【正文】 外部控制信號、運(yùn)行操作、運(yùn)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(yīng)以電動機(jī)的額定電流和負(fù)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(jī)的額定電流或著變頻器所適配的電動機(jī)功率大于該電動機(jī)的功率。依據(jù)上述原則再考慮到電動機(jī)性能上的差異即機(jī)械負(fù)載的波動,變頻容量取電動機(jī)容量的1－2倍。本系統(tǒng)中的驅(qū)動電動機(jī)屬于有載啟動的輸送類機(jī)械，所需電動機(jī)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(yīng)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(qiáng)等特點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)主/從控制方式。過載能力為200％額定負(fù)載電流，持續(xù)時間60S；內(nèi)置制動單元；具有過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、變頻器和電動機(jī)過熱保護(hù)。短路保護(hù)、防失速保護(hù)、采用PIN編號實(shí)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(fù)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(shí)際控制方式。閉環(huán)控制　 閉環(huán)控制應(yīng)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(jī)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(jī)高壓斷開時的瞬間速度，以及預(yù)先設(shè)置的減速曲線斜率和制動時間，生成高壓電機(jī)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(shí)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(dá)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(yàn)繩方式?！〉皖l爬行方式：低頻爬行是在低頻制動完成，達(dá)到爬行點(diǎn)速度后，低頻爬行信號輸入，低頻制動完成，變頻器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的低頻電壓輸出?！?腳踏制動方式和腳踏驗(yàn)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(jī)輸出的信號成比例，由司機(jī)確定變頻器需要輸出的低頻電壓?！? 實(shí)際運(yùn)行時，當(dāng)提升機(jī)高壓投入，根據(jù)提升機(jī)的運(yùn)行方向輸入正、反轉(zhuǎn)運(yùn)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(shí)時記錄和監(jiān)視高壓電機(jī)的速度，當(dāng)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(jī)速度，生成高壓電機(jī)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(jī)。由于剛開始時變頻器生成的制動曲線和電機(jī)的實(shí)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(jī)的實(shí)際速度，逐級切除高壓電機(jī)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(shí)時檢測和監(jiān)視高壓電機(jī)的速度，根據(jù)所生成的制動曲線和實(shí)際速度之間的偏差，模擬低頻發(fā)電機(jī)制動系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)節(jié)變頻器輸出的低頻電壓。　　當(dāng)高壓電機(jī)的制動速度達(dá)到爬行速度時，爬行信號輸入，變頻器將根據(jù)預(yù)先設(shè)置的爬行電壓，直接輸出爬行所需低頻電壓。　　腳踏制動和腳踏驗(yàn)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(dá)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(jī)類型為異步電動機(jī)P0304P0304=380電動機(jī)額定電壓P0305P0305=292A電動機(jī)額定電流P0307P0307=155KW電動機(jī)額定功率P0308P0308=電動機(jī)額定功率因數(shù)P0310P0310=50電動機(jī)額定頻率P0601P0601=1電動機(jī)溫度傳感器P07015P0701=1ON/OFF1正向運(yùn)行P07026P0702=1ON/OFF1正向運(yùn)行P07562P0756=0單極性電壓輸入（0 +10 V）P07714P0771=25輸出電壓實(shí)際值P073215P0732=50頻率下限報(bào)警P073318P0733=30頻率上限報(bào)警P0970P0970=1工廠復(fù)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(jì)在本系統(tǒng)中提升機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)主要由可編程控制器（PLC）、觸摸屏、（上位PC機(jī)）組成，完成現(xiàn)場信號、現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集及實(shí)時顯示、監(jiān)控和保護(hù)。 PLC硬件選型設(shè)計(jì)PLC是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種以微機(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)系統(tǒng)對安全要求的特殊性，在本系統(tǒng)中采用雙PLC進(jìn)行控制。PLC硬件型號的選擇本次設(shè)計(jì)在控制中采用SIMATIC S7200，因?yàn)榇讼盗蠵LC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(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)節(jié)能實(shí)現(xiàn)復(fù)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(shí)時特性● 強(qiáng)勁的通信功能● 豐富的擴(kuò)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(kuò)展模塊供選擇使用。我們選擇使用CPU226和模擬量擴(kuò)展模塊EM221。CPU226具有以下特點(diǎn)：本機(jī)集成24輸入/16輸出共24個數(shù)字量I/O點(diǎn)?？蛇B接7個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨(dú)立30Hz高速計(jì)數(shù)器，2個獨(dú)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(qiáng)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(jì)：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(yùn)行時所需要的一些參數(shù)和運(yùn)行方向、運(yùn)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(jì)算框圖PLC I/O分配表具體I/輸入點(diǎn)I輸入點(diǎn)I輸出點(diǎn)O主令控制器前推LK－1調(diào)繩開關(guān)1HK電機(jī)正 轉(zhuǎn)KM1中置LK－22HK電機(jī)反 轉(zhuǎn)KM2后拉LK－3安全控制開關(guān)10AK制動泵電機(jī)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(jī)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(jī)啟動2QA編碼器制動泵顯示HL3潤滑泵電機(jī)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(jì)觸摸屏是目前國際上較先進(jìn)的一種集控制與顯示于一體的專用計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)自登陸、自診斷以及聲光報(bào)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(jī)，其功能和特點(diǎn)如下：。，可以設(shè)置成RS－485接口，將PLC的RS485接口與TP270進(jìn)行聯(lián)機(jī)通訊，采用直接的連接方式，通訊軟件可與PLC進(jìn)行內(nèi)部地址一對一的數(shù)據(jù)交換。，可以進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)與圖表的打印。 觸摸屏畫面由專用軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(yīng)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(qiáng)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(qiáng)大的軟件，：主 畫 面控制畫面參數(shù)設(shè)置畫面實(shí)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(diǎn)在主畫面顯示提升高度、當(dāng)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(jìn)入運(yùn)行畫面、故障一覽、故障處理、參數(shù)修改等子畫面。運(yùn)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(shí)現(xiàn)故障自登陸、自診斷及聲光報(bào)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(jìn)入到各分畫面，各分畫面均能一步返回主畫面。且應(yīng)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(shí)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(jìn)行設(shè)定，同時還應(yīng)顯示參數(shù)設(shè)定完成的情況，實(shí)際制做時還應(yīng)考慮加密的問題?！。?）實(shí)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(shí)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(shí)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(yùn)行人員在系統(tǒng)啟/停和緊急情況下順利進(jìn)行操作，系統(tǒng)提了在線畫面幫助軟件包。運(yùn)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(yùn)行畫面見附圖五) 位置控制系統(tǒng)選型設(shè)計(jì) 在本系統(tǒng)中采用兩套旋轉(zhuǎn)編碼器分別裝在電動機(jī)主軸和滾筒上以對提升機(jī)的速度和行程進(jìn)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(jī)主軸和主滾筒上兩路信號進(jìn)入PLC后經(jīng)過比較計(jì)算后做出相應(yīng)控制。1XP80011旋轉(zhuǎn)編碼器的技術(shù)參數(shù)如下：無負(fù)載時輸入 200mA。150mA最大負(fù)載電流 100mA。20mA分辨率 1