.3 晶闸管介绍 2

1.3.1 晶闸管工作原理 3

1.3.2 晶闸管的应用 4

1.3.3 晶闸管软起动装置的技术特点 5

2 排水设备 6

2.1 矿井简介 6

2.2 选择水泵 6

2.3 管路选择 9

2.4 验算排水时间及排水管中流速 12

2.5 确定电动机功率 13

3 电控设备 14

3.1 研制方案的提出 14

3.2方案比较 16

3.3 方案确定 17

3.3.1 软启动器的技术特点 18

3.3.2 软启动器的启动方式 18

3.3.3 软启动器的技术优势 20

4 软起动装置的主电路设计 21

4.1 软起动装置的原理 21

4.2 晶闸管选型计算 26

4.2.1 晶闸管电压等级的选择 26

4.2.2 晶闸管电流等级的选择 27

4.3 晶闸管触发方式的选择 28

4.3.1 门极触发脉冲的要求 28

4.3.2 触发方式的选择 29

4.4 三相同步信号采集与脉冲触发驱动电路 31

4.4.1 三相同步信号采集 31

4.4.2 脉冲触发驱动电路 32

4.5 电机软起动控制系统中功率因数角的研究 34

4.5.1 软起动控制器的主电路 34

4.5.2 三相异步电动机功率因数角的变化规律 35

4.5.3 三相异步电动机功率因数角对晶闸管输出电压的影响 38

4.5.4 电机功率因数角的闭环控制 41

5 可编程控制器 44

5.1 PLC的产生和定义 44

5.1.1 PLC的产生 44

5.1.2 PLC的定义 45

5.2 PLC的特点 45

5.3 PLC的应用和发展 45

5.3.1 PLC的发展状况 45

5.3.2 PLC的发展趋势 46

5.3.3 PLC的应用领域 47

5.3.4 PLC的分类 47

5.3.5 PLC的系统组成 48

5.3.6 PLC的工作原理 49

5.4 系统设计 53

5.4.1 系统组成 53

5.4.2 PLC原理图 55

6 运行总结 56

6.1概述 56

6.2 保护性能试验 56

6.3 起动特性试验 60

6.4 试验结论 60

结束语 62

致 谢 63

参考文献 64