【正文】 儲(chǔ)程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要通過改變控制器內(nèi)部的接線(即硬件)，而只需通過編程器改變程序存儲(chǔ)器中某些語句的內(nèi)容。同時(shí)可以利用PLC的高速計(jì)數(shù)功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能、故障檢測(cè)及診斷功能、信號(hào)顯示功能等來增加一些新的控制功能，安全性將大大提高，運(yùn)行將更加平穩(wěn)、準(zhǔn)確，完全能夠滿足礦山生產(chǎn)的苛刻要求，而且投資相對(duì)較少，性價(jià)比較高，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。GM系統(tǒng)的特點(diǎn)是過載能力強(qiáng)，所需設(shè)備均為常規(guī)定型產(chǎn)品，供貨容易，運(yùn)行可靠，維護(hù)工作量大但是技術(shù)要求不高，對(duì)系統(tǒng)以外的電網(wǎng)不會(huì)造成有害的影響，即不會(huì)引起電力公害等。調(diào)速范圍大，由于剩磁影響，GM系統(tǒng)在調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)速受到限制，而VM系統(tǒng)調(diào)速時(shí)速度從零到最大速度都能控制，運(yùn)行可靠。但由于這種降級(jí)使用，也給生產(chǎn)維護(hù)上增加了困難。傳統(tǒng)的串電阻交流拖動(dòng)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，占地面積小，維護(hù)方便，運(yùn)行可靠?jī)r(jià)格低廉，設(shè)備供貨容易，當(dāng)用于要求頻繁啟動(dòng)或不同運(yùn)行速度的多水平提升機(jī)時(shí)就更為不經(jīng)濟(jì)。近年來交流變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展起來，調(diào)速方式的不斷進(jìn)步使得運(yùn)用于提升機(jī)系統(tǒng)的交流調(diào)速技術(shù)不僅僅局限于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子串電阻方式，變頻調(diào)速技術(shù)也越來越多地在提升機(jī)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，充分發(fā)揮出交流調(diào)速的優(yōu)勢(shì)。 23 提升機(jī)控制系統(tǒng)框圖 （1）主控系統(tǒng)圖23為提升機(jī)控制系統(tǒng)框圖。程序編制滿足提升機(jī)自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、驗(yàn)繩、調(diào)繩等工作方式，并可方便的轉(zhuǎn)換。在變頻器系統(tǒng)中輸出閘控信號(hào)到PLC，要求只有在變頻的輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到一定值的時(shí)候才可以松閘，這樣會(huì)避免豎井提升機(jī)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生溜車現(xiàn)象。 （5）控制監(jiān)視系統(tǒng)：是操作人員和控制系統(tǒng)及運(yùn)輸系統(tǒng)之間的橋梁，它可以在線監(jiān)測(cè)提升機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的各種工作參數(shù)、工作狀態(tài)、故障參數(shù)和故障狀態(tài)。安全電路斷開后，系統(tǒng)會(huì)立即解除運(yùn)行控制指令，封鎖變頻器，制動(dòng)油泵，斷開安全閥和KT線圈，進(jìn)行緊急制動(dòng)。在提升過程中，控制提升機(jī)運(yùn)行的主速度給定S形速度曲線由PLC編程產(chǎn)生，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，由模擬量輸出口輸出，以驅(qū)動(dòng)變頻器工作；對(duì)變頻器輸出頻率的調(diào)整控制，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的工況需要，由操作臺(tái)速度控制手柄以輔助給定的方式進(jìn)行控制。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(jìng)爭(zhēng)，交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。第三個(gè)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(biāo)變換及求矢量模與相角的復(fù)雜計(jì)算工作，直接在定子坐標(biāo)系上計(jì)算電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與磁通，使轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間控制在一拍以內(nèi)，且無超調(diào)，控制性能更好。這樣在提升機(jī)系統(tǒng)的最大靜張力差允許范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)正力減速與爬行、負(fù)力減速與爬行以及驗(yàn)繩等多種工作方式，達(dá)到控制要求。采用特殊的軟件編程，改善低頻特性，即使在輸出0Hz的情況下，也能輸出200%的負(fù)載力矩，達(dá)到了在整個(gè)運(yùn)行過程都能輸出滿足負(fù)載要求的力矩。(2) 調(diào)速精度高。(4) 易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的換向，當(dāng)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(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)，因此可在四象限內(nèi)平滑的過渡。異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速總低于同步轉(zhuǎn)速，而且隨著同步轉(zhuǎn)速而變化。（2）轉(zhuǎn)差頻率控制轉(zhuǎn)差頻率控制是檢測(cè)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)速精度要求較高，且系統(tǒng)容易穩(wěn)定，即能在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)，將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩、功率因數(shù)及效率控制在最佳狀態(tài)。但是其控制器的設(shè)計(jì)在某種程度上依賴于電機(jī)的參數(shù)，為了減少控制上對(duì)電機(jī)參數(shù)的敏感性，已經(jīng)提出了許多參數(shù)辨識(shí)、參數(shù)補(bǔ)償和參數(shù)自適應(yīng)方案，收到了較好的效果。 變頻器的選擇選擇變頻器時(shí)應(yīng)以負(fù)載特性為基本依據(jù)，分析提升機(jī)的負(fù)載屬于重力，其負(fù)載特性屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。選型時(shí)應(yīng)充分考慮這些情況，必要時(shí)應(yīng)將通用變頻器的容量提高一檔，或者采用具有矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的通用變頻器?！Ｖ苿?dòng)運(yùn)行的方式:對(duì)于不經(jīng)常制動(dòng)的設(shè)備可以選擇變頻器+制動(dòng)單元+制動(dòng)電阻的方式。閉環(huán)矢量控制的性能最好，必須接入測(cè)速裝置。 變頻器容量的選擇變頻器的容量可從三個(gè)角度表述:額定電流、可用電動(dòng)機(jī)功率和額定容量。變頻器的額定功率指的是它適用的4級(jí)交流異步電動(dòng)機(jī)的功率。同時(shí)，對(duì)于原來采用變頻器的改造項(xiàng)目，變頻器的容量選擇也不能以電動(dòng)機(jī)額定電流為依據(jù)。對(duì)于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，這樣可以最大限度地節(jié)約資金。等額變頻器僅能提供小于150%超載力矩值，為此可通過提高變頻器容量或同時(shí)提高變頻器和電機(jī)容量來獲得20%力矩值。變頻器的容量可從三個(gè)角度表述:額定電流、可用電動(dòng)機(jī)功率和額定容量，其中后兩項(xiàng)變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達(dá)變頻器的能力。31變頻調(diào)速主控電路圖聲光報(bào)警回路：變頻器報(bào)警輸出的動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)30B30C串聯(lián)在KM1的線圈電路內(nèi)，當(dāng)變頻器因故障不能正常工作時(shí)，報(bào)警輸出的常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，使KM1線圈失電，將變頻器與電源斷開，進(jìn)行安全保護(hù)。制動(dòng)控制回路：提升機(jī)負(fù)載由于慣性較大，當(dāng)變頻器的輸出頻率下降至0Hz時(shí)，常常停不住，而有“蠕動(dòng)”(也稱爬行)現(xiàn)象，在礦山提升機(jī)這種大負(fù)載機(jī)械中，蠕動(dòng)現(xiàn)象有可能造成十分危險(xiǎn)的后果。參數(shù)設(shè)置步驟分為三類:(1) 參數(shù)恢復(fù)到工廠設(shè)置工廠設(shè)置時(shí)裝置所有參數(shù)被定義的初始狀態(tài)，裝置在這個(gè)設(shè)置下進(jìn)行供貨。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)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(jī)械或生產(chǎn)過程。系統(tǒng)程序和大部分的用戶程序都采用E2PROM存儲(chǔ)，一般PLC的平均無故障工作時(shí)間可達(dá)幾萬小時(shí)以上。第一編程語言(梯形圖)是一種圖形編程語言，與多年來工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的電器控制圖非常相似，理解方式也相同，非常適合現(xiàn)場(chǎng)人員學(xué)習(xí)。采用統(tǒng)一接線方式的可拆裝的活動(dòng)端子排，提供不同的端子功能適合用于多種電氣規(guī)格。維修方便，功能更改靈活。Q4AR系列為雙機(jī)熱備系列，最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為8192點(diǎn)。每臺(tái)主機(jī)可連模入、模出、高速記數(shù)、定位等特殊功能模塊，不超過8個(gè)。FX2N系列PLC的特點(diǎn)：(1) 高速的運(yùn)算速度基本指令：，應(yīng)用指令：。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC的I/O分配為提高系統(tǒng)可靠性，PLC的輸入輸出信號(hào)均采用一定的信號(hào)隔離方式:輸入信號(hào)，開關(guān)量信號(hào)通過繼電器隔離分配，電平信號(hào)通過信號(hào)分配板隔離分配。表41 輸入點(diǎn)地址編碼名 稱地址編碼名 稱地址編碼電機(jī)A軸編碼器（速度）X0半自動(dòng)X24電機(jī)B軸編碼器（速度）X1主系統(tǒng)X25電機(jī)B軸編碼器（深度）X2備系統(tǒng)X26輥筒編碼器（速度）X3人員X27深指編碼器（速度）X4材料X30心跳脈沖輸入X10調(diào)繩X31驗(yàn)繩X11正常X32KP開關(guān)X12調(diào)閥X33維修X13G1X34應(yīng)急X14G2X35上過卷X15G3X36無過卷X16G4X37下過卷X17調(diào)繩控制開關(guān)通X401KT轉(zhuǎn)換開關(guān)X20調(diào)繩控制開關(guān)斷X412KT轉(zhuǎn)換開關(guān)X21故障復(fù)位X42手動(dòng)X22半自動(dòng)運(yùn)行X43自動(dòng)X23深度清零X44語音復(fù)位X45深指上井口開關(guān)X63急停X46深指下井口開關(guān)X64備用X47井筒上過卷X65三倍靜力矩試驗(yàn)按鈕X50井筒下過卷X66主令零位停車X51井筒上終端X67主令上升X52井筒下終端X70主令下降X53井筒上減速點(diǎn)X71緊閘開關(guān)X54井筒下減速點(diǎn)X72松閘開關(guān)X55井筒上井口開關(guān)X73深指上過卷X56井筒下井口開關(guān)X74深指下過卷X57井筒上校正開關(guān)X75深指上終端X60井筒下校正開關(guān)X76深指下終端X61閘瓦開關(guān)X77深指減速點(diǎn)X62FX2NB1系列PLC的控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)及地址編號(hào)如表42所示。表45 輸出點(diǎn)地址編碼名 稱地址編碼名 稱地址編碼電磁閥中繼G3Y0檢繩故障Y21電磁閥中繼G4Y1深指失效指示Y22電磁閥中繼G5Y2制動(dòng)油過壓指示Y23電磁閥中繼G6Y3等速段超速指示Y24語音報(bào)警1Y4減速段超速指示Y25語音報(bào)警2Y5爬行段超速指示Y26語音報(bào)警3Y6閘瓦磨損指示Y27軟安全回路中繼Y7離合器打開Y30減速點(diǎn)打鈴Y10離合器合上Y31電機(jī)風(fēng)機(jī)運(yùn)行輸出Y11變頻正轉(zhuǎn)輸出中繼Y40PLC監(jiān)視輸出Y12變頻反轉(zhuǎn)輸出中繼Y41主允許一次提升輸出Y13變頻預(yù)留Y42制動(dòng)泵運(yùn)行輸出Y14變頻多段速1Y43潤(rùn)滑泵運(yùn)行輸出Y15變頻多段速2Y44閘控輸出Y16變頻多段速3Y45一次提升故障指示Y20 PLC接線圖第5章 PLC控制程序設(shè)計(jì) PLC軟件概述及提升機(jī)PLC控制要求三菱PLC的編程軟件有幾種，在此用到的是Gxdeveloper，是一款可兼容三菱各種型號(hào)PLC的編程軟件，有離線仿真功能。3) 梯形圖、指令表、或者是SFC(時(shí)序功能圖)進(jìn)行編程。另一種是給定速度為行程的函數(shù)，v=f(s)。2) 提升機(jī)行程(PLC)控制方式通過井筒開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)提升行程。PLC軟件的主要功能是對(duì)提升機(jī)的啟動(dòng)、加速、減速、停車等過程控制、信號(hào)采集、邏輯處理。如圖51所示。故障時(shí)，通過對(duì)液壓站電磁閥的控制，實(shí)施一二級(jí)安全制動(dòng)。圖52 控制子程序流程圖2) 深度、速度檢測(cè)子程序速度檢測(cè)采用光電旋轉(zhuǎn)編碼器雙線輸入。以上任一故障發(fā)生均會(huì)斷開安全回路實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。程序中設(shè)置各種運(yùn)行方式下的速度保護(hù)包絡(luò)線，對(duì)各種情況的超速全程監(jiān)控，任何超速均會(huì)斷開安全回路，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。松繩保護(hù)，程序不斷監(jiān)測(cè)松繩開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)松繩故障時(shí)，斷開安全回路，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。開車前出現(xiàn)這類故障，則不允許再開車。PLC還完成各種保護(hù)監(jiān)視功能。圖53 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。同時(shí)斷開繼電器K1回路，形成下降閉鎖；當(dāng)按下上升按鈕時(shí)，K2吸合，斷開K1回路，形成上升閉鎖。正常工作狀態(tài)，為變頻調(diào)速運(yùn)行。這樣便于檢修和故障排除。必要時(shí)可采用帶有屏蔽層的輸入和輸出信號(hào)電纜。(4) 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用引至PLC柜的電纜要盡量遠(yuǎn)離那些會(huì)產(chǎn)生電磁干擾的裝置。盡量縮短模擬量I/O信號(hào)線的長(zhǎng)度，并采用雙芯屏蔽線作為信號(hào)線。對(duì)本文在礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)研究中，采用變頻器和可編程序控制器相結(jié)合的方法，取得了一定的成果，通過對(duì)已改造的提升機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)研以及相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀可以看出PLC控制的變頻調(diào)速提升機(jī)有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)方案的同時(shí)還發(fā)現(xiàn)很多的不足。需要不斷關(guān)注相關(guān)的電力電子、變頻器、PLC等領(lǐng)域的新技術(shù)、新發(fā)展，選擇更先進(jìn)的、使用方便、工作可靠，并且性價(jià)比更高的元器件。這次實(shí)踐，讓我覺得獲益匪淺，對(duì)我的課題有很大幫助。通過這次設(shè)計(jì)我明白了團(tuán)結(jié)互助的重要性。 2629[11] 張曉坤． 可編程控制器原理及應(yīng)用．西北工業(yè)大學(xué)出版社， 1998 [12] 黃立培，張學(xué)編著．變頻器應(yīng)用技術(shù)及電動(dòng)機(jī)調(diào)速．人民郵電出版社，1998 [13] 周定頤．電機(jī)及電力拖動(dòng)．機(jī)械工業(yè)出版社，1996 [14] 盧燕著．礦井提升機(jī)電力拖動(dòng)與控制．冶金工業(yè)出版社2001[15] 林育茲．可編程序控制器原理及邏輯控制．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[16] 曹大鵬． 礦井提升機(jī)交—直—交可逆調(diào)速系統(tǒng)的研究．安徽理工大學(xué)， 2006年[17] 張平． 礦山副井提升機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用．山東科技大學(xué)， 2006年[18] 王宏斌,劉亞軍,李雷軍． 礦井提升機(jī)行程控制的研究和實(shí)現(xiàn)．第十四屆全國煤礦自動(dòng)化學(xué)術(shù)年會(huì)暨中國煤炭學(xué)會(huì)自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集．2004年附　錄PLC接線圖外文資料翻譯Motor type1. The Power Supply Category:Motor power supply according to the different work can be divided into DC motor and AC motor. AC Motor is also divided into the threephase singlephase motors and motor.2. according to the structure and working principle of classification: Structure and working principle of electric motors can be divided into direct current motor, asynchronous motor and synchronous motor. Synchronous motor can be divided into permanent magnet synchronous motors, reluctance synchronous motors and hysteresis synchronous motor can be divided into induction motor and AC mutator motor. Divided into threephase inductio