【正文】 目錄第1章 緒論...................................................................3........................................................3........................................................ ......3...........................................................................4..................................................................................5.........................................................................................................6第2章 礦井提升機調(diào)速控制系統(tǒng)分析........................................................................................................6..................................................................6...................................................7........................................................................7........................................................................8......................................................................9.................................................................10.................................................................................11................................................................................12......................................................................................................13第3章 提升機調(diào)速控制系統(tǒng)硬件實現(xiàn).......................................................................................................14.....................................................................14.................................................................15................................................................................16.............................................................................16.............................................................................18 PLC控制部分設(shè)計................................................................................. 21.......................................................................................21.......................................................................................23.................................................................25......................................................................................................28第4章 提升機調(diào)速控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)......................................................................................................28..............................................28...................................................................28.........................................................30..........................................................................33.........................................................................35.......................................................................................................37第5章 全文總結(jié)參考文獻...................................................................................................39第1章 緒論礦井提升機對安全性、可靠性和調(diào)速性能的特殊要求，使得提升機電控系統(tǒng)的技術(shù)水平在一定程度上代表一個廠或國家的傳動控制技術(shù)水平，因此世界各大公司紛紛將新的、成熟的技術(shù)應用于提升機電控系統(tǒng)[1]。下面就國內(nèi)外礦井提升機電控系統(tǒng)情況作一介紹。在煤礦生產(chǎn)中，礦井提升機起著非常重要的作用，它是礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。提升機電控裝置的技術(shù)性能，既直接影響礦山生產(chǎn)的效率及安全，又代表著礦井提升機發(fā)展的整體水平。目前，礦井提升我國機90%以上是采用單機容量在1000KW以下傳統(tǒng)的交流異步電機拖動，采用轉(zhuǎn)子串、切電阻調(diào)速，由繼電器—接觸器構(gòu)成邏輯控制裝置。其中多半為電動機—發(fā)電機組(FD機組)供電，采用晶閘管整流傳動(SCRD)的只占一部分。傳統(tǒng)交流拖動系統(tǒng)的顯著缺點是：調(diào)速性能差，調(diào)速時能量要大量消耗在電阻上，給定方式落后，控制精度低，安全保護和監(jiān)測環(huán)節(jié)不完善，安全可靠性差，維護工作量大，而且運行不經(jīng)濟。由于異步電動機在低速運行時特性曲線軟，在次同步狀態(tài)下無法產(chǎn)生有效的制動力矩，因而難于準確地控制提升機的停車位置。目前多采取動力制動或低頻拖動加制動的方式來完成減速、爬行和停車。目前在用的動力制動及低頻電源大多數(shù)為采用模擬技術(shù)控制的晶閘管裝置，仍存在調(diào)試困難、維護量大的問題。傳統(tǒng)交流電控系統(tǒng)可靠性差的另一原因是安全保護、閉鎖及監(jiān)測系統(tǒng)不完善，均為單線系統(tǒng)，且與控制系統(tǒng)相混聯(lián)，多數(shù)共用一套線路，互相影響。1986年以來，針對制約提升安全的主要環(huán)節(jié)，陸續(xù)增設(shè)了深度指示器、自動減速、限速等安全監(jiān)測及后備保護功能，初步實現(xiàn)了對提升容器的定點位置監(jiān)測及幾項重要安全保護的雙線制，使提升安全狀況有所改善。在實施提升機電氣控制系統(tǒng)技術(shù)改造時，即要有超前一步的意識緊盯國際先進水平，也要考慮我國國情，依靠自己的力量，加強與先進國家的合作，采取引進、消化吸收、合作生產(chǎn)、聯(lián)合改造等多種形式，實現(xiàn)符合中國國情的煤礦提升機電控系統(tǒng)現(xiàn)代化。國外從70年代開始，隨著微機技術(shù)的發(fā)展，微機控制技術(shù)己逐步應用于礦井提升機中。目前，國外己達到相當成熟的階段，使整個拖動控制產(chǎn)生一次變革。其應用主要體現(xiàn)在以下幾方面:（1）提升工藝過程微機控制在交流變頻裝置中，提升工藝過程大都采用微機控制。由于微機功能強，使用靈活，運算速度快，監(jiān)視顯示易于實現(xiàn)，并具有診斷功能，這是采用模擬控制無法實現(xiàn)的。（2）提升行程控制提升機的控制從本質(zhì)上說是一個位置控制，要保證提升容器在預定地點準確停車，要求準確度高，目前的控制誤差小于2cm。采用微機控制，可通過采集各種傳感信號，如轉(zhuǎn)角脈沖變換、鋼絲繩打滑、滾筒及鋼絲繩磨損等。將信號進行處理，可計算出容器準確的位置而施以控制和保護。在箕斗提升時可實現(xiàn)無爬行提升，大大提高了提升能力。如SIEMENS,ABB,AEG等公司己采用32位微機來構(gòu)成行程給定器。除此之外還提供性能不盡相同的機械行程控制器。一般過程控制用微機作監(jiān)視，行程控制也采用單獨微機完成，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。（3）提升過程監(jiān)視由于近代提升機控制系統(tǒng)的設(shè)計特別強調(diào)安全可靠性，所以提升過程監(jiān)視與安全回路一樣，是現(xiàn)代提升機控制的重要環(huán)節(jié)。提升過程采用微機主要完成如下參數(shù)的監(jiān)視：a、提升過程中各工況參數(shù)(如速度、電流)監(jiān)視；b、各主要設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視；c、各傳感器(如井筒同步校正開關(guān)、停車開關(guān))信號的監(jiān)視。使各種故障在出現(xiàn)之前就得以處理，防止事故的發(fā)生，并對各被監(jiān)視參數(shù)進行存儲、保留或打印輸出。甚至與上位機聯(lián)網(wǎng)，應用于礦井監(jiān)測系統(tǒng)中。(4)安全回路安全回路是指提升機在出現(xiàn)機械、電氣故障時控制提升機進入安全保護狀態(tài)，此環(huán)節(jié)極為重要。為確保人員和設(shè)備的安全，對不同故障一般采用不同的處理方法。安全回路是保護的最后環(huán)節(jié)之一，現(xiàn)在大多公司都采用兩臺PLC構(gòu)成安全回路，使安全回路具有完善的故障監(jiān)視功能，無論是提升機還是安全回路本身出現(xiàn)故障時都能準確地實施安全制動。（5）全數(shù)字化系統(tǒng)調(diào)速控制德國AEG公司的Logidyn D(32位機)、西門子公司的Siemadyn D(16位機)以及ABB公司的DCR(16位機)系統(tǒng)都己應用于提升機上。全數(shù)字化系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)單一、參數(shù)穩(wěn)定且調(diào)整方便、可方便地與上位機聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點。當然此類系統(tǒng)要求維護人員有更高的技術(shù)水平和計算機知識。礦井提升機是煤礦，有色金屬礦生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備。提升機的安全、可靠、有效高速運行，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟效益。礦井提升系統(tǒng)具有環(huán)節(jié)多、控制復雜、運行速度快、慣性質(zhì)量大、運行特性復雜的特點，且工作狀況經(jīng)常交替轉(zhuǎn)換。雖然礦井提升系統(tǒng)本身有一些安全保護措施，但是由于現(xiàn)場使用環(huán)境條件惡劣，造成了各種機械零件和電氣元件的功能失效，以及操作者的人為過失和對行程監(jiān)測研究的局限性，使得現(xiàn)有保護未能達到預期的效果，致使提升系統(tǒng)的事故至今仍未能消除。一旦提升機的行程失去控制，沒有按照給定速度曲線運行，就會發(fā)生提升機超速、過卷事故，造成楔形罐道、箕斗的損壞，影響礦井正常生產(chǎn)，甚至造成重大人員傷亡，給煤礦生產(chǎn)帶來極大的經(jīng)濟損失。所以提升機調(diào)速控制系統(tǒng)的研究一直是社會各屆人士共同關(guān)注的一個重大課題。電氣控制方式在很大程度上決定了提升機能否實現(xiàn)平穩(wěn)、安全、可靠地起制動運行，避免了嚴重的機械磨損，防止較大的機械沖擊，減少機械部分維修的工作量，延長提升機械的使用壽命。隨著礦井提升系統(tǒng)自動化，改善提統(tǒng)的性能，以及提高提升設(shè)備的提升能力等的要求，對電氣傳動方式提出了更高的要求。對礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的要求是：有良好的調(diào)速性能，調(diào)速精度高，四象限運行，能快速進行正、反轉(zhuǎn)運行，動態(tài)響應速度快，有準確的制動和定位功能，可靠性要求高等。目前，我國地下礦山礦井提升機的電氣傳動系統(tǒng)主要有：對于大型礦井提升機，主要采用晶閘管變流器—直流電動機傳動控制系統(tǒng)和同步電動機矢量控制交一交變頻傳動控制系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)大都采用數(shù)字控制方式實現(xiàn)控制系統(tǒng)的高自動化運行，效率高，有準確的制動和定位功能，運行可靠性高，但造價昂貴，中小礦井難以承受。對于中、小型提升機，則多采用交流繞線式電動機轉(zhuǎn)子切換電阻調(diào)速的交流電氣傳動系統(tǒng)，即TKD電控系統(tǒng)。這種電氣傳動系統(tǒng)設(shè)備簡單，但屬于有級調(diào)速，提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負載變動時很難實現(xiàn)恒加減速控制，經(jīng)常會造成過放或過卷事故。提升機頻繁的啟動和制動工作過程會使轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速產(chǎn)生相當嚴重的能耗，另外轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制電路復雜，接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞，影響生產(chǎn)效益。將變頻調(diào)速技術(shù)應用于礦井提升機是礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展方向。對于現(xiàn)采用TKD電控系統(tǒng)的中小型礦井，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，交一直一交電壓型變頻調(diào)速技術(shù)已開始在礦井提升機改造中應用。變頻器的調(diào)速控制可以實現(xiàn)提升機的恒加速和恒減速控制，消除了轉(zhuǎn)子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節(jié)能效果[10]。變頻器調(diào)速控制電路簡單，克服了接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞的缺點，降低了故障和事故的發(fā)生。因此，變頻器在提升機調(diào)速系統(tǒng)中的應用具有十分廣闊的前景。本文介紹變頻器在提升機調(diào)速控制系統(tǒng)中的應用。本課題擬解決的關(guān)鍵問題是控制策略研究，提升機是礦山生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，它屬于大轉(zhuǎn)動慣量機