【正文】 ⑦ 采用標準化軟件程序可以提高運行的可靠性，故障診斷軟件定期的檢測外界環(huán)境，以便及時 進行處理。 ③ 所有機柜、操作臺等均需保護接地，臺柜內需有獨立的 PLC 直流地、機殼安全地、電纜屏蔽地接地端子，與結構內部未接地電路板在電氣上隔離。 控制系統(tǒng)的梯形圖 如圖 44 所示： 26 27 28 29 圖 44 系統(tǒng)梯形圖 調試過程 1． 先將程序傳入 PLC 中，連接外部連線和按鍵以及各個狀態(tài)指示燈。此時 FWD 與CM 相連，電機正轉上提 煤車。 I 0 . 0I 1 . 0I 0 . 2 I 2 . 02 3451Q 0 . 0 圖 43 梯形圖簡圖 系統(tǒng)梯形圖 由于控制工藝比較復雜，本程序采用主子程序模塊化順序結構進行編程，程序中的內存地址可分成 :參數設定、上位機顯示、故障存儲、運行數據存儲、中間量這五部分，系統(tǒng)各種子程序均由主循環(huán)程序調用執(zhí) 行，按事先輸入的控制程序實現自動控制，系統(tǒng)編程靈活，修改程序方便，僅需修改子程序梯形圖程序就可改變控制功能，便于現場維護管理，使提升機運行安全性和可靠性得到了大幅度提高。當有故障出現時可轉到相應的故障處理模塊進行故障處理，并通過報警回路報警或安全回路實現抱閘停車保護。這時重載箕斗已接近井口，空箕斗接近裝載點，提升容器以加速度 a4 運行， a4 一般不大于 178。 圖 41 箕斗 提升速度圖 （ 1） t1 段：初加速階段。 的輸入端 、 為提升機上升、下降開關控制端； 、 、 為提升機的過卷、松繩、過載控制端。 聲光報警回路：變頻器報警輸出的動斷（常閉）觸點 30B30C 串聯在 KM1 的線圈電路內，當變頻器因故障不能正常工作時，報警輸出的常閉觸點動作，使 KM1 線圈失電，將變頻器與電源斷開，進行安全保護。 PLC 與變頻器的外圍接線圖如圖 32 所示， PLC 的 端接電機啟動按鈕 SB1， 端接電機停止按鈕 SB2，再 使用 PLC 的一個模擬量輸出點作為使電機正轉啟動的輸出信號，接到 MM420 變頻器的 AIN1+， AIN1端子上。 變頻器各端 子說明 分布如圖 25 所示。調壓調速既非恒轉矩調速，也非恒功率調速，比較適合于 大型 類的負載。 2. MM440 變頻調速的原理 異步電動機定子對稱的三相繞組中通入對稱的三相交流電，在電機氣隙內會產生一個旋轉磁場，其旋轉速度為同步轉速： pf160n0? (2－ 1) 式中 f1定子繞組電源頻率； P電機磁極對數。對于變頻器的應用，必須首先熟練對變頻器的面板操作，以及根據實際應用，對變頻器的各種功能參數進行設置 MM420 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 3． 通用變頻器的控制技術性能達到了直流電機調速水平。 PLC 的功能擴展也極 為方便，硬件配置相當靈活 ,根據控制要求的改變，可以隨時變動特殊功能單元的種類和個數，再相應的修改用戶程序就可以達到變換和增加控制功能的目的。 (2)可靠性高，抗干擾能力強 繼電器控制系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點的抖動以及觸點電弧等現象是不可避免的，大大降低了系統(tǒng)的可靠性。為了使 PLC 的輸出及時地響應各種輸入信號，初始化后 PLC 要反復不停地分段處理各種不同的任務，這種周而復始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。 PLC 控制系統(tǒng)為模塊結構，維護更換方便，并可顯示故障類型。系統(tǒng)框圖中用旋轉編碼器來測試電機的轉速?；?PLC 的礦井提升變頻調速控制系統(tǒng)圖如圖 15 所示。在存儲程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要通過改變控制器內部的接線 (即硬件 )，而只需通過編程器改變程序存儲器中某些語句的內容。 在變頻調速技術中矢量控制和直接轉矩控制都能滿足提升機恒轉矩負載這一特征，所以在提升機調速系統(tǒng)中這兩種調速方案將是重要發(fā) 6 展方向 。 輸 入 設 備按 鈕 、 限 位 開 關 、 操 作 手 柄繼 電 器 控 制 線 路有 繼 電 器 和 連 接 線 路 組 成輸 出 設 備繼 電 器 和 電 磁 閥被 控 制 的 機 械 設 備 或 生 產 過 程 圖 13 繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng)框圖 而這種控制方式還存在著很多的問題： （ 1）使用大量繼電器、接觸器及其它分立電子元件使系統(tǒng)體積大、運行噪聲大。 PLC 變頻調速是一種理想的高效率、高性能的調速方法， 從調速的本質來看，不同的調速方式無非 是改變交流電動機的同步轉速或不改變同步轉速兩種。重車上行時，電機的電磁轉矩必須克服負載阻轉矩，起動時還要克服一定的靜摩擦力矩，電機處于電動工作狀態(tài)，且工作于第一象限，在重車減速時，雖然重車在斜井面上有一向下的分力，但重車的減速時間較短，電機仍會處于再生狀態(tài)，工作于第二 象限。有單繩和多繩兩種系列，大都采用改變轉差率 s 的調速方法，在調速中產生大量的轉差功 率，使大量電能消耗在轉子附加電阻上，導致調速的經濟性變差。 1981 年第一臺用同步機懸臂傳動的提升機在德國 Monopol 礦問世， 1988 年由 MAVGHH 和西門子合作制造的機電一體的提升機 (習慣稱為內裝電機式 )在德國 Romberg 礦誕生了，這是世界上第一臺機械和電氣融合成一體 的同步電機傳動提升機。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濟效益。 多 年來，礦井提升機及其拖運、安全保護系統(tǒng)等設備的技術水平和安全水平一直是困擾煤炭安全生產和效益提高的重要因素。適應范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。 編 制 設計 B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 了勞動生產率。因此對礦井提升機控制系統(tǒng)進行研究具有現實意義，也是國內外相關行業(yè)專家學者的一個研究課題。 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。 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。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?？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 ,積累了大量的經驗 ,取得了很大的成績。 提升機經過變頻調速改造后，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。 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的，這樣的控制系統(tǒng)稱為接線程序控制系統(tǒng)。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、現場總線和工業(yè)自動化技術來控制，按照結構標準化、產品系列化、性能現代化、體積小型化的原則，研制生產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)。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。 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。提升過程采用微機主要完成如下參數的監(jiān)視：提升過程中各工況參數 (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。 PLC 技術的邏輯控制功能通過軟件編程來實現，柔性強，控制功能多，控制線路大大簡化。而 S7200 系列的產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。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。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。 變頻器的選擇 從 80 年代初通用變頻器問世以來，經過近 20 年，通用變頻器更新換代了五次。 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 。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。 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。 表 21 變頻器的快速調試 序號 參數號 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）設置參數前先將變頻器參數復位為工廠的缺省設定值： ①設定 P0010=30， ②設定 P0970=1。 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。為了保護報警輸出的觸點，在接觸器的線圈兩端，并聯阻容吸收電路（即RC 震蕩電路）。為此，變頻器調速時應設置能耗制動和直流制動功能。其中提升速度隨時間 變化的曲線稱為提升速度圖。 （ 3） t3 段：等速階段。 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。 4. 不包含觸點的分支應放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于