【正文】 力,采用能耗制動 、閉環(huán)控制 ,單閉環(huán)速度控制系統(tǒng)由與距離有關(guān)的理想速度給定電路、速度負(fù)反饋電路、PID調(diào)節(jié)器、移相觸發(fā)電路及雙向可控硅能耗制動電路組成,下放速度由 PID 調(diào)節(jié)。4. 爬行階段。隨著轉(zhuǎn)子電阻的逐漸切除 ,?既保證了起動階段的加速度 ,又使起動平穩(wěn) ,當(dāng) 上升到 時 ,電動機運行在自然特V性曲線上。（2） 勻速階段 ：上升時 ,電阻按時間原則來控制切除 ,使電動機保持電動狀態(tài) ,且2t速度 。提升機到達(dá)底端與到達(dá)頂端稍有2R3mV4不同 ,一方面接入 、 、 、 ,一方面增大勵磁電流 ，使下放速度在規(guī)定的時45 fI間內(nèi)降低。VV oV m = 1 , 1 2 m / sV 4 = 0 . 3 m / st 1 t 2 t 3 t 4 t 50圖 33 提升機速度圖 力圖FF 1主加速F 2勻速F 3F 4F 5主減速爬行停車t 1 t 2 t 3 t 4 t 5t圖 34 提升機力圖由直線運動的運動方程可得: (31)ma??CF式中: F —提升機在某運動階段的力 ,kg；—提升機的靜阻力（包括車重、提升機重量和繩重） ,kg；c—把旋轉(zhuǎn)運動的部件折算到直線運動的變位質(zhì)量 ,kg所以需要先來分析提升機電控系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性。因此在電動機不帶電時，為了使重的罐籠處于靜止?fàn)顟B(tài)(便于罐籠的裝卸載)，對輥筒必須施加機械閘。圖 35 表示出了平衡提升系統(tǒng)的四種不同的運行狀態(tài)。其給定速度圖和力圖如圖 36 所示L?3d在加速段，加速力矩： ；011??F在勻速段，勻速力矩： ；2在減速段，減速力矩： 但 ，所以 ；,3?dLd|3 033???dldF在爬行段，爬行力矩： 。其給定速度圖與力圖如圖 36 所示Ld?1在加速段： , ；|,0,1LdFF??01???d在勻速段： ；2?在減速段： ， ；33?dld 03?d在爬行段： ；4L根據(jù)力圖可知，電動機在加速階段，工作在正向電動狀態(tài)；在勻速、減速和爬行階段均工作在正向制動狀態(tài)。根據(jù)力圖可知，電動機在整個提升過程中始終工作在正向制動狀態(tài)。另外不得超過提升機的減速器所允2/? 2/.1sma?許的動力矩。提升機不同于其他機械，不可能待系統(tǒng)運轉(zhuǎn)后再裝加物料，因此，必須能重載啟動，有較高的過載能力。(5)工作方式轉(zhuǎn)換容易。盡量節(jié)約能源和降低運轉(zhuǎn)費用。鑒于此有必要對提升機的控制方式及調(diào)速性能做進一步的分析。 系統(tǒng)（發(fā)電機—電動機調(diào)速系統(tǒng)）此系統(tǒng)中，電源是旋轉(zhuǎn)裝置，由旋轉(zhuǎn)電機即直流發(fā)電機供電。這種調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)備多、體積大、費用高、效率低、安裝需打地基、運行有噪聲、維護不方便。其設(shè)備簡單，調(diào)速更快。 提升機交流調(diào)速性能分析礦井提升機調(diào)速系統(tǒng)采用交流異步電動機拖動，其交流異步電動機轉(zhuǎn)速公式為：n=60f/p(1s)從上式可見，改變供電頻率 f、電動機的極對數(shù) p 及轉(zhuǎn)差率 s 均可達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。 變極對數(shù)調(diào)速方法這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接線方式來改變籠型電動機定子極對數(shù)達(dá)到調(diào)速目的，特點如下：具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好；無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；接線簡單、控制方便、價格低；有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速；此調(diào)速方法可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。 改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速改變轉(zhuǎn)差率的方法主要有三種：定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速和串級調(diào)速。為了擴大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動機，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動機，或者在繞線式電動機上串聯(lián)頻敏電阻。調(diào)壓調(diào)速一般適用于 100KW 以下的生產(chǎn)機械。3．串級調(diào)速串級調(diào)速是指繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉(zhuǎn)差，達(dá)到調(diào)速的目的。綜上所述，直流調(diào)速的電樞和勵磁是分開的，能夠精確控制；且直流調(diào)速轉(zhuǎn)矩速率特性好并能在大范圍內(nèi)平滑地調(diào)速，因此在礦井提升系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 提升機調(diào)速控制方案分析為了使提升機調(diào)速控制系統(tǒng)能取得良好的控制性能，不同類型的負(fù)載應(yīng)根據(jù)具體要求選擇不同的控制方案，控制方式是決定提升機使用性能的關(guān)鍵所在。 傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子回路串電阻 調(diào)速系統(tǒng)轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速 的主電路結(jié)構(gòu)如圖 41 所示圖 41 轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)速圖在加速過程中，交流接觸器 KM1,KM2,KM3,KM4 逐級吸合，轉(zhuǎn)子回路電阻依次減小，以保證加速力矩的平均值不變。雖然這種調(diào)速方案技術(shù)性能差，且運行效率低，但控制方式簡單、初期設(shè)備投資小，許多中小礦井的提升機仍采用這種調(diào)速方案。與傳統(tǒng)控制方式相比，模糊控制是一種非線性的控制方法，工作范圍寬，適用范圍廣，特別適合于非線性系統(tǒng)的控制。直接轉(zhuǎn)矩控制通過檢測電機定子電壓和電流，借助瞬時空間矢量理論計算電機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)與給定值比較所得差值，實現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接控制。目前關(guān)于 DTC 系統(tǒng)無速度傳感器技術(shù)的研究尚不多見，還需要開展大量的工作。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 25 頁 矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)矢量控制的基本思路是以產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)磁動勢為準(zhǔn)則，將異步電動機在靜止三相坐標(biāo)系上的定子交流電流通過坐標(biāo)變換等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的直流電流并分別加以控制，從而實現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，以達(dá)到直流電機的控制效果。mi 沿 M 繞組軸線方向產(chǎn)生磁勢，ti 沿 T 繞組軸線方向產(chǎn)生磁勢。這樣，通過控制 M 軸，T 軸兩個方向的電流大小來等效地控制三相電流 Ai、B i、C i 的瞬時值，從而調(diào)節(jié)電機的磁場與轉(zhuǎn)矩以達(dá)到調(diào)速的目的。帶速度傳感器的矢量控制如圖 46 所示：圖 46 異步電動機閉環(huán)控制變頻調(diào)速帶速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速是一種比較理想的變頻調(diào)速控制方式。改進后的電控系統(tǒng)采用什么控制方案更加合理，采用交流還是直流調(diào)速，到底哪種調(diào)速方法調(diào)速性能更好。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 28 頁第五章 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 PLC 概述國際電工委員會（IEC）于 1982 年 11 月 1985 年 1 月對可編程序控制器作了如下的定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。在 I/O 環(huán)節(jié)，PLC 采用了光電隔離、濾波的多種措施。3. 編程方便易學(xué)。7. 體積小、重量輕、功耗低、性價比高。FX 系列 PLC 為單元型，內(nèi)含 CPU、電源和固定平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 29 頁搭配的輸入/輸出。三菱小型 FX2N 系列程控器的輸入輸出點最大不超過 256 點。內(nèi)置有 8K 步 RAM (最多可擴展到 16K 步)可選用存儲卡盒, 有 RAM, EPROM 和 EEPROM。 3072 點輔助繼電器(M)、256 點計時器、235 點計數(shù)器、8000 數(shù)據(jù)寄存器和 1000點狀態(tài)繼電器(S)。具體分配如下表，F(xiàn)X2NA1 系列 PLC 控制系統(tǒng)的輸入信號及地址編號如表 51 所示。表 54 輸出點地址編碼名 稱 地址編碼深度速度數(shù)顯表RCK Y0深度速度數(shù)顯表SCK Y1深度數(shù)顯表 Y2平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 33 頁速度數(shù)顯表 Y3主PLC心跳輸出 Y4FX2NA1 控制系統(tǒng)的輸出信號及地址編號如表 55 所示。開發(fā)器(GPPW)使用 Widnows 操作平臺以提高工作效率，便于調(diào)試操作和維修操作。2. 提升機 PLC 控制系統(tǒng)要求（1）提升機速度(PLC)控制方式提升速度的給定方式有兩種:一種是給。（2） 可以與原先包括基于 DOS 操作系統(tǒng)的程序在內(nèi)的編程軟件相兼容。 開發(fā)器開發(fā)器(GPPW) 可以用于生成涵蓋所有三菱電機 PLC 設(shè)備的軟件包。表 52 輸入點地址編碼名 稱 地址編碼 名 稱 地址編碼松繩開關(guān) X0 KT2出口壓力開關(guān) X14深指失效1 X1 制動油溫度開關(guān) X15深指失效2 X2 壓差發(fā)訊器信號1 X16電機風(fēng)機運行反饋 X3 壓差發(fā)訊器信號2 X17變頻運行反饋 X4 潤滑油欠壓信號1 X20主電失壓 X5 潤滑油欠壓信號2 X21變頻故障 X6 潤滑油過壓信號 X22A管電子壓力繼電器 X7 壓差開個信號 X23電子溫度繼電器開關(guān) X10 液位控制上限 X24緊閘反饋繼電器 X11 液位控制下限 X25平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 32 頁松閘反饋繼電器 X12 液量開關(guān) X26KT1出口壓力開關(guān) X13 制動閥運行反饋 X27FX2NC1PLC的控制系統(tǒng)的輸入信號及地址編號如表53所示。輸出信號，通過中間繼電器轉(zhuǎn)接來控制執(zhí)行對象。除了具有滿足特殊要求的大量特殊功能模塊外，六個基本 FX2N 單元中的每個單元可以擴充到 256 個 I/O。FX 系列 PLC 根據(jù)輸入輸出點數(shù)不同及功能分為多個不同的系列：輸入出點數(shù)在 30 點以內(nèi)可使用 FX1S 系列 輸入出點數(shù)在 128 點以內(nèi)可使用 FX1N 系列 輸入出點數(shù)在 256 點以內(nèi)可使用 FX2N 系列 FX2N 系列是 PLCFX 家族中最先進的系列。A 系列PLC 的最大輸入輸出點數(shù)為 2048 點。 本系統(tǒng)中 PLC 的選型及特點三菱 PLC 有如下系列 :Q 系列, AnS 系列，QnA 系列，A 系列和 FX 系列前四個系列的 PLC 為模塊型。6. 適用與惡劣的工業(yè)環(huán)境。4．模塊化結(jié)構(gòu)，擴展能力強。2. 控制功能強。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充功能的原則而設(shè)計。設(shè)計中同時考慮到串電阻調(diào)速系統(tǒng)控制器件多、電路復(fù)雜的缺點，所以將可編程控制器應(yīng)用于控制系統(tǒng)。 小結(jié)本章結(jié)合煤礦生產(chǎn)實際情況，分析提升機工作過程及工作特點；并給出提升機機平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 27 頁械傳動結(jié)構(gòu)圖，使提升機的工作原理更加清晰。矢平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 26 頁量控制又分為無速度傳感器的矢量控制和有速度傳感器的矢量控制。由異步電動機兩相繞組模型可得出矢量變換控制的思路是：把異步電動機的三相繞組等效為在空間上互相垂直的兩個靜止的 α、β 繞組，三相繞組的電流和兩相α、β 繞組電流有固有的變換關(guān)系。圖 44 異步電動機 M、T 兩相繞組模型該模型有兩個垂 直的繞組：M 繞組和 T 繞組，且以角速度 ω1 在空間上旋轉(zhuǎn)。智能控制方式主要有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、最優(yōu)控制、專家系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制等。但是目前 直接轉(zhuǎn)矩控制技 術(shù)在理論上尚不 成熟、不夠完善， 直接轉(zhuǎn)矩控制系 統(tǒng)的固有缺陷， 一直阻礙著 DTC 系統(tǒng)的進一步發(fā)展。 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)1985 年，德國魯爾大學(xué)的 DePenbrock 教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制(Direct Torque Control，簡稱 DTC)變頻技術(shù)。一般的模糊算法包括以下五個步驟：1) 定義模糊子集，建立模糊控制規(guī)則；2) 由基本論域轉(zhuǎn)化為模糊集合論域；3) 模糊關(guān)系矩陣運算；4) 模糊推理合成，求出控制輸出模糊子集；5) 進行逆模糊運算、模糊判決，得到精確控制量；在對提升機的轉(zhuǎn)速控制中，采用二維的輸入變量即使用誤差和誤差的變化率。為了解決減速段的負(fù)力要求，通常采用動力制動方案，即將定子側(cè)的高壓電源切除，施加直流電壓，或在定子繞組上施加低頻電源，讓電動機工作在發(fā)電狀態(tài)。所以在選用調(diào)速控制系統(tǒng)時要按負(fù)載的特性要求，并結(jié)合礦井的生產(chǎn)規(guī)模，以達(dá)到經(jīng)濟、實用為準(zhǔn)。但交流電機不存在電刷損壞的問題，因此也得到廣泛應(yīng)用，但交流調(diào)速性能離直流電機優(yōu)越的調(diào)速性能還有差距