【正文】 繼電器 3 1 變頻繼電器 4 1 點(diǎn)動(dòng)繼電器 5 1 正轉(zhuǎn)繼電器 6 1 反轉(zhuǎn)繼電 器 7 1 速度繼電器 8 1 加速時(shí)間繼電器 9 1 減速時(shí)間繼電器 10 1 報(bào)警繼電器 11 1 復(fù)位繼電器 12 1 安全回路繼電器 PLC 的選型 根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果最終選擇西門子 2021?S 系列 PLC ,它可以提供 4 個(gè)不同基本型號(hào)的 5 種 CPU 可供選擇 [1]，完全符合本設(shè)計(jì)提升機(jī)電控系統(tǒng)的調(diào)速要求，本設(shè)計(jì)對(duì)電氣控制系統(tǒng)中的調(diào)速方法進(jìn)行了改進(jìn)，選用 2021?S 系列的 226CPU 可4 礦井提升機(jī) PLC 控制系統(tǒng)硬件選型設(shè)計(jì) 29 編程控制器，該可編程控制器共有 24 點(diǎn)輸入和 16 點(diǎn)輸出共 40 個(gè)數(shù)字量 OI/ 點(diǎn)，它有 7 個(gè)擴(kuò)展模塊，有內(nèi)置時(shí)鐘，有更強(qiáng)大的模擬量和高速計(jì)數(shù)的處理能力 [6]。 PLC 的 I/O 點(diǎn)統(tǒng)計(jì) 在設(shè)計(jì)時(shí)候需要統(tǒng)計(jì) OI/ 的總量，包括開關(guān)量和模擬量，以確定選用 PLC 的模塊數(shù)量以及型號(hào)。為防止變頻器干擾，最后采取了一系列防干擾措施。 干擾信號(hào)的傳播方式主要有：電路傳導(dǎo)方式、感應(yīng)耦合方式和空中輻射方式。若制動(dòng)時(shí)間超過 s100 ，取1?Ba ；若制動(dòng)時(shí)間在 s100~10 之間時(shí)， Ba 可按比例選取 7~1 的值。 BR — 制動(dòng)電 阻的阻值（Ω） 。 （ 2） 阻值計(jì)算 精確計(jì)算制動(dòng)電阻的阻值要涉及很多參數(shù)，且計(jì)算復(fù)雜，一般情況下可以按下式錯(cuò)略估算： MNDBMNDBB IUIUR ~2? 式中： BR — 制動(dòng)電阻的阻值（Ω）； DBU — 直流回路允許的上限電壓值（ V） ,我國規(guī)定 VUDB 600? 。 熱繼電器選型設(shè)計(jì) 熱繼電器在電機(jī)長時(shí)間過載運(yùn)行時(shí)起保護(hù)作用 [3]。 （ 2）輸出側(cè)交流接觸器 當(dāng)變頻器用于工頻 — 變頻切換時(shí)，變頻器輸出端需接輸出側(cè)交流接觸器。 （ 2） 在工頻和 變頻切換電路中， QNI 可以根據(jù)下式選擇： MNQN II ? （ ） 式中： MNI — 電機(jī)的額定電流（ A ）。 代入數(shù)據(jù)： 3672??UNI 即 AIUN 734? 根據(jù)熔斷器選型手冊(cè)最終選用龍熔系列 4117NH 熔斷器，其參數(shù)如下：額定電流為 : AA 7 3 42 2 0 0~9 0 0 ?，應(yīng)用類別 : aRgR/ ,分段能力： KA100 . 斷路器的選型設(shè)計(jì) 斷路器又稱自動(dòng)空氣開關(guān)，斷路器的功能主要有：接通和切斷變頻器電源，對(duì)變頻器進(jìn)行多電流、欠電流保護(hù)。 變頻器外圍設(shè)備的選型設(shè)計(jì) 變頻器主回路的外圍設(shè)備有熔斷器、斷路器、交流接觸器（主觸點(diǎn)）、制動(dòng)電阻和熱繼電器（發(fā)熱元件）。 圖 變頻器外部接線圖 變頻器 基本 參數(shù)設(shè)置 新疆工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 提升機(jī)的速度要求確定變頻器的參數(shù)設(shè)置如 下。 （ 3） 直流制動(dòng)時(shí)間 DBt ( P 1101) 直流制動(dòng)時(shí)間是指直流制動(dòng)時(shí)施加直流電壓的時(shí)間，用 DBt 表示。 DBf 由參數(shù) P 1010 設(shè)置如圖 所示。 此外，直流磁場本身具有吸住轉(zhuǎn)子的作用，可以有效地消除轉(zhuǎn)子的蠕動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電路用于接收“取樣與比較電路”給出的指令 信號(hào)，驅(qū)動(dòng) BV 導(dǎo)通或截止。這種自動(dòng)方式稱為再生制動(dòng)。另外繼電器線圈和電笛線圈的兩端，也需要并聯(lián)阻容吸收電路，以保護(hù)變頻器內(nèi)部報(bào)警繼電器觸點(diǎn)。 （ 5） 完整的故障監(jiān)測電路、精確的故障定位和報(bào)警保護(hù)； 變頻器聲光報(bào) 警回路設(shè)計(jì) （ 1） 變頻器報(bào)警輸出的動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)“ COMNC? ”串聯(lián)在 1KM 的線圈電路內(nèi)，當(dāng)變頻器因故障不能正常工作時(shí)，發(fā)出報(bào)警；同時(shí)報(bào)警輸出的常閉觸3 礦井提升機(jī)變頻器系統(tǒng)硬件選型 設(shè)計(jì) 19 點(diǎn)動(dòng)作，使 1KM 線圈失電，將變頻器與電源斷開，進(jìn)行安全保護(hù)。對(duì)于頻繁加減速的電機(jī)，按照 S 型曲線特性運(yùn)行，那么根據(jù)加速、恒速、減速、停車等各種運(yùn)行狀態(tài)下的電流值，可按下式確定變頻器額定值： 新疆工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 054321 5544332211 Kttttt tItItItItIICN ???? ????? （ ） 式中： CNI — 變頻器額定 輸出 電流 （ A） 。 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的變頻器容量計(jì)算 由于變頻器供給電動(dòng)機(jī)的是脈動(dòng)電流， 其脈動(dòng)值比工頻供電時(shí)的電流要大，在選用變頻器時(shí)，容量應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔?。其參?shù)如下：電源電壓 ~ , 輸出功率 ,額定電流 A704 。若是調(diào)速范圍不大，可以選用 fV/ 控制方式。 圖 變頻器組成方框圖 變頻器的選型設(shè)計(jì) 在選用變頻器時(shí)，一般根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)及負(fù)荷大小來確定變頻器的容量和控制方式 [4]。 2cuP — 轉(zhuǎn)子銅損。 異步電動(dòng)機(jī)定子對(duì)稱的三相繞組中通入對(duì)稱的三相交流電，在電動(dòng)機(jī)氣隙內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速 : pfn 1600 ? （ ） 式中 : f — 定子繞組電源頻率 。 （ 2） 調(diào)速精度高。首先介紹和分析了 提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的組成， 接著 對(duì)提升容器箕斗進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，并對(duì)提升運(yùn)動(dòng)學(xué)、提升機(jī)靜、動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行分析， 最后 對(duì)提升電機(jī)進(jìn)行選型設(shè)計(jì)。 （ 4） 確定預(yù)選電動(dòng)機(jī)的電壓 根據(jù)礦山實(shí)際情況，一般礦用動(dòng)力電源都在 6KV 以上。預(yù)選電動(dòng)機(jī)必須滿足功率、轉(zhuǎn)速和電壓三方面的要求 [8]。 （ 2） 具有良好的調(diào)速性能。 （ 3） 提升機(jī)下放重物，負(fù)載靜力較小，如圖 所示。 2 礦井提升機(jī)提升系統(tǒng)硬件選型設(shè)計(jì) 11 提升機(jī)上提重物，負(fù)載靜力較大 加速段 （ 1t ） , 加速段提升力 0?dF ,負(fù)載靜力 0?LF ，提升合力 為：MF 0??? LdM FFF 。本設(shè)計(jì)富裕系數(shù)大 于 1，完全符合標(biāo)準(zhǔn)說明設(shè)計(jì)合理。 每年實(shí)際提升能力 nA? 為 atc AtbA ssrn / 71017345 6????????? （ ） 式中： rb 為年工作日， 345?rb 天； st 為提升設(shè)備日工作時(shí)數(shù)， hts 17? ； c 為提升不均衡系數(shù)，箕斗提升取 ~?c 。 2545 / smtva ??? （ ） mtvh 545 ????? （ ） 5h 可以忽略不計(jì)。 （ 3） 減速階段 減速階段時(shí)間 sa vvt m 43 ????? （ ） 減速階段行程 mtvvh m 343 ??????? （ ） 式中： 3t 為減速度階段運(yùn)行時(shí)間 ； 3h 為減速度階段運(yùn)行距離 ； 4v 為爬行速度 sm/ ，一般取 。 表 21 箕斗提升休止時(shí)間表 箕斗名義裝載質(zhì)量 /t 6 8 12 16 20 30 休止時(shí)間 /s 8 10 12 16 20 30 運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 速度圖是驗(yàn)算設(shè)備的提升能力、 選擇提升機(jī)控制設(shè)備及動(dòng)力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)[8]。 （ 6）等速度階段 5t 。重箕斗將要接近井口時(shí)，開始減速度 3a 運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)減速。當(dāng)箕斗離開曲軌時(shí)，則應(yīng)以較大的加速度 1a 運(yùn)行，直達(dá)到最大提升速度 mv ，以減少加速度的運(yùn)行時(shí)間，提高提升效率?；诽嵘到y(tǒng)六階段速度圖如圖 所示。其結(jié)構(gòu)形式也分為三種類型 ：直徑 mm3500 時(shí)，采用模壓焊接結(jié)構(gòu)；直徑小于 3000mm 時(shí)，采用整體鑄鋼結(jié)構(gòu)；直徑為 4000mm 時(shí)，采用壓膜鉚接結(jié)構(gòu)。在不加大提升機(jī)滾筒直徑的條件下，應(yīng)盡可能選用大容量的箕斗，以較低的速度運(yùn)行，降低能耗，減少運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。 （ 5） 計(jì)算 每小時(shí)提升量 : SA httb ACaAsrnfS /75317345.4 ???????? （ ） 式中： C 為提升不均衡系數(shù)，箕斗提升 C =，罐籠提升 C =,混合提升 C =；nA 為礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量 320 萬 t/a。為了確定一次 合理提升量，從而選擇標(biāo)準(zhǔn)的提升容器，按以下步驟計(jì)算： （ 1） 提升高度 : mHHHH zxs 6 2 820185 9 0 ??????? （ ） （ 2） 確定合理的經(jīng)濟(jì)速度 : jv 。一般可以根據(jù)礦井年產(chǎn)量來確定；年產(chǎn)量 在 45 萬 t 以上可以選用箕斗作為提升設(shè)備，罐籠作為輔助提升設(shè)備；年產(chǎn)量小于 45 萬 t 時(shí)，則選用罐籠作為主提升設(shè)備，而且同時(shí)完成輔助提升任務(wù) [8]。 圖 立井箕斗提升系統(tǒng)圖 提升容器的選型 提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐籠。安全、可靠 、經(jīng)濟(jì)、高效的礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)是本設(shè)計(jì)的追求目標(biāo)。 根據(jù)此煤礦的實(shí)際情況，并廣泛調(diào)查國內(nèi)外礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r設(shè)計(jì)出適合該煤礦的安全可靠、效率高、經(jīng)濟(jì)的提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)。 （ 3） 變頻調(diào)速器：是動(dòng)力裝置的能量供給單元，通過它可將輸入工頻電能轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的電能提供給交流電動(dòng)機(jī)，以達(dá)到控制交流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。因此 ，提高提升機(jī)的性能和自動(dòng)化水平，使其安全性、可靠性達(dá)到一個(gè)新的高度。 electronic control system。根據(jù)礦用提升機(jī)的運(yùn)行特性要求，完成對(duì)提升機(jī)、變頻器、 PLC 的選型設(shè)計(jì)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 系 部： 指導(dǎo)教師： 二〇 一五 年 六 月 一 日 摘要 I 摘 要 礦井提升機(jī)是礦山生產(chǎn)中最重要的礦山設(shè)備之一，是煤炭生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ?。在控制單元給 出變頻器的控制命令（正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、多段速等）可使提升機(jī)按照設(shè)定的 S 形速度曲線進(jìn)行，滿足提升階段穩(wěn)定運(yùn)行的要求。 關(guān)鍵詞 礦井提升機(jī) ； 電控系統(tǒng) ； 變頻調(diào)速 ； PLC ； 仿真 Abstract II Abstract Mine hoist is one of the most important mine equipment in mine production, and is the main tool for coal production and transportation. The speed control performance of the traditional mine hoist is poor, and there are many security problems in the aspects of starting, stopping, braking, logic control and so on. For the shortings of the traditional speed control, the design takes PLC as the core device, and the electric drive part adopts advanced variable frequency speed control scheme. In the control unit, the control mands of the inverter (forward, reverse, and multiple speeds) can be used to make the hoist follow the set of the S speed curve, and meet the requirements of the stable operation of the lifting stage. According to the operation characteristic of mine hoist, the selection and design of the hoist, in