【正文】 常相 似 ， 理解方式也相 同 ， 非常適合現(xiàn) 場 人 員學習。 系統(tǒng)程序和大部分的用戶程序都采用 E2PROM 存 儲 ， 一般 PLC 的平均無 故 障 工 作時間可達幾萬小時以上。 它采用可 編程序的存儲 器 ， 用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、 定 時 、 計數(shù)和算術(shù)運算等操作的命 令 ， 并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出 ， 控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 為 此 ， 變頻 器 調(diào) 速時應(yīng)設(shè)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 )。 變頻器外部電路設(shè)計 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 (039?？紤]到 電源電壓波動因素及需通過 125%超載試驗要求等因 素 ， 其最大轉(zhuǎn)矩必須 有 倍的負載力矩 值 ， 以確保其安全使用的要求。 對 于 鼠籠式異步電動 機 ， 變頻器的容量選擇應(yīng)以變頻器的 額定電流 大 于 電 動 機 的最大正 常 工 作 電流 倍為 原 則 ， 這樣可以最大限度地節(jié)約資金。這是因 為 ， 電動機的容量選擇在考慮最大負 載 ， 富裕系 數(shù) ， 電 動 機 規(guī)格等因素 時 ， 往往電 動 機 的容量富裕較 大 ， 工 業(yè)用電 動機常常在 50%39。 由 于 同容量電動 機 ， 其極數(shù)不 同 ， 電動機額定電流不同。其中后兩項變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標準電動機給出 ， 或隨變頻器輸出電壓而降 低 ， 都很難確切表達變頻器的能力。 6SE70 系列變頻器的所有設(shè)備均有故障自診斷功能 。 6SE70 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 獨的整流單元、整流回饋單元和單獨的逆變器。通用變頻器的容量一般取 39。選型時應(yīng)充分考慮這些情 況 ， 必要時應(yīng)將通用變頻器的容 量提高一擋，或者采用具有矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的通用變頻器。 民 J B M 《 、 J 圖 24 帶制動電阻的 交 立 交 PWM 變頻 器 主 回路結(jié)構(gòu)圖 變頻器的選擇 選擇變頻器時應(yīng)以負載特性為基本依 據(jù) ， 分析提 升 機 的負載 屬 于 重 力 ， 其負載特性屬于恒轉(zhuǎn)矩負載特性。 這種國路只有一套可控功率 級 ， 具有結(jié)構(gòu)簡單、控 制方便的優(yōu) 點 ， 采用脈 寬 調(diào) 制的方 法 ， 輸出諧波分量 小 ， 缺點是電動 機 工 作在回饋制動狀 態(tài)時能量不能回饋至 電 網(wǎng) ， 造成直流側(cè)電壓上 升 ， 稱做泵 升電壓。 (4) 易實現(xiàn)電動機的換 向 ， 當頻率降低至零后即可反向開 車 ， 采用控 制器改變相序即可實現(xiàn)反轉(zhuǎn) ， 因此可 在 四 象限 內(nèi) 平 滑的過渡。 (2) 調(diào) 速精度高。采用特殊的軟件編 程 ， 改善低頻特 性 ， 即使在輸出 OHz 的情況 下 ， 也能輸出 200%的負載力 矩 ， 達到了在整 個 運行過程都能輸出滿足負 載要求的力矩。這樣在 提 升 機 系統(tǒng)的最大靜張力 差 允許范圍內(nèi)能實現(xiàn)正力減速與爬行、負力減速與爬 行以及驗繩等多種 工 作方 式 ， 達到控制要求。 第 三 個 階段為直接轉(zhuǎn)矩控 制 ， 也叫直接自 控 ， 它避開了矢量控制中的 兩次坐標變換及求矢量模與相角的復雜計 算 工 作 ， 直接在 定 子 坐標系上計 算電動機的轉(zhuǎn)矩與磁 通 ， 便轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時間控制在一拍以 內(nèi) ， 且 無超 調(diào) ， 控 制性能更好 。 隨 著 電力電子器件的產(chǎn)生和控制理論的飛速發(fā) 展 ， 現(xiàn)代控制理論越來越多 的應(yīng)用到交流調(diào)速系統(tǒng) 中 ， 使得交 流 調(diào) 速性能可以 和 直 流調(diào)速相媲美、相 競 爭 ， 交 流 調(diào) 速系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng) 域 不 斷擴大。 由 于 直 接 著眼 于 轉(zhuǎn)矩控 制 ， 對轉(zhuǎn)子參數(shù)變化表現(xiàn)為狀態(tài)干擾 而 非 參數(shù)干 擾 ， 這種方法比矢量控制 方法具有 較 高 的魯棒 性 。 (3)矢量控制 矢量控制是一種建立在轉(zhuǎn)子磁鏈定向的基礎(chǔ) 上 ， 通過一系列的坐標變 換 ， 實現(xiàn) 電機定子電流轉(zhuǎn)矩分量和磁通分量的解稿的控制方 法 ， 可以將作 為控制對象的感應(yīng)電機當作直流電機來進行控 制 ， 實現(xiàn)對瞬時轉(zhuǎn)矩的控 制 。 在變頻調(diào)速領(lǐng)域，異步電機的控制方式多種多樣，但從轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)性 和過渡特性來看，變頻調(diào)速的控制方式分為以下兒種 : (1) V/F 控制 V/F 控制是交流電機最簡單的一種控制方 法 ， 通過控制過程中始終保 持 V/F 為常 數(shù) ， 來保證轉(zhuǎn)子磁通的恒定。 操作 臺 : 操作臺是整個礦井提升機運輸系統(tǒng)的控制核心，通過它可以 設(shè)定系統(tǒng) 的 工 作方式和控制方 式 ， 可以發(fā)布系統(tǒng)的各種控制命令，以實現(xiàn) 對提升機啟動、加速、平穩(wěn)運行、減速、停車以及緊急制動等各種控制功 能。 變 頻調(diào) 速 :調(diào) 速系統(tǒng)采用變頻 器 ， 性能優(yōu)越，采用矢量控制技術(shù)適合 提 升 機 工 作環(huán)境，只需在控制單元給出對變頻器的控制命令 (正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、 多段速等 )即可使提 升 機按照 設(shè) 定的速 度 曲 線 運 行 ， 滿足提升階段穩(wěn)定運行 的要求。 (6)采用新技術(shù)和節(jié)能設(shè)備，易 于 實 現(xiàn)自動化控制和提高整個系統(tǒng)的 工 作效率。 要 保 證負載變化 肘 ， 提升速度基本上不受影 響 ， 防止負載不同時速降過 大 ， 影響系統(tǒng)正 常 工 作 (當 然 ， 當負載超過一定的限 度 時 ， 還要求系統(tǒng)能有效 的 自 我保護。要求速 度 平 穩(wěn) ， 調(diào)速方 便 ， 調(diào)速范圍 大 ， 能滿足各種運行方式及提升階段 (加 速 、 減 速 、 等速、爬行等 ) (3) 有較好的起動性能。由 于 不 同的負 載 ， 不同的提升機運行階段，電動機的運行狀態(tài)也 各 不 相同。 由 于 提升系統(tǒng)的負載 為位勢負 載 ， 所以靜力 FL 的作用方向始終是 提 升 重物的重力方 向 ， 而與系 統(tǒng)的運動狀態(tài)和方向無關(guān)。 Ti傳動系統(tǒng)的靜阻轉(zhuǎn)矩 。 總體來 說 ， 我 國 近十多年來 關(guān) 于提 升 機計算 機 控制系統(tǒng)的研 究發(fā)展迅 速 ， 采 用 了 先進的控制設(shè)備和控制策 略 ， 無論在驅(qū)動方式上還是在控制技 術(shù)上都取得了很大進 展 ， 積累了大量的經(jīng) 驗 ， 取得 了 很大成績。其中多半為電動機 發(fā)電機組 (MG機組 )供電，采用晶閘管整流 傳動 (SCRM) 的只占一部分。 e. 制動系統(tǒng)的控制與監(jiān)視 制動控制系統(tǒng)除要可靠地完 成 工 作制動和安全制動外，還要完成對液 壓站的控制以及各環(huán)節(jié)參數(shù)的監(jiān) 視 ， 其 技術(shù)要求與安全回路相似。 為確保人員和設(shè)備的安全 ， 對不同故障一般采用不同的處理方法，大致分 為以下四種情 況 : a 報警顯 示 ， 如冷卻器溫度過 高 等 。 b 各主要設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視 。 b. 提升行程控制 提 升 機 的控制從本質(zhì)上說是一個位置控 制 ， 要保證提升到預(yù)定地點準 確停 車 ， 要求準確度高。 (4) 微機控制在 提 升 機 上的應(yīng)用 隨 著微機技術(shù)的發(fā) 展 ， 微機控制技術(shù)己逐步應(yīng) 用 于 礦井提升機中。 g 調(diào)速范 圍 寬 。 c 功率因數(shù) 高 ， 可達到 0. 9 ， .._， 1。無功沖擊 大 ， 高次諧波對電網(wǎng) 影響大。 SIEMENS(西 門子 )公司 、 ABB 公司、 CEOELEC 公司以及 ASEA 公 司 等 都有相同類型的產(chǎn) 品 ， 其 性能大同小異。 由 于 其 調(diào) 速性 能 差 、 運行效率 低 、 運行狀態(tài)的切換 死區(qū)大及調(diào) 速 不 平 滑 等 缺點，這 種 調(diào) 速方法己逐漸被淘汰。 國外礦井提升機的發(fā)展 礦井提升機作為礦井運輸系統(tǒng)的 主要運行形式之 一 ， 最早起 源 于 英 國 、 美國、德國等一些采煤技術(shù)發(fā)達的國 家 ， 五十年代已經(jīng)大規(guī)模服務(wù)于煤炭 生產(chǎn)行業(yè)。 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 。 (1)單繩纏繞式提升 機 :根據(jù)卷筒數(shù)目可分為單卷筒和雙卷筒兩種 : a 單卷筒提升機 ， 一般作單鉤提升。提升機運行的安全 可靠性不 僅直接影響整個礦井的生產(chǎn)能力，影響整個礦山的經(jīng)濟效益，而且還涉及 到井 下 工 作人員的生命安全。 畢業(yè)設(shè)計 (論文〉 3 第 1 章礦井提升機 礦井提升 機 概述 礦井提升機是機、電、液一體化的大型機械，廣泛 用 于 煤炭、有色金 屬、黑色金屬、非金屬、 化 工 等礦山的礦 井 ， 是生產(chǎn)運輸?shù)闹?要 工 具。 隨著變 頻 調(diào) 速技術(shù)的發(fā)展， 交 直 交電壓型變 頻 調(diào) 速技術(shù)己開始在 畢業(yè)設(shè)計 (論文〉 2 礦井 提 升機改 造 中應(yīng)用。 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)。 隨著礦井 提 升 系統(tǒng)自 動 化 ， 改善提升性 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。礦井 提 升 系統(tǒng)具有環(huán) 節(jié) 多 、 控制復 雜 、 運行速度快、慣性質(zhì)量 大 、 運行特性復雜的特 點 ， 且 工 作狀況經(jīng)常交替轉(zhuǎn)換?？紤]到實際生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問 題 ， 合理的設(shè)計可編程控制器 CPLC) 的外部電 路 ， 并 在 此 基礎(chǔ)上對可編程控制器 CPLC) 程序做出初步的設(shè)計方 案 ， 為 了 保證可編程控制器 CPLC) 的可 靠 工 作 ， 將其系統(tǒng)抗干擾措施也設(shè) 計在內(nèi)。畢業(yè)設(shè)計 (論文〉 I 基于 PLC 的礦井提升機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計 摘要 本文主要設(shè)計 了 礦井提升機的變頻調(diào)速系統(tǒng)以 及 PLC控制系統(tǒng)。通過對其電控系統(tǒng)各類故 障處理的要 求 ， 選擇采用可編程控制器 CPLC) ， 并對可編程控制器進行選 型。 提 升 機的安全、可 靠 、 有效、 高速運 行 ， 直接關(guān)系到 企 業(yè) 的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟效益。電氣控制方式在很大程度上決定了提升機能否實 現(xiàn) 平 穩(wěn) 、 安 全 、 可靠地起制動運 行 ， 避免了嚴重的機械磨 損 ， 防止較大的機械沖 擊 ， 減少 機 械部分維修 的 工 作 量 ， 延長提升機械的使用壽 命 。 這 兩 種系統(tǒng)大都采用數(shù)字控制方式實現(xiàn)控制系統(tǒng) 的 自 動 化 運 行 ， 效 率 高 ， 有準確的制動和定位功 能 ， 運行可靠性高，但造價 昂貴。 將變 頻 調(diào) 速技術(shù)應(yīng) 用 于 礦井 提 升 機是礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展 方 向 。 本文將變頻器與可編程控制器 ( PLC) 綜 合應(yīng)用在礦井 提 升機 上不僅 使調(diào)速性能增強，同時也使得系 統(tǒng) 工 作的可靠性得到了 提 高。對應(yīng) 提 升機來 說 運行 的安全可靠是至關(guān)重要 的 ， 主井直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)效率，作為運送人 員的副 井 ， 一旦發(fā)生故障往往造成機毀人亡。 按 工 作方式分類如 下 : 1. 纏繞式提升 機 : 纏繞式提升機的主要部件有主 軸 、 卷 筒 、主 軸 承、 調(diào)繩離合器、減速器、深度指示器和制動器等。兩根鋼絲繩各固定在一 個 卷筒上，分別從卷筒 上 、 下方引出，卷筒轉(zhuǎn)動時，一個提升容器上 升 ， 另 一個容器下降。 (2) 多繩纏繞式提升 機 : 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 。 3. 內(nèi)裝式提升機 AEG 公司生產(chǎn)的內(nèi)裝式提升 機 ， 將 提 升 主電機與滾筒合為一 體 ， 即轉(zhuǎn) 子固 定 ， 轉(zhuǎn)動的定子充當滾 筒 ， 使機構(gòu)大為簡 化 ， 占地面積 小 ， 制造成本 低 。它是有 級 調(diào) 速 ， 并 且 調(diào) 速時能耗很 大 ， 屬 轉(zhuǎn)子功率消耗型調(diào)速。如 AEG 公司采 用低速直聯(lián)的 SCRD 系 統(tǒng) ， 電機功率 3000kw， 額定轉(zhuǎn)速 55. 8r/min， 滾筒 直徑 6. 旬 ， 提 人 速度 17m/s ， 提物速度 20m/ s ， 提 升 高度 1200m， 具有完善 的保護系 統(tǒng) : 采用磁場反并 聯(lián) ， 有平波 電抗器及 臥 式 深度發(fā)送裝 置 : 采用 積分給定與行程給定相結(jié)合的雙重給定 信 號 : 主回路采用兩組三相橋組成 12 脈動順抗整 流 ， 大大 提 高 了功率因數(shù) 。其缺點 在 于 :功率因數(shù) 低，如三相 橋 平 均功率因數(shù)只有 0 . 45 左 右 。 b 沒有整 流 子 和碳刷這一薄弱環(huán) 節(jié) ， 保 證了電機的可靠運行和降 低 了 運行消 耗 。 f 同步機的價格和有色金屬的消耗 低 于 直流 機 。 c 高次諧波對電網(wǎng)有影 響 ， 需在 電網(wǎng)上加濾波器等補償措施加以緩解。 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。