【正文】 外部控制信號、運行操作、運行指令、頻率指令、程序指令：RGEGEGEGEGEGESTUVWGEDCPB1DCN充電電阻器電流接觸+電解電容B2 變頻器工作原理圖根據(jù)變頻器選型的基本原則，選擇變頻器時應以電動機的額定電流和負載特性曲線為依據(jù)選擇變頻器的額定容量，即變頻器的容量選擇要保證變頻器的額定電流大于該電動機的額定電流或著變頻器所適配的電動機功率大于該電動機的功率。依據(jù)上述原則再考慮到電動機性能上的差異即機械負載的波動,變頻容量取電動機容量的1－2倍。本系統(tǒng)中的驅(qū)動電動機屬于有載啟動的輸送類機械，所需電動機軸上功率為155KW。因此在本系統(tǒng)中選擇由西門子公司生產(chǎn)的MM440變頻器，該變頻器是一種應用范圍廣泛的矢量控制方式多功能、模塊化通用變頻器，具有低速高轉(zhuǎn)矩輸出，良好的動態(tài)性能和過載能力強等特點。內(nèi)置參數(shù)自整定PID控制器；，4個可編程跳轉(zhuǎn)頻率；集成RS485通訊接口，可送PROFIBUSDP和DEVICENET通信模塊可實現(xiàn)主/從控制方式。過載能力為200％額定負載電流，持續(xù)時間60S；內(nèi)置制動單元；具有過壓保護、欠壓保護、變頻器和電動機過熱保護。短路保護、防失速保護、采用PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖。 具體接線圖見附圖一由變頻器的外部接線可見，變頻器的輸入信號有模擬電壓輸入，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)信號輸入，低頻電壓輸出信號，低頻爬行信號，腳踏信號輸入，以及故障復位輸入?！　≡撓到y(tǒng)的控制方式分為閉環(huán)控制，開環(huán)控制，以下將逐一介紹變頻器的實際控制方式。閉環(huán)控制　 閉環(huán)控制應用在低頻制動階段，此時變頻器的模擬輸入信號為高壓電機的模擬速度信號，正、反轉(zhuǎn)信號之一閉合，低頻電壓輸出信號閉合，其他信號斷開。變頻器將根據(jù)低頻電壓輸出信號閉合瞬間，模擬電壓輸入信號的值折算為高壓電機高壓斷開時的瞬間速度，以及預先設(shè)置的減速曲線斜率和制動時間，生成高壓電機低頻制動時的速度曲線，在保持頻率不變的情況下，根據(jù)實際的速度反饋和生產(chǎn)的速度曲線，控制變頻器的輸出電壓，達到良好的制動效果。開環(huán)控制　開環(huán)控制方式分為低頻爬行，腳踏制動和腳踏驗繩方式。　低頻爬行方式：低頻爬行是在低頻制動完成，達到爬行點速度后，低頻爬行信號輸入，低頻制動完成，變頻器根據(jù)預先設(shè)定的低頻電壓輸出?！?腳踏制動方式和腳踏驗繩方式：在該兩種方式下，變頻器的輸出電壓都跟踏板帶動的自整腳機輸出的信號成比例，由司機確定變頻器需要輸出的低頻電壓?！? 實際運行時，當提升機高壓投入，根據(jù)提升機的運行方向輸入正、反轉(zhuǎn)運行信號，此時變頻器根據(jù)面板設(shè)置的頻率，輸出所需的低頻頻率，低頻電壓輸出處于“等待”狀態(tài)，輸出電壓值為1V左右，同時變頻器根據(jù)模擬電壓的輸入值，實時記錄和監(jiān)視高壓電機的速度，當高壓斷開瞬間，低頻輸出信號輸入，變頻器將根據(jù)此瞬間記錄的高壓電機速度，生成高壓電機低頻制動到爬行速度的速度曲線，變頻器輸出的低頻電壓開始接入高壓電機。由于剛開始時變頻器生成的制動曲線和電機的實際速度相差較小，變頻器輸出的電壓也較低，制動反饋的能量也較小。同時外部的速度檢測器也將根據(jù)提升機的實際速度，逐級切除高壓電機轉(zhuǎn)子上的電阻，確保具有足夠的制動力矩。制動階段，變頻器將實時檢測和監(jiān)視高壓電機的速度，根據(jù)所生成的制動曲線和實際速度之間的偏差，模擬低頻發(fā)電機制動系統(tǒng)的運行狀態(tài)，調(diào)節(jié)變頻器輸出的低頻電壓?！　‘敻邏弘姍C的制動速度達到爬行速度時，爬行信號輸入，變頻器將根據(jù)預先設(shè)置的爬行電壓，直接輸出爬行所需低頻電壓?！　∧_踏制動和腳踏驗繩方式時，變頻器的低頻頻率也始終保持變頻，低頻輸出電壓將根據(jù)模擬電壓輸入值的大小成比例輸出，達到所需的制動和爬行力矩。 變頻器參數(shù)設(shè)置數(shù)字量輸入端子參數(shù)功能P0003P0003=1允許訪問最頻繁使用的參數(shù)。P0010P0010=1快速調(diào)試P0100 P0100=0頻率缺省值為50 HzP0300 P0300=1選擇電動機類型為異步電動機P0304P0304=380電動機額定電壓P0305P0305=292A電動機額定電流P0307P0307=155KW電動機額定功率P0308P0308=電動機額定功率因數(shù)P0310P0310=50電動機額定頻率P0601P0601=1電動機溫度傳感器P07015P0701=1ON/OFF1正向運行P07026P0702=1ON/OFF1正向運行P07562P0756=0單極性電壓輸入（0 +10 V）P07714P0771=25輸出電壓實際值P073215P0732=50頻率下限報警P073318P0733=30頻率上限報警P0970P0970=1工廠復位P1000P1000=2頻率給定值（模擬量給定值） 監(jiān)控系統(tǒng)選型設(shè)計在本系統(tǒng)中提升機的監(jiān)控系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、觸摸屏、（上位PC機）組成，完成現(xiàn)場信號、現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集及實時顯示、監(jiān)控和保護。 PLC硬件選型設(shè)計PLC是專為工業(yè)環(huán)境下應用而設(shè)計的一種以微機處理器為基礎(chǔ)，帶有指令存儲器和輸入輸出接口。綜合了微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)的工業(yè)控制器?？紤]到提升機系統(tǒng)對安全要求的特殊性，在本系統(tǒng)中采用雙PLC進行控制。PLC硬件型號的選擇本次設(shè)計在控制中采用SIMATIC S7200，因為此系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場合的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)節(jié)能實現(xiàn)復雜控制功能。因此S7200系列具有極高性能/價格比。S7200系列出色表現(xiàn)在以下幾個方面：● 極高的可靠性● 極豐富的指令集● 易于掌握● 便捷的操作● 豐富的內(nèi)置集成功能● 實時特性● 強勁的通信功能● 豐富的擴展模塊 S7200系列PLC可提供4個不同的基本型號的8種CPU和3種型好不同的模擬量擴展模塊供選擇使用。我們選擇使用CPU226和模擬量擴展模塊EM221。CPU226具有以下特點：本機集成24輸入/16輸出共24個數(shù)字量I/O點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立30Hz高速計數(shù)器，2個獨立的20Hz告訴脈沖輸出，具有PID控制器。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易的整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。 EM221為8路數(shù)字量24 V直流輸入。PLC外圍硬件接線圖（見附圖二） PLC軟件設(shè)計：該程序框圖中顯示的可編程控制器為行程控制系統(tǒng)的上位PLC操作控制系統(tǒng)。S7—200PLC運行時所需要的一些參數(shù)和運行方向、運行模式、平層位置以及其他控制信號均由其給出。程序流程圖（見附圖三）PLC控制程序（見附圖四） 行程計算框圖PLC I/O分配表具體I/輸入點I輸入點I輸出點O主令控制器前推LK－1調(diào)繩開關(guān)1HK電機正 轉(zhuǎn)KM1中置LK－22HK電機反 轉(zhuǎn)KM2后拉LK－3安全控制開關(guān)10AK制動泵電機KM3工作閘制動手柄DZK調(diào)繩安全聯(lián)鎖行程開關(guān)Q1潤滑泵電機KM4高壓開關(guān)GYDQ2工作閘繼電器GZJ測速斷線JSJ五通閥開關(guān)6AK電磁鐵G1G1制動油過壓YLJ1四通閥開關(guān)7AK電磁鐵G2G2潤滑油過、欠壓YLJ2控制回路開關(guān)8AK調(diào)繩信號顯示HL1制動油過熱YLJ3腳踏制動JTK－8潤滑泵顯示HL2制動泵電機啟動2QA編碼器制動泵顯示HL3潤滑泵電機啟動3QA自動轉(zhuǎn)換開關(guān)ZK制動、潤滑泵故障顯示HL4提升信號井架終端開關(guān)JXK－6安全回路顯示HL5閘瓦磨損開關(guān)JXK3JXK－7電源開關(guān)XLCJXK4過卷開關(guān)JXK1JXK2 觸摸顯示屏硬件選型設(shè)計觸摸屏是目前國際上較先進的一種集控制與顯示于一體的專用計算機產(chǎn)品，被稱為可編程序控制器的臉面。并可以用于設(shè)置參數(shù)、顯示數(shù)據(jù)、以動畫的形式描繪自動化控制過程等，在礦井提升系統(tǒng)中可以用棒圖顯示提升容器在井筒中的高度；動態(tài)顯示全程的提升速度曲線圖；故障實現(xiàn)自登陸、自診斷以及聲光報警等。本系統(tǒng)采用西門子公司生產(chǎn)的TP270觸摸屏作為上位監(jiān)控機，其功能和特點如下：。，可以設(shè)置成RS－485接口，將PLC的RS485接口與TP270進行聯(lián)機通訊，采用直接的連接方式，通訊軟件可與PLC進行內(nèi)部地址一對一的數(shù)據(jù)交換。，可以進行實時數(shù)據(jù)與圖表的打印。 觸摸屏畫面由專用軟件進行設(shè)計，然后先通過編程電腦調(diào)試，合格后再下載到觸摸屏。觸摸屏畫面總數(shù)應在其存儲空間允許的范圍內(nèi)，各畫面之間盡量做到可相互及強制切換。本系統(tǒng)采用西門子生產(chǎn)支持的VISAL C++的WINCC監(jiān)控軟件包，該組態(tài)軟件與西門子PLC間有良好的通訊功能，是西門子推出的功能強大的軟件，：主 畫 面控制畫面參數(shù)設(shè)置畫面實時趨勢畫面信息記錄畫面節(jié)能畫面幫助畫面：根據(jù)系統(tǒng)要求，結(jié)合觸摸屏的功能和特點在主畫面顯示提升高度、當班提升次數(shù)、提升次數(shù)清零開關(guān)、故障指示燈等。通過觸摸屏按鈕進入運行畫面、故障一覽、故障處理、參數(shù)修改等子畫面。運行畫面用棒圖顯示提升容器在井筒中的高度及動態(tài)顯示全程的提升速度曲線圖、故障一覽、故障處理子畫面實現(xiàn)故障自登陸、自診斷及聲光報警等對一些重要參數(shù)的、參數(shù)修改子畫面可設(shè)定操作密碼，以確保系統(tǒng)和生產(chǎn)的安全。各界面圖具體功能如下：?。?）主畫面　一般的用被控系統(tǒng)的主系統(tǒng)畫面作為主畫面，該畫面可進入到各分畫面，各分畫面均能一步返回主畫面。且應在畫面中顯示被控系統(tǒng)的一些主要參數(shù)，以便在此畫面上對整個被控系統(tǒng)有大致的了結(jié)。（2）控制畫面　　該種畫面主要用來控制被控設(shè)備的啟停及顯示變頻器內(nèi)部的參數(shù)，也可將變頻器參數(shù)的設(shè)定做在其中。該種畫面的數(shù)量在觸摸屏畫面中占的最多，其具體畫面數(shù)量由實際被控設(shè)備決定?！。?）參數(shù)設(shè)置畫面　　該畫面主要是對變頻器的內(nèi)部參數(shù)進行設(shè)定，同時還應顯示參數(shù)設(shè)定完成的情況，實際制做時還應考慮加密的問題。?。?）實時趨勢畫面　　該畫面住要是以曲線記錄的形式來顯示被控值、變頻器的主要工作參數(shù)（如輸出頻率）等的實時狀態(tài)?！。?）信息記錄畫面　　該畫面主要是記錄可能出現(xiàn)的設(shè)備損壞、過載、數(shù)值超范圍和系統(tǒng)急停等故障。另外該畫面還可記錄各設(shè)備啟停操作，作為憑證。 （6） 節(jié)能畫面　　該畫面主要是記錄和顯示變頻器的累積用電數(shù)及實時節(jié)電狀態(tài)，以便向用戶展示變頻節(jié)能的好處，也可用來與其它的節(jié)電測量作比較。（7） 幫助畫面為幫助運行人員在系統(tǒng)啟/停和緊急情況下順利進行操作，系統(tǒng)提了在線畫面幫助軟件包。運行人員只需按一個鍵就可調(diào)出幫助畫面，協(xié)助操作人員完成操作。(操作臺及部分運行畫面見附圖五) 位置控制系統(tǒng)選型設(shè)計 在本系統(tǒng)中采用兩套旋轉(zhuǎn)編碼器分別裝在電動機主軸和滾筒上以對提升機的速度和行程進行時時控制，其工作原理框圖如圖所示：其具體工作流程如下圖所示：旋轉(zhuǎn)編碼器的具體型號在本系統(tǒng)中選用由西門子公司生產(chǎn)的XP80011旋轉(zhuǎn)編碼器分別置于電動機主軸和主滾筒上兩路信號進入PLC后經(jīng)過比較計算后做出相應控制。1XP80011旋轉(zhuǎn)編碼器的技術(shù)參數(shù)如下：無負載時輸入 200mA。150mA最大負載電流 100mA。20mA分辨率 1