【正文】 目錄第1章 緒論...................................................................3........................................................3........................................................ ......3...........................................................................4..................................................................................5.........................................................................................................6第2章 礦井提升機(jī)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(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn).......................................................................................................14.....................................................................14.................................................................15................................................................................16.............................................................................16.............................................................................18 PLC控制部分設(shè)計(jì)................................................................................. 21.......................................................................................21.......................................................................................23.................................................................25......................................................................................................28第4章 提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)......................................................................................................28..............................................28...................................................................28.........................................................30..........................................................................33.........................................................................35.......................................................................................................37第5章 全文總結(jié)參考文獻(xiàn)...................................................................................................39第1章 緒論礦井提升機(jī)對安全性、可靠性和調(diào)速性能的特殊要求，使得提升機(jī)電控系統(tǒng)的技術(shù)水平在一定程度上代表一個(gè)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(yīng)用于提升機(jī)電控系統(tǒng)[1]。下面就國內(nèi)外礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)情況作一介紹。在煤礦生產(chǎn)中，礦井提升機(jī)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(jī)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(jī)發(fā)展的整體水平。目前，礦井提升我國機(jī)90%以上是采用單機(jī)容量在1000KW以下傳統(tǒng)的交流異步電機(jī)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(jī)—發(fā)電機(jī)組(FD機(jī)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(diǎn)是：調(diào)速性能差，調(diào)速時(shí)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(hù)和監(jiān)測環(huán)節(jié)不完善，安全可靠性差，維護(hù)工作量大，而且運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。由于異步電動機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)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(zhǔn)確地控制提升機(jī)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?yán)щy、維護(hù)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(hù)、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(hù)功能，初步實(shí)現(xiàn)了對提升容器的定點(diǎn)位置監(jiān)測及幾項(xiàng)重要安全保護(hù)的雙線制，使提升安全狀況有所改善。在實(shí)施提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)技術(shù)改造時(shí)，即要有超前一步的意識緊盯國際先進(jìn)水平，也要考慮我國國情，依靠自己的力量，加強(qiáng)與先進(jìn)國家的合作，采取引進(jìn)、消化吸收、合作生產(chǎn)、聯(lián)合改造等多種形式，實(shí)現(xiàn)符合中國國情的煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)現(xiàn)代化。國外從70年代開始，隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)控制技術(shù)己逐步應(yīng)用于礦井提升機(jī)中。目前，國外己達(dá)到相當(dāng)成熟的階段，使整個(gè)拖動控制產(chǎn)生一次變革。其應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面:（1）提升工藝過程微機(jī)控制在交流變頻裝置中，提升工藝過程大都采用微機(jī)控制。由于微機(jī)功能強(qiáng)，使用靈活，運(yùn)算速度快，監(jiān)視顯示易于實(shí)現(xiàn)，并具有診斷功能，這是采用模擬控制無法實(shí)現(xiàn)的。（2）提升行程控制提升機(jī)的控制從本質(zhì)上說是一個(gè)位置控制，要保證提升容器在預(yù)定地點(diǎn)準(zhǔn)確停車，要求準(zhǔn)確度高，目前的控制誤差小于2cm。采用微機(jī)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(jìn)行處理，可計(jì)算出容器準(zhǔn)確的位置而施以控制和保護(hù)。在箕斗提升時(shí)可實(shí)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(jī)來構(gòu)成行程給定器。除此之外還提供性能不盡相同的機(jī)械行程控制器。一般過程控制用微機(jī)作監(jiān)視，行程控制也采用單獨(dú)微機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特別強(qiáng)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(jī)控制的重要環(huán)節(jié)。提升過程采用微機(jī)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(yùn)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(jìn)行存儲、保留或打印輸出。甚至與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，應(yīng)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(jī)在出現(xiàn)機(jī)械、電氣故障時(shí)控制提升機(jī)進(jìn)入安全保護(hù)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(hù)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(jī)還是安全回路本身出現(xiàn)故障時(shí)都能準(zhǔn)確地實(shí)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(jī))、西門子公司的Siemadyn D(16位機(jī))以及ABB公司的DCR(16位機(jī))系統(tǒng)都己應(yīng)用于提升機(jī)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(jī)聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然此類系統(tǒng)要求維護(hù)人員有更高的技術(shù)水平和計(jì)算機(jī)知識。礦井提升機(jī)是煤礦，有色金屬礦生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備。提升機(jī)的安全、可靠、有效高速運(yùn)行，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟(jì)效益。礦井提升系統(tǒng)具有環(huán)節(jié)多、控制復(fù)雜、運(yùn)行速度快、慣性質(zhì)量大、運(yùn)行特性復(fù)雜的特點(diǎn)，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(hù)措施，但是由于現(xiàn)場使用環(huán)境條件惡劣，造成了各種機(jī)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(hù)未能達(dá)到預(yù)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(jī)的行程失去控制，沒有按照給定速度曲線運(yùn)行，就會發(fā)生提升機(jī)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(jì)損失。所以提升機(jī)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(gè)重大課題。電氣控制方式在很大程度上決定了提升機(jī)能否實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、安全、可靠地起制動運(yùn)行，避免了嚴(yán)重的機(jī)械磨損，防止較大的機(jī)械沖擊，減少機(jī)械部分維修的工作量，延長提升機(jī)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(jī)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(yùn)行，能快速進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，動態(tài)響應(yīng)速度快，有準(zhǔn)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(jī)的電氣傳動系統(tǒng)主要有：對于大型礦井提升機(jī)，主要采用晶閘管變流器—直流電動機(jī)傳動控制系統(tǒng)和同步電動機(jī)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(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的高自動化運(yùn)行，效率高，有準(zhǔn)確的制動和定位功能，運(yùn)行可靠性高，但造價(jià)昂貴，中小礦井難以承受。對于中、小型提升機(jī)，則多采用交流繞線式電動機(jī)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(jī)在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負(fù)載變動時(shí)很難實(shí)現(xiàn)恒加減速控制，經(jīng)常會造成過放或過卷事故。提升機(jī)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(dāng)嚴(yán)重的能耗，另外轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制電路復(fù)雜，接觸器、電阻器、繞線電機(jī)電刷等容易損壞，影響生產(chǎn)效益。將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于礦井提升機(jī)是礦井提升機(jī)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(jī)改造中應(yīng)用。變頻器的調(diào)速控制可以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)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(jī)電刷等容易損壞的缺點(diǎn)，降低了故障和事故的發(fā)生。因此，變頻器在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用具有十分廣闊的前景。本文介紹變頻器在提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。本課題擬解決的關(guān)鍵問題是控制策略研究，提升機(jī)是礦山生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，它屬于大轉(zhuǎn)動慣量機(jī)電液系統(tǒng)，提升