【正文】 的電壓、電流信號，所以與主回路不同，對于變頻器的輸出回路是強電磁干擾源，因此，變頻器和PLC控制回路的配線不能與變頻器主回路配線在同一根鐵管或同一配線槽內(nèi)敷設(shè)。這樣可以有效的減少干擾信號的耦合。LC濾波器諧振頻率為。輸出濾波器有du/dt濾波器和正弦濾波器兩種,本系統(tǒng)采用的是正弦濾波器，其濾波器結(jié)構(gòu)如圖3—8所示。它補償長導(dǎo)線充電電流，從而限制電纜容性充電電流，使電動機在引線較長時電動機免受過電壓、PWM電壓脈沖的電氣應(yīng)力、過熱和定子絕緣惡化等損害；同時，吸收輸出諧波，降低電動機噪聲；限制電動機繞組電壓上升率；起限流器的作用，在電動機短路的情況下保護(hù)變頻器；減緩短路電流上升率，保護(hù)電路有時間對短路作出反應(yīng)；會吸收電動機負(fù)載引起的電流浪涌，可避免變頻器誤跳閘。變頻器、電動機和變頻器負(fù)荷電纜屏蔽層的兩端必須就近可靠接地，規(guī)范的接地方式不但可以保證人身安全，而且可以減少電磁輻射和嗓聲，必要時可考慮設(shè)置變頻器專用接地裝置。另外在提升機周圍振動大，需在變頻器和PLC側(cè)加裝隔振器或防振橡膠。變頻器和PLC周圍的控制回路的接觸器，繼電器的線圈、觸點在開閉時，會因電流急劇變化而產(chǎn)生很強的電磁干擾，有時會使變頻器和PLC的控制回路產(chǎn)生誤動作，需要在這種干擾源的線圈、觸點兩端并聯(lián)一組阻容吸收回路，以起到濾波作用，可以濾除變頻器對輸出點電源的干擾。 對于PLC和變頻器組成的控制系統(tǒng)來說，抗干擾處理非常重要。一般情況下，~。對大功率的重要電動機采用反時限特性的過電流繼電器進(jìn)行過載保護(hù)。即≥式中：—空氣斷路器的額定電流（A）；—電機正常工作時的額定電流（A）。一、空氣斷路器短路保護(hù)短路保護(hù)應(yīng)滿足以下要求：（1）當(dāng)電動機發(fā)生相間短路或在中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地短路時，保護(hù)裝置應(yīng)能切斷故障電路。另外，為了減小累計行程誤差，分別在井筒和井底安裝了兩個同步開關(guān)，對行程位置進(jìn)行校準(zhǔn)。若當(dāng)前計數(shù)值在設(shè)定的上下限值范圍內(nèi)，則對應(yīng)的輸出點為ON，反之為OFF。設(shè)P為旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)輸出脈沖數(shù)。計數(shù)器通過累計正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)的脈沖個數(shù)經(jīng)CPU運算可確定提升機的確切位置。 (6)全礦停電時，由PLC保證提升機能實現(xiàn)安全制動，并做好提升機的后備保護(hù)。操作員應(yīng)該及時降速或停車。這樣便于檢修和故障排除。正常工作狀態(tài)，為變頻調(diào)速運行。同時斷開繼電器K1回路，形成下降閉鎖；當(dāng)按下上升按鈕時，K2吸合，斷開K1回路，形成上升閉鎖。圖3—6 PLC外部接線(2)梯形圖及編程語言二、上提升，下放 在控制回路中利用正轉(zhuǎn)繼電器K1的常閉觸頭控制反轉(zhuǎn)繼電器K2的線圈；利用反轉(zhuǎn)繼電器K2的常閉觸頭控制正轉(zhuǎn)繼電器K1的線圈。PLC還完成各種保護(hù)監(jiān)視功能。直流制動功能預(yù)置參數(shù)F40F40F405設(shè)置（見附錄：變頻器各項參數(shù)設(shè)定）。預(yù)置直流制動電壓 (或制動電流)的主要依據(jù)是負(fù)載慣性的大小，慣性越大者，直流制動強度(或)也應(yīng)越大。即：首先用再生制動方式將電動機的轉(zhuǎn)速降至較低轉(zhuǎn)速，然后再轉(zhuǎn)換成直流制動，使電動機迅速停住。這時，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線后產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，是制動轉(zhuǎn)矩。其主要參數(shù)的一般選擇方法如下：a）擊穿電壓在電源電壓為380V時，選=1000V即可。（I）制動單元BV的組成如圖上劃線框所示，BV的組成如下：a）功率管用于接通與關(guān)斷能耗電路，是制動單元的主體。通常，電動機容量較小時取小值，反之取大值。歸根結(jié)底，是通過消耗能量而獲得制動轉(zhuǎn)矩的，屬于能耗制動狀態(tài)。變頻調(diào)速系統(tǒng)的工作狀態(tài)電動機再生的電能經(jīng)如圖3—2所示與逆變管反并聯(lián)的續(xù)流二極管全波整流后反饋到直流電路，由于直流電路的電能無法回輸給電網(wǎng)，盡管各部分電路還在消耗電能，但電容上仍有短時間的電荷堆積，形成“泵生電壓”，使直流電壓升高。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時，轉(zhuǎn)子電流的相位幾乎改變了180176。2 制動控制回路提升機負(fù)載由于慣性較大，當(dāng)變頻器的輸出頻率下降至0 Hz時，常常停不住，而有“蠕動”(也稱爬行)現(xiàn)象，在礦山提升機這種大負(fù)載機械中，蠕動現(xiàn)象有可能造成十分危險的后果。為了保護(hù)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）。尤其它還提供了絞車應(yīng)用宏程序，可以實現(xiàn)絞車過載保護(hù)、過卷保護(hù)、超速保護(hù)和各種故障監(jiān)控及報警，模塊化功能可方便實現(xiàn)施工現(xiàn)場多臺絞車同步控制，確保使用時安全快速運行、故障處理容易、維護(hù)簡單。另外礦用提升機屬于頻繁起動、加減速運轉(zhuǎn)，其變頻器容量的選定應(yīng)根據(jù)加速、恒速、減速等各種運行狀態(tài)下的電流值，按下式確定：式中 ： 變頻器額定輸出電流(A)； 各運行狀態(tài)平均電流(A)； 各運行狀態(tài)下的時間（s）； K0：安全系數(shù)(，)。調(diào)速控制系統(tǒng)主電路主要部件的功能和原理：①空氣斷路器：過流過載保護(hù)；②交流接觸器：切斷電源和啟動；③交流電抗器La：降低諧波，抑制浪涌電壓，改善功率因數(shù)；④噪聲濾波LB：減小無線電干擾；⑤電抗器LA：減小干擾和振動；⑥熱繼電器FR：斷相保護(hù)，過載保護(hù)；1提升電動機選擇一般電動機的額定電流可以用如下公式計算，即： 根據(jù)上述公式對一般三相交流異步電功機的額定電流計算得出：異步電動機的額定電流與電動機額定功率的關(guān)系為：如果U＝380V，電流大約為1kW是2A。變頻調(diào)速單元采用森蘭SB61系列SB61G110KW通用變頻器，其變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路如圖3—2所示。為了便于監(jiān)控變頻器的運行狀態(tài)并及時發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)取出變頻器的異常信號送到PLC的輸入模塊，以作為變頻器的事故報警信號及安全制動。變頻器選用森蘭公司的通用變頻器系列SB61G110KW通用變頻器，功率為110kW。操作人員通過操作臺向PLC發(fā)送控制提升機運行的控制命令。變頻器輸出頻率的變化，將導(dǎo)致電動機的輸出轉(zhuǎn)速變化，二者之間的關(guān)系近似線性。操作臺：操作臺設(shè)置兩個手柄，分別用于速度輔助給定及制動力給定?；赑LC控制的大功率礦井提升機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)由動力裝置、液壓站、變頻器、操作臺和控制監(jiān)視系統(tǒng)組成，系統(tǒng)框圖如圖3—1所示。并加強機房管理，為操作人員創(chuàng)造一個更好的更安全的工作環(huán)境。 小結(jié) 本章主要講述了礦井提升機的制動裝置及安全裝置，提升機在礦井中擔(dān)負(fù)著提升煤炭、矸石。箕斗提升時，送繩保護(hù)裝置動作后，嚴(yán)禁受煤倉放煤。如果限速裝置為凸輪板，其在１個提升行程內(nèi)的旋轉(zhuǎn)角度應(yīng)不小于270176。 礦井提升機的安全保護(hù)裝置 《煤礦安全規(guī)程》第427條規(guī)定：提升機必須具有以下九種安全保護(hù)裝置：防止過卷裝置、防止過速裝置、過負(fù)荷和欠電壓保護(hù)裝置、限速裝置、深度指示器失效保護(hù)裝置、閘間隙保護(hù)裝置、松繩保護(hù)裝置、滿倉保護(hù)裝置、減速功能保護(hù)裝置 防止過卷裝置：當(dāng)提升容器超過正常終端停止位置（或出車平臺），必須能自動斷電，并能使保險閘發(fā)生制動作用。（三）提升絞車的常用閘和保險閘制動時，所產(chǎn)生的力矩與實際提升最大靜載荷旋轉(zhuǎn)力矩之比不得小于3。常用閘必須采用可調(diào)節(jié)的機械制動裝置。對具有2套閘瓦只有1套傳動裝置的雙滾筒絞車，應(yīng)改為每個滾筒各自有其控制機構(gòu)的彈簧閘。 制動裝置的作用 （1）在提升終了或提升機不工作時，可靠的閘住提升機——停車制動； （2）減速階段參與提升機的速度控制——工作制動； （3）作為安全機構(gòu)，發(fā)生緊急事故時，進(jìn)行安全制動，對提升系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)——緊急制動； （4）雙卷筒提升機動作調(diào)繩離合器時，應(yīng)能閘住活卷筒，動作死卷筒。并加強機房管理，為操作人員創(chuàng)造一個更好的更安全的工作環(huán)境。 第3章 礦井提升機的制動裝置及安全裝置 提升機在礦井中擔(dān)負(fù)著提升煤炭、矸石。礦井提升機是一種大型絞車。為了減少震動，可采用彈簧機座減速器。襯墊應(yīng)具有較高的摩擦系數(shù)和耐磨、耐壓性能,其材質(zhì)的優(yōu)劣直接影響提升機的生產(chǎn)能力、工作安全性及應(yīng)用范圍。 　　 提升機在超深井運行中，尾繩懸垂長度變化大，提升鋼絲繩承受很大交變應(yīng)力，影響鋼絲繩壽命；尾繩在井筒中還易扭轉(zhuǎn)，妨礙工作。纏繞式提升機按卷筒的外形又分為等直徑提升機和變直徑提升機兩種。 根據(jù)卷筒數(shù)目可分為單卷筒和雙卷筒兩種：①單卷筒提升機，一般作單鉤提升。雙卷筒提升機的卷筒與主軸固接者稱固定卷筒，經(jīng)調(diào)繩離合器與主軸相連者稱活動卷筒。按提升繩的數(shù)量又分為單繩摩擦式礦井提升機和多繩摩擦式礦井提升機。纏繞式礦井提升機大多用于年產(chǎn)量在120萬噸以下、井深小于400米的礦井中。礦井提升機按提升鋼絲繩的工作原理分纏繞式礦井提升機和摩擦式礦井提升機。現(xiàn)代的礦井提升機提升量大，速度高，已發(fā)展成為電子計算機控制的全自動重型礦山機械。第2章 礦井提升機的組成及分類 礦井提升機定義：安裝在地面，借助于鋼絲繩帶動提升容器沿井筒或斜坡道運行的提升機械。安全回路應(yīng)具有雙重冗余功能。所以尋求一種理想的速度給定方式極為重要，以求能夠提高電控系統(tǒng)控制性能，改善控制品質(zhì)。提升機系統(tǒng)是一個對安全性要求極高的控制單元，所以在軟件設(shè)計部分應(yīng)有對其系統(tǒng)的故障診斷處理內(nèi)容，在出現(xiàn)故障時應(yīng)能及時報警或停車。確定各部分所要完成的控制功能，并給出控制電路連接電路圖，分析其功能的實現(xiàn)。尤其在軟件中采用提升機電控系統(tǒng)中斷模塊及故障處理模塊，使超速報警更加科學(xué)合理。本課題擬解決的關(guān)鍵問題是控制策略研究，提升機是礦山生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，它屬于大轉(zhuǎn)動慣量機電液系統(tǒng)，提升機要按所要求的速度圖運行，否則在系統(tǒng)中容易產(chǎn)生大的慣性力，降低機器的壽命，甚至產(chǎn)生脫軌等惡性事故。變頻器的調(diào)速控制可以實現(xiàn)提升機的恒加速和恒減速控制，消除了轉(zhuǎn)子串電阻造成的能耗，具有十分明顯的節(jié)能效果[10]。這種電氣傳動系統(tǒng)設(shè)備簡單，但屬于有級調(diào)速，提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負(fù)載變動時很難實現(xiàn)恒加減速控制，經(jīng)常會造成過放或過卷事故。對礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的要求是：有良好的調(diào)速性能，調(diào)速精度高，四象限運行，能快速進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)運行，動態(tài)響應(yīng)速度快，有準(zhǔn)確的制動和定位功能，可靠性要求高等。一旦提升機的行程失去控制，沒有按照給定速度曲線運行，就會發(fā)生提升機超速、過卷事故，造成楔形罐道、箕斗的損壞，影響礦井正常生產(chǎn)，甚至造成重大人員傷亡，給煤礦生產(chǎn)帶來極大的經(jīng)濟損失。礦井提升機是煤礦，有色金屬礦生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備。而在電力拖動方面，近幾年國外出現(xiàn)了不少新拖動方式，交一交變頻供電方式就是最有前途的一種。甚至與上位機聯(lián)網(wǎng)，合并于礦井監(jiān)測系統(tǒng)中。3)提升過程監(jiān)視提升過程監(jiān)視與安全回路一樣，是現(xiàn)代提升機控制的重要環(huán)節(jié)。比較國內(nèi)外礦用提升機系統(tǒng)，具體來說國外礦井提升機在電控方面的應(yīng)用特點有以下幾個方面:l)提升工藝過程微機控制提升工藝過程大都采用微機控制，由于微機功能強，使用靈活，運算速度快，監(jiān)視顯示易于實現(xiàn)，并具有診斷功能，這是采用模擬控制無法實現(xiàn)的。調(diào)速平穩(wěn)、調(diào)速范圍廣、調(diào)速精度高。這種控制系統(tǒng)的優(yōu)點是:體積小、重量輕、占地面積小。盡管轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速方法很不經(jīng)濟，低速特性也很軟，穩(wěn)定性差，但是由于這種調(diào)速方法比較簡單易行，起動轉(zhuǎn)矩較大在拖動起重機等中、小容量的繞線式異步電動機中仍然應(yīng)用廣泛。因此在20世紀(jì)60年代開始單繩纏繞式礦井提升機采用較多。按提升容器分:箕斗提升、籠提升、礦車提升。直到目前為止，我國正在服務(wù)的礦井提升機電控系統(tǒng)大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串金屬電阻的交流調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)備陳舊、技術(shù)落后。上世紀(jì)八十年代初，計算機又被用于提升機的監(jiān)視和管理。上世紀(jì)七十年代西門子發(fā)明矢量控制的交一直一交變頻原理后，標(biāo)志著用同步電動機來代替直流電機實現(xiàn)調(diào)速的技術(shù)時代已經(jīng)到來。起初的提升機是電動機通過減速器傳動卷筒的系統(tǒng)，后來出現(xiàn)了直流慢速電動機和直流電動機懸臂安裝直接傳動的提升機。早在上世紀(jì)七十年代，國外就將可編程控制器(PLC)應(yīng)用于提升機控制。就在國外科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)發(fā)展的時候，我國提升機電控系統(tǒng)很長時間都處于落后的狀況。按井筒的提升道角度分:豎井和斜井。我國的礦井與世界上礦業(yè)較發(fā)達(dá)的國家相比，開采的井型較小、礦井提升高度較淺，煤礦用提升機較多，其他礦(如金屬礦、非金屬礦)則較少。串電阻調(diào)速是一種恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法轉(zhuǎn)子功率的損耗隨著串入的電阻的增大而增大。我國自己生產(chǎn)的晶閘管—直流電動機控制系統(tǒng)應(yīng)用于20世紀(jì)90年代。單機容量大，適用范圍廣。礦井提升機對安全性、可靠性和調(diào)速性能的特殊要求，使得提升機電控系統(tǒng)的技術(shù)水平在一定程度上代表一個廠或國家的傳動控制技術(shù)水平。一般過程控制用微機作監(jiān)視，行程控制也采用單獨下位機完成。使各種故障在出現(xiàn)之前就得以處理，防止事故的發(fā)生，并對各被監(jiān)視參數(shù)進(jìn)行存儲、保留或打印輸出。安全回路極為重要，它是保護(hù)的最后環(huán)節(jié)之一，英、德幾家公司都采用兩臺PC微機構(gòu)成安全回路，使安全回路具有完善的故障監(jiān)視功能，無論是提升機還是安全回路本身出項故障時都能準(zhǔn)確地實施安全制動。變頻調(diào)速方式類似于它勵直流電動機取得很寬的調(diào)速范圍、很好的調(diào)速平滑性和有足夠硬度的機械特性，在提升機應(yīng)用中顯示了其獨特的優(yōu)勢。雖然礦井提升系統(tǒng)本身有一些安全保護(hù)措施，但是由于現(xiàn)場使用環(huán)境條件惡劣，造成了各種機械零件和電氣元件的功能失效，以及操作者的人為過失和對行程監(jiān)測研究的局限性，使得現(xiàn)有保護(hù)未能達(dá)到預(yù)期的效果，致使提升系統(tǒng)的事故至今仍未能消除。隨著礦井提升系統(tǒng)自動化，改善提統(tǒng)的性能，以及提高提升設(shè)備的提升能力等的要求，對電氣傳動方式提出了更高的要求。對于中、小型提升機，則多采用交流繞線式電動機轉(zhuǎn)子切換電阻調(diào)速的交流電氣傳動系統(tǒng)，即TKD電控系統(tǒng)。對于現(xiàn)采用TKD電控系統(tǒng)的中小型礦井，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，交一直一交電壓型變頻調(diào)速技術(shù)已開始在礦井提升機改造中應(yīng)用。本文介紹變頻器在提升機調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。設(shè)計中充分考慮到保護(hù)系統(tǒng)惡劣的使用環(huán)境，采用控制功能強大的PLC來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大型交流接觸器，簡化了控制線路，并應(yīng)用各種現(xiàn)場抗干擾措施，包括采用電抗器、空氣開關(guān)、及RC防浪涌震蕩電路等。給出提升系統(tǒng)的整體控制方案；確定基于PLC控制的大功率礦井提升機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)組成。對于復(fù)雜的礦山提升機變頻調(diào)速電控系統(tǒng)采用PLC控