【正文】 為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系解耦后，交流量的控制變?yōu)橹绷髁康目刂?，于是等同于直流電動機(jī)。采用現(xiàn)代智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)速度電流閉環(huán)調(diào)節(jié)，使減速階段在各種條件下均可嚴(yán)格按照給定的速度圖運(yùn)行，使交流拖動在減速段達(dá)到直流拖動的調(diào)速性能，減速段到爬行段過渡平滑。采用直接轉(zhuǎn)矩控制可改善低頻特性，普通變頻器雖然可以輸出較低的頻率，但輸出力矩小，特性較軟，應(yīng)用于提升位能負(fù)載時，起動瞬間總要溜車。通過控制器的控制，變頻器的輸出頻率可以連續(xù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，使電動機(jī)起動電流小、動負(fù)荷小、調(diào)速平滑而無沖擊?？墒固嵘龣C(jī)的起動、制動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速過程的時間降至最少，具有良好的動態(tài)品質(zhì)。 變頻調(diào)速基本原理由電機(jī)學(xué)的基本公式: ()式中電動機(jī)定子繞組的磁極對數(shù)p一定，改變電源頻率f，即可改變電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速。然而V/F控制是一種開環(huán)的控制方式，速度動態(tài)特性較差，電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率低，控制參數(shù)(如加/減速度等)還需要根據(jù)負(fù)載的不同來進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，特別是低速時由于定子電阻和逆變器等器件開關(guān)延時的存在。目前，實(shí)用中多采用轉(zhuǎn)差頻率矢量控制，由于其沒有實(shí)現(xiàn)直接磁通的閉環(huán)控制，無需檢測出磁通，因而容易實(shí)現(xiàn)。但是DTC也存在不足之處，其最大的困難就在于低速性能不理想。但當(dāng)?shù)退贂r負(fù)載較重的情況下，為提高轉(zhuǎn)矩提升能力而使電壓補(bǔ)償提的過高，往往容易引起過電流保護(hù)動作。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時應(yīng)注意適當(dāng)增大異步電動機(jī)的容量或增大通用變頻器的容量。6SE07系列變頻器是具有多種可供選擇接線方式的設(shè)備:有將整流部分與逆變部分裝于一體的變頻器、用于變頻器的制動電阻和制動單元、單獨(dú)的整流單元、整流回饋單元和單獨(dú)的逆變器。6SE7O系列變頻器具有多種控制方式:可以設(shè)定為VVVF控制、開環(huán)矢量控制、閉環(huán)矢量控制中的一種。同時也提供了簡單實(shí)用的故障查詢手段，裝置可以記錄同時發(fā)生的多個故障(最多達(dá)8個)，并可以保存最近8次所發(fā)生過的故障代碼。負(fù)載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。變頻器的容量選擇不能以電動機(jī)額定電流為依據(jù)。變頻器與電動機(jī)的匹配主要是電動機(jī)的額定電壓及電流，如果電動機(jī)額定電流小于同功率的變頻器額定電流，一般來說用同等功率的就足夠了，但如果大了，只好用大一級的變頻器。考慮到電源電壓波動因素及需通過125%超載試驗(yàn)要求等因素，以確保其安全使用的要求。 變頻器主電路設(shè)計(jì)及參數(shù)設(shè)定變頻器可以輸出頻率可調(diào)的交流電源，在變頻器的控制輸入回路中接入頻率設(shè)定電路，本系統(tǒng)中通過PLC輸出電壓信號(0～12 V)來控制變頻器的頻率。由于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載類設(shè)備都存在一定靜摩擦力，負(fù)載的慣量很大，在啟動時要求有足夠的啟動轉(zhuǎn)矩另外在變頻器的外圍加設(shè)有聲光報警輸出口及制動單元，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器故障報警和安全制動，更有效的對控制系統(tǒng)進(jìn)行安全保護(hù)，變頻調(diào)速主控電路如圖31所示。與此同時，斷電器KA1得電，其觸點(diǎn)將聲光報警電路自鎖，使變頻器斷電后，聲光報警能持續(xù)下去，直到工作人員按下ST1停為止，報警才能解除。參數(shù)表指明一個參數(shù)作列入的菜單，通過配置給每個菜單的菜單號，使其賦值生效。第4章 PLC在提升機(jī)變頻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 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(yùn)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(jì)。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)。(5) 與外部設(shè)備連接方便。(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、電源和固定搭配的輸入/輸出。三菱小型FX2N系列程控器的輸入輸出點(diǎn)最大不超過256點(diǎn)。內(nèi)置有8K步RAM (最多可擴(kuò)展到16K步)可選用存儲卡盒, 有RAM, EPROM和EEPROM。 (3) 豐富的軟元件3072點(diǎn)輔助繼電器(M)、256點(diǎn)計(jì)時器、235點(diǎn)計(jì)數(shù)器、8000數(shù)據(jù)寄存器和1000點(diǎn)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41所示。 表44 輸出點(diǎn)地址編碼名 稱地址編碼深度速度數(shù)顯表RCKY0深度速度數(shù)顯表SCKY1深度數(shù)顯表Y2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45所示。2) 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(jī)PLC控制系統(tǒng)要求1) 提升機(jī)速度(PLC)控制方式提升速度的給定方式有兩種:一種是給定速度為時間的函數(shù)，v=f(t)。在速度圖中不出現(xiàn)折線，實(shí)現(xiàn)S形速度給定曲線。 程序設(shè)計(jì)(1) 軟件結(jié)構(gòu)由于系統(tǒng)控制核心主要由PCL和上位機(jī)組成，因此，軟件包括PLC控制軟件和上位機(jī)組態(tài)軟件。PLC軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是根據(jù)提升機(jī)工藝和控制要求，將控制任務(wù)和過程分解為許多子過程和子任務(wù)，再對各個子過程和子任務(wù)進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)、功能說明，形成一個模塊化的程序結(jié)構(gòu)。提升信號、工作手柄以及所選擇的工作方式，驅(qū)動變頻器實(shí)現(xiàn)提升下放操作，完成對絞車的啟動、加速、等速、減速、停止等運(yùn)行過程的轉(zhuǎn)矩和頻率控制。在正常情況下可采用半自動或手動運(yùn)行；檢修運(yùn)行時系統(tǒng)自動給定一個檢修速度()低速運(yùn)行:當(dāng)故障時，在系統(tǒng)保護(hù)停機(jī)后，故障被確認(rèn)但不能立即排除，此時可采用應(yīng)急運(yùn)行方式。3) 程序軟安全回路功能設(shè)置在PLC軟安全回路中具有如下保護(hù)接點(diǎn):過卷保護(hù)、主電源失壓、制動油過壓、后備保護(hù)、變頻故障、操作臺急停信號、減速段超速、等速段超速、爬行段超速、松繩信號、深指失效、松閘保護(hù)、錯向保護(hù)、編碼器失效、PLC故障、溜車故障。等速段超速、減速段超速、爬行段超速保護(hù)。變頻故障保護(hù)，程序不斷監(jiān)測變頻器運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)變頻故障時，自動斷電并實(shí)現(xiàn)安全制動。這類故障發(fā)生在運(yùn)行中，則允許本次提升完成，但不允許下次開車。PLC根據(jù)運(yùn)行方式對變頻器實(shí)現(xiàn)S形速度給定控制，實(shí)現(xiàn)箕斗運(yùn)行速度的準(zhǔn)S形曲線。當(dāng)需要開機(jī)運(yùn)行時，按下起動按鈕SB1，其輸出繼電器KM1便吸合，置于電源與變頻器之間的常開觸點(diǎn)閉合，將三相AC380V動力電接入變頻調(diào)速回路中；當(dāng)減速停車，并實(shí)現(xiàn)機(jī)械抱閘制動后，可以將變頻器與動力電源脫開，按下停止按鈕SB2，使繼電器KM1失電，其常開觸點(diǎn)斷開，變頻器便與動力電源脫開。此時變頻器REV與CM端相連，電機(jī)反轉(zhuǎn)下放重物。三、工頻與變頻轉(zhuǎn)換(1)工變頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可使電機(jī)轉(zhuǎn)速需在工頻運(yùn)行或變頻出現(xiàn)故障時進(jìn)行自由切換。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障或需要對電機(jī)進(jìn)行點(diǎn)動調(diào)節(jié)時，按下工頻按鈕，使KM2斷開，KM3閉合，電機(jī)進(jìn)入工頻狀態(tài)?？垢蓴_的主要措施有：(1) 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用芯線也要一端接地這樣可擴(kuò)大屏蔽作用，并抑制芯線間干擾。電源柜、動力柜、變頻柜進(jìn)線方式均為:下進(jìn)下出。低電平信號線應(yīng)與其它信號線分開。根據(jù)要求，此系統(tǒng)能達(dá)到現(xiàn)場的運(yùn)行狀況、運(yùn)行數(shù)據(jù)都可以在司機(jī)控制室掌握，用戶在控制室可以通過操作臺或人機(jī)界面來設(shè)置提升機(jī)的運(yùn)行頻率、啟動和停止電機(jī)，并且各環(huán)節(jié)故障信息可以在操作臺或人機(jī)界面上反映出來，以用來提示用戶。在使用過程中實(shí)現(xiàn)了軟起動、軟停車，減少了機(jī)械沖擊，使運(yùn)行更加平穩(wěn)可靠；該系統(tǒng)四象限運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)絞車的調(diào)速、換向、能量回饋制動等功能，適應(yīng)范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。為提高系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)整機(jī)性能的提高，降低成本。首先，要感謝的是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師何墉老師，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，何老師積極抽出時間讓我隨其他班級的同學(xué)進(jìn)工廠去實(shí)習(xí)，了解一下我們的研究項(xiàng)目在實(shí)際的生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。同學(xué)們積極幫我查詢資料，給我講寫論文排版時應(yīng)注意的事項(xiàng)。 2001年02期。參考文獻(xiàn) [1] 譚波，李燕林，譚冠政．變頻調(diào)速在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用．，5758[2] 胡青榮．變頻調(diào)速節(jié)能裝置抗干擾措施. 電氣時代, 2005,(04) [3] 譚波，李燕林．變頻器諧波干擾及解決辦法. 電氣時代, 2004，(01) [4] 能昌信，劉琳，叢俊杰． 礦井提升信號通訊系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)．河北建筑科技學(xué)院學(xué)報，2002，(01) [5] 陳立香． 變頻和調(diào)壓相結(jié)合的調(diào)速方法在煤礦提升機(jī)的應(yīng)用．煤礦機(jī)電，2005，(02) [6] 閆廣，王公華，李兆峰．PLC在副井提升機(jī)信號及綜合保護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用 ．工礦自動化，2002,(03) [7] 陳為信，姜華，魏永平，劉竟雄．礦井提升機(jī)行程速度全數(shù)字監(jiān)控器的研制．工礦自動化，2002，(04)[8] 史德嘉．礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)的改造 ．礦業(yè)研究與開發(fā)。其次，感謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)。謝 辭在本次畢業(yè)論文即將完成之際，謹(jǐn)向所有給予我關(guān)心、支持和幫助的老師和同學(xué)們致以深深的謝意，感謝他們在我做論文是給予我的孜孜不倦的講解，指導(dǎo)。在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)在提升機(jī)啟動和停止時，鋼絲繩有顫動的現(xiàn)象，造成安全隱患。采用PLC后，克服了原繼電器系統(tǒng)的不足，系統(tǒng)安全可靠，性價比提高，且控制程序可根據(jù)需要修改，對提高控制技術(shù)水平具有廣闊的應(yīng)用前景。(6) 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用保證PLC柜良好的通風(fēng)環(huán)境，在設(shè)備現(xiàn)場，要充分考慮周圍環(huán)境的影響，盡量不要將PLC安裝在多塵、有油煙、有導(dǎo)電灰塵、有腐蝕性氣體、振動、熱源或潮濕的地方 。(5) 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用同一電平等級的信號才能用一條多芯電纜傳輸。(2) 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用信號回路匯線接地，輸入信號電纜、輸出信號電纜和電力電纜都要分開敷設(shè)，不能扎在一起 ，信號電纜接線端子均安裝在柜體下側(cè)。(2)梯形圖及編程語言可編程控制器的主要應(yīng)用場合是工業(yè)現(xiàn)場，工作環(huán)境中各種干擾對系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行存在著嚴(yán)重的影響。此時繼電器KM2得電，KM3失電；置于變頻器與電機(jī)之間的KM2常開觸點(diǎn)閉合，跨過變頻器，連接電機(jī)與三相動力電源的KM3常開觸點(diǎn)斷開。此時FWD與CM相連，電機(jī)正轉(zhuǎn)上提煤車。從而達(dá)到互鎖作用。監(jiān)控內(nèi)容主要包括：超速監(jiān)視、過卷監(jiān)視、實(shí)時速度監(jiān)視、井筒過卷監(jiān)視、變頻器故障監(jiān)視、礦車行程監(jiān)視、過載監(jiān)視、深度指示器監(jiān)視等，以上監(jiān)視內(nèi)容出現(xiàn)故障時，通過報警回路報警或安全回路實(shí)現(xiàn)抱閘停車保護(hù)。PLC是本控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的一環(huán)，其主要控制電路如圖5—3所示，主要的控制功能有如下幾項(xiàng)：主令操作控制、保護(hù)監(jiān)視控制。溜車保護(hù)功能，當(dāng)提升機(jī)無運(yùn)行指令而有運(yùn)行速度時，系統(tǒng)自動斷開安全回路，實(shí)現(xiàn)安全制動。自動減速功能，當(dāng)提升容器到達(dá)減速位置時，系統(tǒng)發(fā)出警示鈴聲并開始減速。此外，主令零位、工作閘零位與安全回路閉鎖。利用高速計(jì)數(shù)模塊對編碼器信號計(jì)數(shù)，其中一路編碼器信號用于行程速度保護(hù)，一路用于顯示與監(jiān)測。主要輸出驅(qū)動控制功能為:a 電機(jī)變頻調(diào)速控制；b 制動泵液壓泵的控制；c 液壓站電磁閥的控制；d 調(diào)繩調(diào)閘操作；e 安全保護(hù)、安全制動。圖51 PLC軟件結(jié)構(gòu)圖(2) 設(shè)計(jì)思路軟件部分說明由于控制工藝比較復(fù)雜，本程序采用主子程序模塊化順序結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程，程序中的內(nèi)存地址可分成:參數(shù)設(shè)定、上位機(jī)顯示、故障存儲、運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲、中間量這五部分，系統(tǒng)各種子程序均由主循環(huán)程序調(diào)用執(zhí)行，按事先輸入的控制程序?qū)崿F(xiàn)自動控制，系統(tǒng)編程靈活，修改程序方便，僅需修改子程序梯形圖程序就可改變控制功能，便于現(xiàn)場維護(hù)管理，使提升機(jī)運(yùn)行安全性和可靠性得到了大幅度提高。PLC軟件設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，程序編制采用梯形圖。其中一個旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在提升機(jī)的主軸上，另一個旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在提升電動機(jī)軸上，天輪軸上的安裝旋轉(zhuǎn)編碼器作為行程檢測后備器件。為了提高提升機(jī)運(yùn)行速度控制的精度，在速度給定電路中增加了加速變化率限制環(huán)節(jié)，即不但要限制加速度，而且還要限制加速度的變化率。4) 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。(1) GX開發(fā)器1) 開發(fā)器(GPPW) 可以用于生成涵蓋所有三菱電機(jī)PLC設(shè)備的軟件包。表42 輸入點(diǎn)地址編碼名 稱地址編碼名 稱地址編碼松繩開關(guān)X0KT2出口壓力開關(guān)X14深指失效1X1制動油溫度開關(guān)X15深指失效2X2壓差發(fā)訊器信號1X16電機(jī)風(fēng)機(jī)運(yùn)行反饋X3壓差發(fā)訊器信號2X17變頻運(yùn)行反饋X4潤滑油欠壓信號1X20主電失壓X5潤滑油欠壓信號2X21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(yùn)行反饋X27FX2NC1PLC的控制系統(tǒng)的輸入信號及地址編號如表43所示。輸出信號，通過中間繼電器轉(zhuǎn)接來控制執(zhí)行對象。(2) 更靈活的配置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(kuò)充到256個I/O。FX 系列PLC根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)不同及功能分為多個不同的系列：輸入出點(diǎn)數(shù)在30點(diǎn)以內(nèi)可使用 FX1S系列 輸入出點(diǎn)數(shù)在128點(diǎn)以內(nèi)可使用FX1N系列 輸入出點(diǎn)數(shù)在256點(diǎn)以內(nèi)可使用 FX2N系列 FX2N系列是PLCFX家族中最先進(jìn)的系列。A系列PLC的最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為2048點(diǎn)。 本系統(tǒng)中PLC的選型及特點(diǎn)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(kuò)展能力強(qiáng)。(2) 控制功能強(qiáng)。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(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì)。(2) 應(yīng)用參數(shù)設(shè)置步驟簡單應(yīng)用的參數(shù)設(shè)置常用于已準(zhǔn)確了解裝置的應(yīng)用條件且無需測試以及需要相關(guān)擴(kuò)展參數(shù)進(jìn)行補(bǔ)充的