【正文】 換為旋轉坐標系解耦后，交流量的控制變?yōu)橹绷髁康目刂?，于是等同于直流電動機。采用現(xiàn)代智能控制技術實現(xiàn)速度電流閉環(huán)調節(jié)，使減速階段在各種條件下均可嚴格按照給定的速度圖運行，使交流拖動在減速段達到直流拖動的調速性能，減速段到爬行段過渡平滑。采用直接轉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，應用于提升位能負載時，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)調節(jié)，實現(xiàn)無級調速，使電動機起動電流小、動負荷小、調速平滑而無沖擊?？墒固嵘龣C的起動、制動、反轉和調速過程的時間降至最少，具有良好的動態(tài)品質。 變頻調速基本原理由電機學的基本公式: ()式中電動機定子繞組的磁極對數(shù)p一定，改變電源頻率f，即可改變電動機同步轉速。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，電機轉矩利用率低，控制參數(shù)(如加/減速度等)還需要根據(jù)負載的不同來進行相應的調整，特別是低速時由于定子電阻和逆變器等器件開關延時的存在。目前，實用中多采用轉差頻率矢量控制，由于其沒有實現(xiàn)直接磁通的閉環(huán)控制，無需檢測出磁通，因而容易實現(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?shù)退贂r負載較重的情況下，為提高轉矩提升能力而使電壓補償提的過高，往往容易引起過電流保護動作。 系統(tǒng)設計時應注意適當增大異步電動機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、單獨的整流單元、整流回饋單元和單獨的逆變器。6SE7O系列變頻器具有多種控制方式:可以設定為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8個)，并可以保存最近8次所發(fā)生過的故障代碼。負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額定電流為依據(jù)。變頻器與電動機的匹配主要是電動機的額定電壓及電流，如果電動機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%超載試驗要求等因素，以確保其安全使用的要求。 變頻器主電路設計及參數(shù)設定變頻器可以輸出頻率可調的交流電源，在變頻器的控制輸入回路中接入頻率設定電路，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。由于恒轉矩負載類設備都存在一定靜摩擦力，負載的慣量很大，在啟動時要求有足夠的啟動轉矩另外在變頻器的外圍加設有聲光報警輸出口及制動單元，能夠實現(xiàn)變頻器故障報警和安全制動，更有效的對控制系統(tǒng)進行安全保護，變頻調速主控電路如圖31所示。與此同時，斷電器KA1得電，其觸點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在提升機變頻控制系統(tǒng)中的應用 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)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。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。(5) 與外部設備連接方便。(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最大不超過256點。內置有8K步RAM (最多可擴展到16K步)可選用存儲卡盒, 有RAM, EPROM和EEPROM。 (3) 豐富的軟元件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41所示。 表44 輸出點地址編碼名 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，實現(xiàn)S形速度給定曲線。 程序設計(1) 軟件結構由于系統(tǒng)控制核心主要由PCL和上位機組成，因此，軟件包括PLC控制軟件和上位機組態(tài)軟件。PLC軟件結構的設計是根據(jù)提升機工藝和控制要求，將控制任務和過程分解為許多子過程和子任務，再對各個子過程和子任務進行模塊設計、功能說明，形成一個模塊化的程序結構。提升信號、工作手柄以及所選擇的工作方式，驅動變頻器實現(xiàn)提升下放操作，完成對絞車的啟動、加速、等速、減速、停止等運行過程的轉矩和頻率控制。在正常情況下可采用半自動或手動運行；檢修運行時系統(tǒng)自動給定一個檢修速度()低速運行:當故障時，在系統(tǒng)保護停機后，故障被確認但不能立即排除，此時可采用應急運行方式。3) 程序軟安全回路功能設置在PLC軟安全回路中具有如下保護接點:過卷保護、主電源失壓、制動油過壓、后備保護、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、錯向保護、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。變頻故障保護，程序不斷監(jiān)測變頻器運行狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)變頻故障時，自動斷電并實現(xiàn)安全制動。這類故障發(fā)生在運行中，則允許本次提升完成，但不允許下次開車。PLC根據(jù)運行方式對變頻器實現(xiàn)S形速度給定控制，實現(xiàn)箕斗運行速度的準S形曲線。當需要開機運行時，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閉合，將三相AC380V動力電接入變頻調速回路中；當減速停車，并實現(xiàn)機械抱閘制動后，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，電機反轉下放重物。三、工頻與變頻轉換(1)工變頻轉換系統(tǒng)可使電機轉速需在工頻運行或變頻出現(xiàn)故障時進行自由切換。當變頻器出現(xiàn)故障或需要對電機進行點動調節(jié)時，按下工頻按鈕，使KM2斷開，KM3閉合，電機進入工頻狀態(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大屏蔽作用，并抑制芯線間干擾。電源柜、動力柜、變頻柜進線方式均為:下進下出。低電平信號線應與其它信號線分開。根據(jù)要求，此系統(tǒng)能達到現(xiàn)場的運行狀況、運行數(shù)據(jù)都可以在司機控制室掌握，用戶在控制室可以通過操作臺或人機界面來設置提升機的運行頻率、啟動和停止電機，并且各環(huán)節(jié)故障信息可以在操作臺或人機界面上反映出來，以用來提示用戶。在使用過程中實現(xiàn)了軟起動、軟停車，減少了機械沖擊，使運行更加平穩(wěn)可靠；該系統(tǒng)四象限運行，可實現(xiàn)絞車的調速、換向、能量回饋制動等功能，適應范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。為提高系統(tǒng)的硬件設計水平，促進整機性能的提高，降低成本。首先，要感謝的是我的畢業(yè)設計導師何墉老師，在做畢業(yè)設計的過程中，何老師積極抽出時間讓我隨其他班級的同學進工廠去實習，了解一下我們的研究項目在實際的生產生活中的應用。同學們積極幫我查詢資料，給我講寫論文排版時應注意的事項。 2001年02期。參考文獻 [1] 譚波，李燕林，譚冠政．變頻調速在礦井提升機中的應用．，5758[2] 胡青榮．變頻調速節(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)的抗干擾設計．河北建筑科技學院學報，2002，(01) [5] 陳立香． 變頻和調壓相結合的調速方法在煤礦提升機的應用．煤礦機電，2005，(02) [6] 閆廣，王公華，李兆峰．PLC在副井提升機信號及綜合保護系統(tǒng)中的應用 ．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)設計中給予我?guī)椭耐瑢W。謝 辭在本次畢業(yè)論文即將完成之際，謹向所有給予我關心、支持和幫助的老師和同學們致以深深的謝意，感謝他們在我做論文是給予我的孜孜不倦的講解，指導。在運行過程中發(fā)現(xiàn)在提升機啟動和停止時，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，對提高控制技術水平具有廣闊的應用前景。(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柜良好的通風環(huán)境，在設備現(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，不能扎在一起 ，信號電纜接線端子均安裝在柜體下側。(2)梯形圖及編程語言可編程控制器的主要應用場合是工業(yè)現(xiàn)場，工作環(huán)境中各種干擾對系統(tǒng)設備的正常運行存在著嚴重的影響。此時繼電器KM2得電，KM3失電；置于變頻器與電機之間的KM2常開觸點閉合，跨過變頻器，連接電機與三相動力電源的KM3常開觸點斷開。此時FWD與CM相連，電機正轉上提煤車。從而達到互鎖作用。監(jiān)控內容主要包括：超速監(jiān)視、過卷監(jiān)視、實時速度監(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)視內容出現(xiàn)故障時，通過報警回路報警或安全回路實現(xiàn)抱閘停車保護。PLC是本控制系統(tǒng)中關鍵的一環(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：主令操作控制、保護監(jiān)視控制。溜車保護功能，當提升機無運行指令而有運行速度時，系統(tǒng)自動斷開安全回路，實現(xiàn)安全制動。自動減速功能，當提升容器到達減速位置時，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。利用高速計數(shù)模塊對編碼器信號計數(shù)，其中一路編碼器信號用于行程速度保護，一路用于顯示與監(jiān)測。主要輸出驅動控制功能為:a 電機變頻調速控制；b 制動泵液壓泵的控制；c 液壓站電磁閥的控制；d 調繩調閘操作；e 安全保護、安全制動。圖51 PLC軟件結構圖(2) 設計思路軟件部分說明由于控制工藝比較復雜，本程序采用主子程序模塊化順序結構進行編程，程序中的內存地址可分成:參數(shù)設定、上位機顯示、故障存儲、運行數(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)程序調用執(zhí)行，按事先輸入的控制程序實現(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)場維護管理，使提升機運行安全性和可靠性得到了大幅度提高。PLC軟件設計采用模塊化結構，程序編制采用梯形圖。其中一個旋轉編碼器安裝在提升機的主軸上，另一個旋轉編碼器安裝在提升電動機軸上，天輪軸上的安裝旋轉編碼器作為行程檢測后備器件。為了提高提升機運行速度控制的精度，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PLC設備的軟件包。表42 輸入點地址編碼名 稱地址編碼名 稱地址編碼松繩開關X0KT2出口壓力開關X14深指失效1X1制動油溫度開關X15深指失效2X2壓差發(fā)訊器信號1X16電機風機運行反饋X3壓差發(fā)訊器信號2X17變頻運行反饋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X26KT1出口壓力開關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43所示。輸出信號，通過中間繼電器轉接來控制執(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點以內可使用 FX1S系列 輸入出點數(shù)在128點以內可使用FX1N系列 輸入出點數(shù)在256點以內可使用 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) 模塊化結構，擴展能力強。(2) 控制功能強?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充功能的原則而設計。(2) 應用參數(shù)設置步驟簡單應用的參數(shù)設置常用于已準確了解裝置的應用條件且無需測試以及需要相關擴展參數(shù)