【正文】 增加其CPU循環(huán)周期。上升時,電動機保持電動狀態(tài),重車提升機以額定運行速度穩(wěn)定運行。在軟件編程中，對勻加速段、勻減速段采用查表法，其它各段速度勻按距離給出，計算公式如前。主程序完成系統(tǒng)初始化、自檢、故障診斷、調(diào)速系統(tǒng)控制等工作。如果當(dāng)前提升機處于停車狀態(tài)，則不允許開車并跳閘；如果當(dāng)前提升機處于運行狀態(tài)，而且故障點位于減速點之前，則首先選擇跳閘，再對提升機實施恒減速制動；如果故障點位于減速點之后，則電氣跳閘后施以二級制動；如果故障點位于減速點之后且靠近井口，已經(jīng)來不及進行二級制動，則系統(tǒng)立即實施緊急制動。借助于現(xiàn)已成熟的變頻調(diào)速技術(shù)，并嘗試將可編程控制器（PLC）強大的控制功能與變頻技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于礦山提升機電控系統(tǒng)中，以求能夠改善礦山提升機電控系統(tǒng)性能。另外變頻器外接電路能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器故障報警及提升機能耗制動控制。變頻調(diào)速單元采用森蘭SB61系列SB61G110KW通用變頻器。礦井提升是一個對安全性、可靠性要求極高的環(huán)境，其電控系統(tǒng)的設(shè)計涉及到方方面面的問題，只有進行妥善處理，生命財產(chǎn)安全才能得到更大的保障。對于較重故障，如果當(dāng)前提升機處于停車狀態(tài)，則不允許開車；如果當(dāng)前提升機處于運行狀態(tài)，則依靠傳動控制系統(tǒng)實現(xiàn)電氣制動，使提升機以正常的減速度減速、停車、抱閘。顯然，隨著提升物料的重量不同，要求電動機的拖動力矩不同，且在一個提升循環(huán)中，在不同階段電動機的拖動力矩的極性也在變化，礦井提升機要求電力拖動系統(tǒng)能滿足四象限運行的條件。（5）第五階段t0～t20：到達停車位置時，變頻器立即停車，重車減速到零，制動系統(tǒng)閘制動。重車從井底開始上行，重車起動后，開始持續(xù)加速達到變頻器的設(shè)定頻率f2，在此期間提升機的速度逐漸加快。礦井提升機速度給定曲線的優(yōu)劣對其性能的好壞有著重要影響，應(yīng)用上述理想S形速度給定曲線可極大地改善礦井提升機運行特性，延長其使用壽命。（3）defg為箕斗從額定速度v1減速到爬行速度v4以d點為起始0點，包括de段（0 t≤t1′）、ef（t1′t≤t2′）段和fg（t2′t≤t3′）段，其計算方法同第一段，理想S形速度曲線數(shù)學(xué)模型為：上述各式有關(guān)常數(shù)與確定的額定運行速度v爬行速度v最大加速度a1和最大加加速度ρ1之間關(guān)系為：（4）gh為提升機以額定速度v4作勻速爬行段。 圖4—1礦井提升機箕斗5類運行曲線（2）礦井提升機速度給定方式礦井提升機的實際速度運行曲線是由其控制部分的給定速度曲線決定。第4章 提升機調(diào)速控制系統(tǒng)軟件實現(xiàn)軟件控制是提升機調(diào)速控制的靈魂。變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進行恒加速變頻調(diào)速啟動，恒減速變頻調(diào)速停車及行程變頻調(diào)速運行等。傳輸線路采用帶有絕緣護套的金屬屏蔽層進行屏蔽，通過屏蔽層接地可以使導(dǎo)線與導(dǎo)線之間的耦合趨近于零，大大降低了線與線之間的分布電容所引起的電容性耦合噪聲。式中：Xm為電機的激磁阻抗傳輸線路處理正確選用合適的電抗器與變頻器配套使用，提高了變頻器系統(tǒng)的可靠性、運行性能和效率，延長了變頻器和電動機的壽命。將變頻器安裝在封閉的開關(guān)柜內(nèi)，既可以防止電磁輻射的污染，也可以屏蔽外來干擾，但是附加投資較高，散熱性能變差，一般用于戶外或粉塵污染嚴(yán)重等較為惡劣場所。目前市場上出售的變頻器輸出電流中含有多種諧波，是強電磁干擾源。在一些特殊場合，也可以通過發(fā)出警報或使電動機自動減載來實現(xiàn)保護?？諝鈹嗦菲骺梢杂脕眍l繁地起動電動機．并對電動機實現(xiàn)保護，由于有良好完備的滅弧裝置，操作速度也由彈簧機構(gòu)執(zhí)行，迅速可靠。同時，計數(shù)值也能夠經(jīng)過計算得出目前礦車所在的位置及提升機運行速度。（1） 計數(shù)脈沖的計算OMRON系列編碼器E6C2CWZ6C型允許脈沖輸入最大頻率為100KHZ，記為fD ，選擇提升機最大允許速度Vmax=7m/s，本系統(tǒng)中所選電機轉(zhuǎn)速為n=750r/min。(4)當(dāng)提升過程中發(fā)生潤滑油壓力過高、過低，潤滑油濾油器或液壓站濾油器堵塞或油溫高時，監(jiān)視屏上有相應(yīng)的故障信息顯示，點亮相應(yīng)信息燈，告知操作員可以完成本次提升工作，當(dāng)故障解除后才允許司機進行下一次提升工作。變頻器接入調(diào)速回路，并接受操作臺控制信號及PLC反饋信號，進行調(diào)速控制。其動作過程如：當(dāng)要下放礦車或送工人到井下時，按下下降按鈕，繼電器K2吸合，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。主令操作控制，對系統(tǒng)進行管理，實現(xiàn)提升機與操作臺之間的指令傳遞，向提升系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，并改變相應(yīng)電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，使提升機按照預(yù)定的力圖和速度圖安全運行，運行方式可分為啟動、等速運行、減速、爬行、停車。預(yù)置起始頻率fDB的主要依據(jù)是負載對制動時間的要求，要求制動時間越短，則起始頻率fDB應(yīng)越高。（一） 直流制動原理：所謂直流制動，就是向電動機的定子繞組內(nèi)通入直流電流，使異步電動機處于能耗制動狀態(tài)。例如超重機械中，吊鉤的下降過程就是。因此，當(dāng)直流電壓超過一定值時，就要求提供一條放電回路，將再生的電能消耗掉。一、能耗制動電路的作用在變頻調(diào)速系統(tǒng)中，電動機的降速和停機，是通過逐漸減小頻率來實現(xiàn)的。其標(biāo)稱參數(shù)如表3—2所示：表3—2森蘭SB61G110KW通用型變頻器的參數(shù) 變頻器可以輸出頻率可調(diào)的交流電源，另外在變頻器的外圍加設(shè)有聲光報警輸出口及制動單元，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器故障報警器和安全制動，更有效的對控制系統(tǒng)進行安全保護，外部電路連接如圖3—3所示。本調(diào)速系統(tǒng)所選電動機為：QABP系列三相異步變頻調(diào)速電動機。變頻電動機的電磁設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和絕緣系統(tǒng)設(shè)計既考慮了對變頻器電源供電和寬范圍變頻調(diào)速的適應(yīng)能力，又體現(xiàn)了冶金及起重專用三相異步電動機過載能力大、機械強度高的特點。為操作人員分析故障、判斷故障和處理提供依據(jù)?？刂票O(jiān)視系統(tǒng)：是操作人員和控制系統(tǒng)及運輸系統(tǒng)之間的橋梁，它可以在線監(jiān)測提升機運輸系統(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)。此方案能夠很好解決傳統(tǒng)交流繞線式電機串電阻調(diào)速系統(tǒng)的缺點，變頻調(diào)速是通過改變定子供電頻率來達到電機調(diào)速的目的，無論轉(zhuǎn)速高低，其機械特性基本上與自然機械特性平行，能夠滿足提升機特殊工作環(huán)境的要求且有著明顯的節(jié)電效果；采用PLC對提升系統(tǒng)進行保護和監(jiān)控，使系統(tǒng)更加安全可靠。主要優(yōu)點包括：（1）可以從零轉(zhuǎn)速起進行速度控制，即在低轉(zhuǎn)速下亦能可靠運行，調(diào)速范圍很寬廣，可達100:1或1000:1；(2)可以對轉(zhuǎn)矩實行精確控制；(3)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度快；(4)電動機的加速度特性好。mi與ti相互垂直，而且分別可調(diào)、可控，當(dāng)mi保持恒定不變，控制ti即可很方便地控制電動機的轉(zhuǎn)矩。在實際應(yīng)用中還有一些非智能控制方式在變頻器的控制中得以實現(xiàn)，例如自適應(yīng)控制、最優(yōu)控制、差頻控制、環(huán)流控制、頻率控制等。但信息簡單的模糊處理導(dǎo)致系統(tǒng)的控制精度降低和動態(tài)品質(zhì)變差，若要提高精度，則必然增加量化級數(shù)，從而導(dǎo)致規(guī)則搜索范圍擴大，降低決策速度，甚至不能實時控制。如果要求提升機低速運行，則需在轉(zhuǎn)子回路串較大電阻。電刷是直流電動機的一個重要部件，但在實際應(yīng)用中，電刷磨損嚴(yán)重，且在負載工作條件下，出現(xiàn)打火現(xiàn)象，甚至形成環(huán)火，極易造成電樞兩極短路，危及整個系統(tǒng)的安全。b、轉(zhuǎn)子電路串電阻調(diào)速方法繞線式異步電動機轉(zhuǎn)子串入附加電阻，使電動機的轉(zhuǎn)差率加大，電動機在較低的轉(zhuǎn)速下運行。下面分別介紹。從調(diào)速的本質(zhì)來看，不同的調(diào)速方式無非是改變交流電動機的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)速兩種。VM系統(tǒng)（晶閘管—電動機調(diào)速系統(tǒng)）此系統(tǒng)中，電源是靜止裝置，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)器GT的控制電壓來移動觸發(fā)脈沖的相位，而改變晶閘管可控整流器的控制角α，從而改變可控整流器輸出電壓的極性和大小，實現(xiàn)直流電動機M的平滑調(diào)速。斜井提升機的機械傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2—1所示：礦井提升機電力拖動部分有兩種調(diào)速控制方式：直流調(diào)速和交流調(diào)速。(1)提升機工作原理: 煤車廂與火車的運貨車廂類似，只不過高度和體積小一些。安全回路應(yīng)具有雙重冗余功能。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。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。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]。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。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。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)進行存儲、保留或打印輸出。采用微機控制，可通過采集各種傳感信號，如轉(zhuǎn)角脈沖變換、鋼絲繩打滑、滾筒及鋼絲繩磨損等。傳統(tǒng)交流電控系統(tǒng)可靠性差的另一原因是安全保護、閉鎖及監(jiān)測系統(tǒng)不完善，均為單線系統(tǒng)，且與控制系統(tǒng)相混聯(lián)，多數(shù)共用一套線路，互相影響。在煤礦生產(chǎn)中，礦井提升機起著非常重要的作用，它是礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。其中多半為電動機—發(fā)電機組(FD機組)供電，采用晶閘管整流傳動(SCRD)的只占一部分。國外從70年代開始，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。如SIEMENS,ABB,AEG等公司己采用32位微機來構(gòu)成行程給定器。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。雖然礦井提升系統(tǒng)本身有一些安全保護措施，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)有保護未能達到預(yù)期的效果，致使提升系統(tǒng)的事故至今仍未能消除。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)。本文介紹變頻器在提升機調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。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。在實際中經(jīng)常采用的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速因其為有級調(diào)速，調(diào)速不連續(xù)，且對電網(wǎng)沖擊大。在完成以上設(shè)計內(nèi)容時，此調(diào)速控制系統(tǒng)才能成為一個有機的整體，才能安全可靠的工作，并達到預(yù)期的控制效果。礦井提升的整個過程可以分為五個階段加速階段、等速階段、減速階段、爬行階段、停車抱閘階段。GM系統(tǒng)（發(fā)電機—電動機調(diào)速系統(tǒng)）此系統(tǒng)中，電源是旋轉(zhuǎn)裝置，由旋轉(zhuǎn)電機即直流發(fā)電機供電。其設(shè)備簡單，調(diào)速更快。一、變極對數(shù)調(diào)速方法這種調(diào)速方法是用改變定子繞組的接線方式來改變籠型電動機定子極對數(shù)達到調(diào)速目的，特點如下：具有較硬的機械特性，穩(wěn)定性良好；無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；接線簡單、控制方便、價格低；有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速；此調(diào)速方法可以與調(diào)壓調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器配合使用，獲得較高效率的平滑調(diào)速特性。為了擴大調(diào)速范圍，調(diào)壓調(diào)速應(yīng)采用轉(zhuǎn)子電阻值大的籠型電動機，如專供調(diào)壓調(diào)速用的力矩電動機，或者在繞線式電動機上串聯(lián)頻敏電阻。c、串級調(diào)速串級調(diào)速是指繞線式電動機轉(zhuǎn)子回路中串入可調(diào)節(jié)的附加電勢來改變電動機的轉(zhuǎn)差，達到調(diào)速的目的。為了使提升機調(diào)速控制系統(tǒng)能取得良好的控制性能，不同類型的負載應(yīng)根據(jù)具體要求選擇不同的控制方案，控制方式是決定提升機使用性能的關(guān)鍵所在。雖然這種調(diào)速方案技術(shù)性能差，且運行效率低，但控制方式簡單、初期設(shè)備投資小，許多中小礦井的提升機仍采用這種調(diào)速方案。直接轉(zhuǎn)矩控制通過檢測電機定子電壓和電流，借助瞬時空間矢量理論計算電機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩，并根據(jù)與給定值比較所得差值，實現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的直接控制。矢量控制的基本思路是以產(chǎn)生相同的旋轉(zhuǎn)磁動勢為準(zhǔn)則，將異步電動機在靜止三相坐標(biāo)系上的定子交流電流通過坐標(biāo)變換等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上的直流電流并分別加以控制，從而實現(xiàn)磁通和轉(zhuǎn)矩的解耦控制，以達到直流電機的控制效果。這樣，通過控制M軸，T軸兩個方向的電流大小來等效地控制三相電流Ai、Bi、Ci的瞬時值，從而調(diào)節(jié)電機的磁場與轉(zhuǎn)矩以達到調(diào)速的目的。改進后的電控系統(tǒng)采用什么控制方案更加合理，采用交流還是直流調(diào)速，到底哪種調(diào)速方法調(diào)速性能更好。各部分功能如下：動力裝置：包括主電機、減速器、卷筒、制動器和底座，完成人、物、料的運輸任務(wù)。這樣，就起到了調(diào)速的作用。根據(jù)變頻調(diào)速原理，在變頻器的控制輸入回路中接入頻率設(shè)定電路，由PLC輸出的模擬量，即電壓或電流信號來控制變頻器的輸出頻率，實現(xiàn)電機速度控制。與標(biāo)準(zhǔn)的電壓—頻率控制裝置相比較，在速度參數(shù)和負載轉(zhuǎn)矩都改變的情況下，VVCPLus的動態(tài)和穩(wěn)定性較優(yōu)越，可實現(xiàn)一個全數(shù)字化的保護，即使在最惡劣的操作條件下，也可確?？煽窟\行?？紤]到礦用電機性能上的差異及機械負載的波動，本系統(tǒng)中所需電動機的軸上功率為75KW。(2)、聲光報警電路由報警輸出的動合（常開）觸點“30B30A”控制，當(dāng)變頻器跳閘時，觸點“30B30A”閉合，將報警指示燈HL和電笛HA接通，進行聲光報警。電動機處于發(fā)電機狀態(tài)。用于消耗電動機再生電能的電路，就是能耗制動電路。 圖3—4能耗制動和制動單元電路b）電壓取樣與比較電路由于Vb的驅(qū)動電路是低壓電路，故只能按比例取出Ud的一部分作為采樣電壓，和基準(zhǔn)電壓進行比較，得到控制Vb導(dǎo)通或截止的指令信號。因為轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線的速度較大，所產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩比較強烈，從而可縮短停機時間。一般情況下，直流電壓以不超過50 V為宜。監(jiān)控內(nèi)容主要包括：超速監(jiān)視、過卷監(jiān)視、實時速度監(jiān)視、井筒過卷監(jiān)視、變頻器故障監(jiān)視、礦車行程監(jiān)視、過載監(jiān)視、深度指示器監(jiān)視等，以上監(jiān)視內(nèi)容出現(xiàn)故障時，通過報警回路報警或安全回路實現(xiàn)抱閘停車保護。此時FWD與CM相連，電機正轉(zhuǎn)上提煤車。(2)梯形圖及編程語言四、保護及連鎖功能(1)上過卷、下過卷保護，在離井口安全處和離井底一定距離處分別裝上霍爾常開型接近開關(guān)，當(dāng)?shù)V車由于故障或操作員失誤，礦車越過安全線時，傳感器動作，同時PLC控制安全回路動作，實現(xiàn)對提升系統(tǒng)的保護，并伴隨有聲光報警。(7)盤式制動器的工作制動力矩可調(diào)，緊急制動(安全制動)能產(chǎn)生二級制動，避免機械沖擊。則：fD≤n?p得到：p≤