【正文】 （4）采用編碼器、接近開關(guān)等準(zhǔn)確檢測(cè)提升容器的位置和速度；采用液壓站和盤形制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的工作制動(dòng)和安全制動(dòng)。如何對(duì)工程運(yùn)行流程實(shí)施有效控制：MCGS開辟了專用的“運(yùn)行策略”窗口，建立用戶運(yùn)行策略。每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序獨(dú)占一個(gè)線程，達(dá)到互不干擾的目的。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程和工程所需要的信息報(bào)表以及打印結(jié)果等全部組態(tài)工作，生成組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，與運(yùn)行環(huán)境一起構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)。若不正常，系統(tǒng)則自動(dòng)投入電氣制動(dòng)，使提升機(jī)不會(huì)出現(xiàn)高速逼車現(xiàn)象，將車安全地停放至井底平臺(tái)。利用高速計(jì)數(shù)器C251對(duì)編碼器信號(hào)計(jì)數(shù)，提升初次使用時(shí)先手動(dòng)低速運(yùn)行一個(gè)循環(huán),從而得出滿行程時(shí)高速計(jì)數(shù)器C251的當(dāng)前值,即滿行程對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)。PLC軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)提升機(jī)工藝和控制要求，將控制過(guò)程和任務(wù)分解為多個(gè)子過(guò)程和子任務(wù)，再對(duì)各個(gè)子過(guò)程和子任務(wù)進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)、功能說(shuō)明，形成一個(gè)模塊化的程序結(jié)構(gòu)。調(diào)繩功能：當(dāng)提升絞車需要調(diào)繩時(shí)，打到“離開”按鈕時(shí)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)、電磁閥G8通電，調(diào)整可調(diào)閘手柄，使系統(tǒng)壓力上升，將離合器打開；打到“調(diào)繩”按鈕，此時(shí)電磁閥GGG7通電，調(diào)整可調(diào)閘手柄，系統(tǒng)壓力上升，固定卷筒的閘打開，可動(dòng)車進(jìn)行調(diào)繩；調(diào)繩完畢，打到“合上”按鈕，此時(shí)電磁閥G9通電，其余電磁閥斷電，離合器復(fù)位合上。當(dāng)提升機(jī)停車時(shí)，操作人員拉回可調(diào)閘手柄，提升電控系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)減小的電壓值，使系統(tǒng)油壓減小，完全拉回手柄，PLC控制電磁閥GG7斷電，系統(tǒng)油壓降為零，制動(dòng)住提升機(jī)，等待下一次提升。液壓站主要用于控制盤形制動(dòng)器，其主要作用是：①可以為盤形制動(dòng)器提供不同油壓值的壓力油，以獲得不同的制動(dòng)力矩。需要啟動(dòng)命令在數(shù)字輸入并且保持常ON才能進(jìn)行自動(dòng)再啟動(dòng)。需要輸出的物理量可以通過(guò)P0771 設(shè)置。如表42所示。固定頻率15個(gè)，可編程跳轉(zhuǎn)頻率4 個(gè)，可編程脈沖寬度調(diào)制 (PWM)頻率 kW 75kW90 kW 200 kW4kHz(標(biāo)準(zhǔn)配置)；16kHz(230V， )2kHz 至 16kHz ( 每級(jí)調(diào)整 2kHz)2kHz (VT運(yùn)行方式下的標(biāo)準(zhǔn)配置)；4kHz(CT運(yùn)行方式下的標(biāo)準(zhǔn)配置)2kHz 至 8 kHz ( 每級(jí)調(diào)整 2 kHz)設(shè)定值的分辨率 數(shù)字輸入 串行通訊輸入10 位二進(jìn)制模擬輸入數(shù)字輸入6個(gè)，可編程(帶電位隔離)，可切換為高電平/低電平有效 (PNP/NPN 線路)模擬輸入2個(gè)可編程的模擬輸入?0V 至 10V，0mA 至 20mA 和 10V 至 +10V(AIN1)?0V 至 10V 和 0mA 至 20mA (AIN2)?兩個(gè)模擬輸入可以作為第 7 和第 8 個(gè)數(shù)字輸入使用繼電器輸出3個(gè)可編程30V DC/5A (電阻性負(fù)載),250V AC/2A(電感性負(fù)載)模擬輸出2個(gè)，可編程 (0 至 20mA)串行接口RS485，可選RS232電動(dòng)機(jī)電纜的長(zhǎng)度 ①不帶輸出電抗器②帶有輸出電抗器90kW250kW③不帶輸出電抗器④帶有輸出電抗器①最長(zhǎng)50m(帶屏蔽的)，最長(zhǎng)100m(不帶屏蔽的)②最長(zhǎng) 200m( 帶屏蔽的)，最長(zhǎng)300m(不帶屏蔽的)③最長(zhǎng)100m(帶屏蔽的)，最長(zhǎng)150m(不帶屏蔽的)④正在準(zhǔn)備中 制動(dòng)帶直流注入制動(dòng)的電阻制動(dòng)，復(fù)合制動(dòng)，集成的制動(dòng)斬波器 ( 集成的制動(dòng)斬波器僅限功率為 的變頻器)過(guò)載能力恒轉(zhuǎn)矩 (CT): kW 45kW 90kW 200kW (即150%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間60s ， x額定輸出電流(即200%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間3s，間隔周期時(shí)間300s x額定輸出電流(即136%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間57s， x 額定輸出電流(即160%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間3s，間隔周期時(shí)間300s過(guò)載能力 變轉(zhuǎn)矩 (VT) 90 kW 110 kW 250kW x額定輸出電流(即140%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間3s，間隔周期時(shí)間 (即110%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間60s，間隔周期時(shí)間300s(即150%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間1s ，(即 110%過(guò)載)，持續(xù)時(shí)間59s，間隔周期時(shí)間 300s保護(hù)的特征欠電壓，過(guò)電壓，過(guò)負(fù)載，接地，短路，電機(jī)失步保護(hù)，電動(dòng)機(jī)鎖定，電動(dòng)機(jī)過(guò)溫，變頻器過(guò)溫，參數(shù) PIN 保護(hù)圖42 變頻器的外圍電路設(shè)計(jì)通常一臺(tái)新的MM440變頻器一般經(jīng)過(guò)如下三個(gè)步驟進(jìn)行調(diào)試:參數(shù)復(fù)位，是將變頻器參數(shù)恢復(fù)到出廠狀態(tài)下的默認(rèn)值的操作。MICROMASTER 440變頻器適用于各種變速驅(qū)動(dòng)裝置。與U/F控制相比，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)。交流調(diào)速系統(tǒng)的控制量最基本上是轉(zhuǎn)矩、速度、位置，根據(jù)不同的用途適當(dāng)組合可構(gòu)成各種閉環(huán)系統(tǒng)。表313永磁鐵的選型永磁鐵型號(hào)動(dòng)作距離開關(guān)安裝距離（mm）配磁性開關(guān)型號(hào)TS250 250 ≤170 TCK－1 TS500 500≤350 TCK－1一般應(yīng)用只要一塊永磁鐵，在一個(gè)定點(diǎn)位置安裝一臺(tái)磁開關(guān)，使用多個(gè)開關(guān)可以得到準(zhǔn)確的多點(diǎn)位置信號(hào)。產(chǎn)品有通用型和防爆型兩類，適用于各種礦井。用于多繩和單繩提升機(jī)作磁性井筒開關(guān)，也適用于其他機(jī)械設(shè)備作磁性接近開關(guān)。各顏色含義如表310所示。連續(xù)工作壽命≥30000H。S7300為模擬量模塊保留了專用的地址區(qū)域，字節(jié)地址范圍為IB256—767。20mA是為11為+符號(hào)位，其余為12位70—60℃工作極限電壓177。10V/100kΩ12電流輸入量程/輸入阻抗177。本設(shè)計(jì)選用SIMATIC（西門子）S7300 PLC。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。它面向控制過(guò)程、面向用戶、適應(yīng)工業(yè)環(huán)境、操作方便、可靠性高，成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大支柱（PLC、機(jī)器人和CAD/CAM）之一。控制系統(tǒng)工作原理：當(dāng)操作人員聽(tīng)到提升請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕，PLC控制將380V動(dòng)力電源接入變頻器。因此必須在系統(tǒng)里加入制動(dòng)器，避免產(chǎn)生“蠕動(dòng)”現(xiàn)象，從而保證運(yùn)輸?shù)娜撕臀锪系陌踩?。?）體積小，重量輕，能耗低 方案二和方案三的控制系統(tǒng)都比較安全、可靠，且能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。尤其在通信方面, 采用了數(shù)字通信技術(shù), 只需兩對(duì)普通電纜, 且信號(hào)種類和數(shù)量不受限制, 提高了信號(hào)傳輸?shù)目煽啃院挽`活性, 功能靈活多樣, 擴(kuò)展方便。(2) 信號(hào)之間、信號(hào)系統(tǒng)與提升機(jī)電控系統(tǒng)之間沒(méi)有聯(lián)鎖,井口總信號(hào)工和司機(jī)的操作不受制約,很容易因誤操作而引發(fā)事故。變頻器接受主控臺(tái)轉(zhuǎn)速給定信號(hào)，按照預(yù)先設(shè)定的加速時(shí)間逐步提高運(yùn)行頻率，滾筒轉(zhuǎn)速逐步提高。減速按照速度圖要求進(jìn)行，由裝在井筒內(nèi)的位置開關(guān)動(dòng)作發(fā)出信號(hào)，PLC 再根據(jù)與電動(dòng)機(jī)同軸運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)出的脈沖數(shù)進(jìn)行比較發(fā)出指令，增大勵(lì)磁電流If，使下放速度在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)降低。主控系統(tǒng)主要是指完成提升機(jī)加速、等速、減速、爬行到停車整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的開關(guān)量邏輯控制及其必要的保護(hù)并與其他子系統(tǒng)交換信號(hào)共同完成對(duì)提升機(jī)整機(jī)有效控制的系統(tǒng)；輔控系統(tǒng)是指各路供電電源、控制回路的接口以及輔機(jī)系統(tǒng)的控制等部分；調(diào)速系統(tǒng)是指根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)最終對(duì)提升機(jī)的主拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟停、加速、減速、穩(wěn)速運(yùn)行控制的系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)是指對(duì)電控系統(tǒng)關(guān)鍵部件，包括提升信號(hào)系統(tǒng)工作情況、提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中關(guān)鍵參數(shù)、參量的曲線、以及司機(jī)操作的正確性進(jìn)行監(jiān)控和顯示，并進(jìn)行必要的記錄以備系統(tǒng)的查閱之需；操作臺(tái)是電控系統(tǒng)的人機(jī)界面，擔(dān)負(fù)著對(duì)提升機(jī)進(jìn)行集中控制、監(jiān)視、參量信號(hào)顯示的重任。采用先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)提升機(jī)多段速穩(wěn)定運(yùn)行；采用編碼器、接近開關(guān)等準(zhǔn)確檢測(cè)提升容器的位置和速度；采用液壓站和盤形制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的工作制動(dòng)和安全制動(dòng)；采用先進(jìn)的上位機(jī)監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而保證提升機(jī)可靠安全地運(yùn)行。目前，國(guó)外己達(dá)到相當(dāng)成熟的階段，使整個(gè)拖動(dòng)控制產(chǎn)生一次重大的變革。上述問(wèn)題使提升機(jī)運(yùn)行的可靠性和安全性不能得到有效的保障。礦井提升機(jī)安全、可靠、高效、準(zhǔn)確地運(yùn)行集中體現(xiàn)在其電氣控制系統(tǒng)中，電控系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響全礦的安全生產(chǎn)及礦工生命的安全。（4）交流繞線異步電動(dòng)機(jī)的滑環(huán)存在接觸不良問(wèn)題，容易引起設(shè)備事故。（1）晶閘管—電動(dòng)機(jī)(SCR—D)直流低速直聯(lián)拖動(dòng)系統(tǒng)其缺點(diǎn)在于：功率因數(shù)低，；無(wú)功沖擊大，高次諧波對(duì)電網(wǎng)影響大。（2）直流拖動(dòng)方式我國(guó)提升機(jī)采用直流拖動(dòng)有兩種系統(tǒng)：直流發(fā)電機(jī)—直流電動(dòng)機(jī)機(jī)組(F—D)和晶閘管—直流電動(dòng)機(jī)(SCR—D)系統(tǒng)。按提升繩的數(shù)量又分為單繩摩擦式礦井提升機(jī)和多繩摩擦式礦井提升機(jī)。(2)勻速階段t2上升時(shí)，根據(jù)負(fù)載狀況使電動(dòng)機(jī)保持電動(dòng)狀態(tài)，且速度Vm=／s。根據(jù)以上分析，F(xiàn) = f（t）的力圖如圖2－3所示：圖2－3 提升機(jī)力圖由以上分析可知，調(diào)速系統(tǒng)中變頻器受高壓電后，主控臺(tái)通過(guò)檢測(cè)變頻器的運(yùn)行信號(hào)，判斷變頻器已經(jīng)可以運(yùn)行，主控臺(tái)在自動(dòng)模式下，通過(guò)控制變頻器，實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)運(yùn)行的五段速度曲線，即啟動(dòng)加速段、勻速段、一次減速段、勻速爬行段和二次減速制動(dòng)段。 根據(jù)礦井提升機(jī)控制工藝要求，要完成任務(wù)有多種選擇方案。此信號(hào)系統(tǒng)正在被淘汰。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能?；赑LC的礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)由可編程控制器（PLC）、動(dòng)力裝置、液壓站、變頻器、旋轉(zhuǎn)編碼器、磁開關(guān)（接近開關(guān)）、減速器、操作臺(tái)和控制監(jiān)視系統(tǒng)等組成，其系統(tǒng)框圖如圖所示： 圖24 提升機(jī)總體系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)框圖中各部分功能如下：（1）動(dòng)力裝置：包括主電機(jī)、減速器、卷筒、制動(dòng)器和底座，完成人、物料的運(yùn)輸任務(wù)。提升過(guò)程采用微機(jī)主要完成如下參數(shù)的監(jiān)視：提升過(guò)程中各工況參數(shù)(如速度)監(jiān)視；各主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視；各傳感器(如位置開關(guān)、停車開關(guān))信號(hào)的監(jiān)視。操作人員通過(guò)操作臺(tái)向PLC發(fā)送控制提升機(jī)運(yùn)行的控制命令。在PLC處于運(yùn)行(RUN)狀態(tài)時(shí)，從內(nèi)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。S7300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過(guò)多種通信處理器來(lái)連接ASI總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來(lái)連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。%10基本誤差，25℃177。10V，0—20mA，177。對(duì)于數(shù)字量模塊，從0號(hào)機(jī)架的4號(hào)槽開始,每個(gè)槽位分配4B（4個(gè)字節(jié)）的地址，相當(dāng)于32個(gè)I/O點(diǎn)。絕緣電阻≥2MΩ。 24V。本設(shè)計(jì)采用TCK－1型磁開關(guān)來(lái)檢測(cè)這些信號(hào)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了高可靠技術(shù)。這種用法磁場(chǎng)源是永磁鐵，作為動(dòng)件，磁性開關(guān)作為靜件,和機(jī)械式碰撞開關(guān)作用一樣,但無(wú)機(jī)械接觸,而是靠磁場(chǎng)作用。主回路包括整流部分、直流環(huán)節(jié)、逆變環(huán)節(jié)、制動(dòng)或回饋環(huán)節(jié)等部分；控制回路主要處理變頻器的核心軟件算法、電流電壓信號(hào)檢測(cè)傳感、控制信號(hào)的輸入/輸出、電路驅(qū)動(dòng)和電路保護(hù)。然而U/F控制是一種開環(huán)的控制方式，速度動(dòng)態(tài)特性較差，電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率低，控制參數(shù)(如加/減速度等)還需要根據(jù)負(fù)載的不同來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，特別是低速時(shí)由于定子電阻和逆變器等器件開關(guān)延時(shí)的存在，系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生不穩(wěn)定現(xiàn)象。④直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)也是一種轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制方法，其克服了坐標(biāo)變換和解禍運(yùn)算的復(fù)雜性，直接對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，通過(guò)轉(zhuǎn)矩誤差、磁通控制誤差，按一定的原則選擇逆變器開關(guān)狀態(tài)，控制施加在定子端的三相電壓，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率，達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。10% 至45kW 至45kW3AC 380 至 480V177。這一部分的調(diào)試工作比較復(fù)雜，常常需要在現(xiàn)場(chǎng)多次調(diào)試。表44 開關(guān)量輸出參數(shù)設(shè)置繼電器編號(hào)對(duì)應(yīng)參數(shù)默認(rèn)值功能解釋輸出狀態(tài)繼電器1P0731故障監(jiān)控繼電器失電繼電器2P0732報(bào)警監(jiān)控繼電器得電繼電器3P0733變頻器運(yùn)行中繼電器得電③模擬量輸入功能MM440變頻器有兩路模擬量輸入，相關(guān)參數(shù)以in000 和in001 區(qū)分，可以通過(guò)P0756 分別設(shè)置每個(gè)通道屬性。本設(shè)計(jì)采用五段速即5個(gè)固定頻率，各個(gè)固定頻率的數(shù)值如表47所示?，F(xiàn)在礦井提升機(jī)的制動(dòng)裝置多為盤式閘制動(dòng)系統(tǒng)，它主要由制動(dòng)器和液壓站組成。液壓站采用可編程控制器（PLC）控制，其工作原理根據(jù)液壓站動(dòng)作過(guò)程進(jìn)行編程，電磁閥的動(dòng)作狀態(tài)如表411所示。GGG4經(jīng)可編程控制器（PLC）延時(shí)一定時(shí)間后斷電，所有制動(dòng)器全部施閘，使提升機(jī)停車，這是第二級(jí)制動(dòng)。主要技術(shù)參數(shù)：最大工作油壓 MPa油泵最大供油量 14 L/min一級(jí)制動(dòng)油壓值 0～5 MPa二級(jí)制動(dòng)延時(shí)時(shí)間 0～10 s工作溫度 15～65 176。利用高速計(jì)數(shù)器C252和C253對(duì)旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)計(jì)數(shù)，其中高速計(jì)數(shù)器C252記錄編碼器A相信號(hào)用于行程速度監(jiān)測(cè)與顯示，高速計(jì)數(shù)器C253記錄編碼器B相信號(hào)用于行程速度保護(hù)。開車前出現(xiàn)這類故障，則不允許再開車。輕重故障自診斷，深度、速度、壓力等實(shí)時(shí)顯示，提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程各類關(guān)鍵