【正文】 不可放在水平位置，以便于識別觸點的組合和對輸出線圈的控制路徑。 開 始程 序 初 始 化自 檢初 始 位 置 檢測 完 成 ？正 常 ？開 車 ？封 鎖 輸 出聲 光 報 警故 障 處 理進 入 初 始 狀 態(tài)速 度 控 制程 序松 繩 ？過 載 ？過 卷 ？停 止 ？結 束 ？報 警 回 路 動 作安 全 回 路 動 作安 全 回 路 動 作NYNNYYYNNNYYN超 速 ？安 全 回 路 動 作NYY 圖 42 控制程序流程圖 制 梯形圖的編程原則 梯形圖語言作為一種標準 PLC 編程語言，在編制時必須遵循一定的規(guī)則，如圖 43 24 所示。 以上 t1t6 的六個階段組成提升系統(tǒng)的一個提升過程 控制程序流程圖 系統(tǒng)控制程 序流程圖如圖 42 所示。 （ 5） t5 段：爬行階段。 （ 3） t3 段：等速階段。在提升剛開始，箕斗尚在卸載曲軌內運行，為了減小提升容器通過卸載曲軌時對井架的沖擊，提升容器在曲軌內的速度和加速度不能太大，一般要將其速度限制在 。其中提升速度隨時間 變化的曲線稱為提升速度圖。 的輸出端 和 作為變頻和工頻信號的輸出點。為此，變頻器調速時應設置能耗制動和直流制動功能。為了保護報警輸出的觸點，在接觸器的線圈兩端，并聯(lián)阻容吸收電路（即 RC 震蕩電路）。為了保護報警輸出的觸點，在接觸器的線圈兩端，并聯(lián)阻容吸收電路（即RC 震蕩電路）。 圖 32 PLC與變頻器的外圍接線圖 變頻調速主控電路接線 變頻調速主控電路接線圖如圖 33。 18 第三章 系統(tǒng) 硬件設計 礦井提升機控制 系統(tǒng) 的 主 回路 系統(tǒng)主回路原理圖 圖 31 是礦井提升機控制系統(tǒng)主回路原理圖。 圖 25 變頻器控制端子圖 16 及其端子 功能說明 如表 22 所示。 表 21 變頻器的快速調試 序號 參數(shù)號 出廠值 設定值 說明 1 P0003 1 3 專家級 2 P0700 2 2 端子輸入 3 P0701 1 1 接通正轉 /停車命令 4 P0702 12 2 接通反轉 /停 車命令 5 P0703 9 9 故障復位 6 P0704 15 15 固定頻率 7 P0705 15 15 固定頻率 8 P0706 15 15 固定頻率 9 P0731 變頻器故障 10 P0732 7 7 報警信號 11 P0733 2 2 運行信號 12 P1000 2 3 固定頻率設定 15 13 P1080 20 最低頻率 14 P1082 最高頻率 15 P1120 斜坡上升時間 16 P1121 斜坡下降時間 17 P1237 0 2 工作 /停止時間的比率為 10％ 18 P1312 180 啟動提升 注 :（ 1）設置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復位為工廠的缺省設定值： ①設定 P0010=30， ②設定 P0970=1。 變頻器 MM440 的控制面板 變頻器 MM440 的 BOP 控制面板。 圖 24 為 MM440 變頻調速系統(tǒng)接線圖 ，檢查電路正確無誤后， 合上主電源開關 QS。 異步電動機轉差率： nn 00s n?? (2－ 2) ）（ s???? 1pf160s)1(n n 0 (2－ 3) 由上式可知，異步電動機調速方法有如下幾種： 13 變同步轉速 n0：變極 p、變頻 f1。由于在變頻調速時轉 差功率不變，在各種異步電機調速系統(tǒng)中效率較高，同時性能也最好，故是交流調速的主要發(fā)展方向。 12 MM440 變頻器的工作原理 及其調速原理 1. MM440 變頻器的工作原理 我們現(xiàn)在使用的 MM440 變頻器主要采用交 － 直 － 交方式（ VVVF 變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。 圖 22 變頻器的基本結構 本次設計變頻器主要選用德國西門子公司研發(fā)、生產(chǎn)的交 — 直 — 交方式變頻器系列MM440 通用變頻器 , 三相 交流電源 電壓 。 目前國外變頻調速技術發(fā)展較快，性能也非常好 ，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應用，如日本富士、瑞典 ABB 等變頻調速系統(tǒng)應用領域非常廣泛。 變頻器的選擇 從 80 年代初通用變頻器問世以來，經(jīng)過近 20 年，通用變頻器更新?lián)Q代了五次。 (5)控制系統(tǒng)易于實現(xiàn)、開發(fā)工作量少 由于 PLC 的系列化、模塊化、標準化及良好的擴展性和連網(wǎng)性能 ,在大多數(shù)情況下 11 PLC 系統(tǒng)是一個較好的選擇。標準是編程語言的標準，除了梯形圖和語句表之外，還存在順序流程圖、結構化文本和功能塊圖三種編程語言的表達方式。而在控制系統(tǒng)中，大量的開關動作是由無觸點的半導體電路來 完成的，加之在硬件和軟件方面都采取了強有力的措施，使產(chǎn)品具有極高的可靠性和抗干擾能力可以直接安裝在工業(yè)現(xiàn)場穩(wěn)定地工作。在 PLC 處于運行 (RUN)狀態(tài)時，從內部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。 整個掃描過程分為 內部處理、通信操作、程序輸入處理、程序執(zhí)行、程序輸出幾個階 10 段，全過程掃描一次所需要的時間稱為掃描周期。而 S7200 系列的產(chǎn)品可以滿足設計要求，因此本次設計以西門子公司的 S7200 系列入手。因此本文決定采用 PLC 進行，并且保持原有的操作方式、按鈕、開關的作用不變，以方便用戶，縮短適應期。 PLC 技術的邏輯控制功能通過軟件編程來實現(xiàn)，柔性強，控制功能多，控制線路大大簡化。 液壓站：為提升機提供制動力，停車時先通過液壓站給卷筒施加機械制動力，再取消直流制動力；提升機起動時，先對電機施加直流制動，再松開機械抱閘，防止溜車，以保證系統(tǒng)安全可靠地工作。提升過程采用微機主要完成如下參數(shù)的監(jiān)視：提升過程中各工況參數(shù) (如速度、電流 )監(jiān)視；各主要設備運行狀態(tài)監(jiān)視；各傳感器 (如位置開關、停車開關 )信號 的監(jiān)視。 7 圖 15 基于 plc的礦井提升變頻調速控制系統(tǒng)圖 基于 PLC 的礦井提升機變 頻調速控制系統(tǒng)由控制監(jiān)視系統(tǒng)、操作臺、 PLC、編碼器、變頻器和液壓站等系統(tǒng)組成。 采用該控制系統(tǒng)，使提升機工作可靠，使用方便，同時具有動態(tài)顯示的功能，節(jié)能效果明顯。 輸 入 設 備按 鈕 、 限 位 開 關 、 操 作 手 柄可 編 程 控 制 器輸 出 設 備繼 電 器 和 電 磁 閥被 控 制 的 機 械 設 備 或 生 產(chǎn) 過 程 圖 14 可編程控制器控制過程系統(tǒng)框圖 本次設計 采用 PLC 控制變頻調速系統(tǒng)，選用 PLC 和變頻器的組合可完成數(shù)字量的輸入，實現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的輸出控制。其輸入設備和輸出設備與繼電器控制系統(tǒng)相同，但它們是直接接到可編程序控制器的輸入端和輸出端的。 PLC 控制變頻調速 裝置本身具有過壓、欠壓、過流、過負荷、缺相、超溫等保護，同時配合來自現(xiàn)場的各種信號傳感器的監(jiān)視及相應處理，可實現(xiàn)絞車過卷、過速、減速、限速等重要保護的雙線制保護功能，滿足煤礦安全規(guī)程要求。如果對該豎井提升機電控系統(tǒng)進行技術改造，那么需要改變控制策略，采用當代高新實用技術，比如先進的工業(yè)計算機、現(xiàn)場總線和工業(yè)自動化技術來控制，按照結構標準化、產(chǎn)品系列化、性能現(xiàn)代化、體積小型化的原則，研制生產(chǎn)適合礦井提升機電控設備是進行技術改造和新建礦井設備選型的理想選擇，從而使之成為安全、可靠、高效率、自動化程度高的電控系統(tǒng)。 （ 2）繼電器、接觸器頻繁動作，電弧燒蝕觸點，使用壽命短。 控制方案分析與確定 傳統(tǒng)繼電器 — 接觸器控制 5 國內大多繼電器 — 接觸器式礦井提升機設備還是以磁放大器為核心組成模擬量閉環(huán)調節(jié)構成的，支配控制系統(tǒng)工作的“程序”是由各分立元件 (繼電器、接觸器、電子元件等 )用導線連接起來加以實現(xiàn)的，這樣的控制系統(tǒng)稱為接線程序控制系統(tǒng)。在生產(chǎn)機械上廣泛使用的調速方法中，不改變同步轉速的有：繞線式電動機的轉子串電阻調速、斬波調速、串級調速等。 提升機經(jīng)過變頻調速改造后，系統(tǒng)的工作過程變化不大，操縱桿控制電機正轉三檔速度和反轉三檔速度。當另一列重車上行時，電機處于反向電動狀態(tài)，工作在第三象限和第四象限，另外有占總運行時間 10%的時候單獨運送工具或器材到井下時，電機純粹處于第二或第四象限，此時電機長時間處于再生發(fā)電狀態(tài)，需要進行有效的制動?？傮w來說，隨著科學技術不斷的發(fā)展和 PLC 可編程控制技術、變頻技術的發(fā)展，我國近十年來關于礦井提升計算機控制系統(tǒng)的研究發(fā)展迅速 ,采用了先進的控制 設備和控制策略 ,無論在驅動方式上還是控制技術上都取得了很大的進展 ,積累了大量的經(jīng)驗 ,取得了很大的成績。極少數(shù)提升機采用串級調速方法，其調速范圍窄，且投資大。特別要強調的是，此時期在國外著名的提升機制造公司，如西門子、 ABB、 ALSTHOM 都利用新的技術和裝備，開發(fā)或完善了提升機的安全保護和監(jiān)控裝置，使安全 保護性能又有了新的提高。在提升機機械和電氣傳動技術飛速發(fā)展的同時，電子技術和計算機技術的發(fā)展，使提升機的電氣控制系統(tǒng)更是日新月異。 隨著科學技術的發(fā)展，近三十年來，國外礦井提升機 機械部分和電氣部分都得到了飛速的發(fā)展，而且兩者相互促進，相互提高。 為保證提升設備無事故，在提升設備有可能出現(xiàn)故障的各個重要環(huán)節(jié)上，設置雙回路系統(tǒng)，并在系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)上設有各種檢測、控制、自診斷以及記錄和保護裝置 (如負載、速度、加減速、產(chǎn)量、運行時間等記錄 )。 在礦井提升機控制系統(tǒng)設計中，采用變頻器和可編程控制器相結合的方法，具有編程簡單和控制可靠性高的優(yōu)點。為改變這一狀況，煤炭行業(yè)的科研、高校、生產(chǎn)企業(yè)和待業(yè)主管部門以及行業(yè)的科研和生產(chǎn)企業(yè)的工程技術人員做了大量的工作，已開發(fā)了眾多適用的產(chǎn)品和技術，積累了豐富的經(jīng)驗，取得了長足的進步。因此對礦井提升機控制系統(tǒng)進行研究具有現(xiàn)實意義，也是國內外相關行業(yè)專家學者的一個研究課題。通過對已改造的提升機設備進行調研以及相關文獻的閱讀可以看出 PLC 控制的變頻調速提升機有明顯的社會效益和經(jīng) 濟效益。如果需要改變系統(tǒng)的裝置，可以直接在計算機上相應的梯形圖進行修改，不像傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)，需要改變很多繼電器，接觸器的接線，這在無形之中就節(jié)省了大量的勞動力和時間，進而提高 了勞動生產(chǎn)率。 設計專題（畢業(yè)論文）