【正文】 P0731 變頻器故障 10 P0732 7 7 報(bào)警信號(hào) 11 P0733 2 2 運(yùn)行信號(hào) 12 P1000 2 3 固定頻率設(shè)定 15 13 P1080 20 最低頻率 14 P1082 最高頻率 15 P1120 斜坡上升時(shí)間 16 P1121 斜坡下降時(shí)間 17 P1237 0 2 工作 /停止時(shí)間的比率為 10％ 18 P1312 180 啟動(dòng)提升 注 :（ 1）設(shè)置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復(fù)位為工廠的缺省設(shè)定值 ： ①設(shè)定 P0010=30， ②設(shè)定 P0970=1。 18 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 礦井提升機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)主回路原理圖。為了保護(hù)報(bào)警輸出的觸點(diǎn)，在接觸器的線圈兩端，并聯(lián)阻容吸收電路（即RC 震蕩電路）。為此，變頻器調(diào)速時(shí)應(yīng)設(shè)置能耗制動(dòng)和直流制動(dòng)功能。其中提升速度隨時(shí)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(gè)階段組成提升系統(tǒng)的一個(gè)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(diǎn)的分支應(yīng)放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于識(shí)別觸點(diǎn)的組合和對輸出線圈的控制路徑。 其動(dòng)作過程如： 當(dāng)要下放礦車或送工人到井下時(shí)，按下下降按鈕 ，繼電器 K2 吸合，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。變頻器接入調(diào)速回路，并接受操作臺(tái)控制信號(hào)及 PLC 反饋信號(hào)，進(jìn)行調(diào)速控制。 抗干擾的主要措施有： ① 數(shù)據(jù)采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用芯線也要一端接地，這樣可擴(kuò)大屏蔽作用，并抑制芯線間干擾。低電平信號(hào)線應(yīng)與其它信號(hào)線 分開。 31 第五章 人機(jī)交互界面 觸摸屏概述 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，在 90年代初，出現(xiàn)了一種新的人機(jī)交互技術(shù)－觸摸屏技術(shù)。 本系統(tǒng)以 S7200 系列 PLC 為控制核心，配以 DELTA 公司的 PWS3261 型 HMI，二者通過 RS－ 485 接口互連，傳輸速率為 9600 bps， 8 位偶校驗(yàn)， 1 位停止位。 32 圖 51（ a） 控制面板主屏幕 圖 51（ b） 系統(tǒng)控制面板 33 第六章 結(jié) 論 經(jīng)過近一個(gè)多月的設(shè)計(jì)研究工作，通過在圖書館、互聯(lián)網(wǎng)查閱相關(guān)資料，不僅加深了對礦井提升機(jī)運(yùn)行過程及其調(diào)速控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，而且熟悉了 PLC 和變頻器的運(yùn)用。變頻調(diào)速系統(tǒng)在提升機(jī)控制中顯示出其控制性能優(yōu)良、操作簡便、運(yùn)行效率高、維護(hù)工作量小等諸多優(yōu)點(diǎn)，是礦井提升機(jī)傳動(dòng)的發(fā)展方向。 實(shí)現(xiàn)方案的同時(shí)還發(fā)現(xiàn)很多的不足： ①由于知識(shí)水平的限制，本設(shè)計(jì)方案還不太成熟，離實(shí)際的應(yīng)用還有一定的距離。 ②為提高系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)整機(jī)性能的提高，降低成本。該系統(tǒng)四象限運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)絞車的調(diào)速、換向、能量回制動(dòng)等功能，適應(yīng)范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。對如何使用已有知識(shí)及獲取相關(guān)資料方面的能力也有了提高。 HMI的監(jiān)控及參數(shù)設(shè)置畫面在計(jì)算機(jī)上使用 ADP 編程軟件進(jìn)行規(guī)劃、定義和編制，通過這些圖形介面完成系統(tǒng)的 現(xiàn)場監(jiān)控 和參數(shù)設(shè)置。 觸摸屏是一種最直觀的操作設(shè)備，只要觸摸屏幕上的圖形對象，計(jì)算機(jī)便會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作。 ⑥ 保證 PLC 柜良好的通風(fēng)環(huán)境，在設(shè)備現(xiàn)場，要充分考慮周圍環(huán)境的影響，盡量不要將 PLC 安裝在多塵、有油煙、有導(dǎo)電灰塵、有腐蝕性氣體、振動(dòng)、熱源或潮濕的地方。 ② 信號(hào)回路匯線接，輸入信號(hào)電纜、輸出信號(hào)電纜和電力電纜都要分開敷設(shè)，不能扎在一起，信號(hào)電纜接線端子均安裝在柜體下側(cè)。這樣便于檢修和故障排除。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。 6. 不能將觸點(diǎn)畫在輸出線圈的右邊，線圈僅能畫在同一行中所有觸點(diǎn)的最右邊。 23 系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)行， PLC 首先進(jìn)行初始化，接著完成自檢及提升機(jī)初始位置顯示，當(dāng)收到開車指令時(shí)， PLC 轉(zhuǎn)入速度給 定控制，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng) PLC 接收到來自接近開關(guān)或變頻器故障等外部控制信號(hào)時(shí)， PLC 控制程序轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷處理程序處，完成過卷、過載、松繩等保護(hù)及提升機(jī)位置、速度監(jiān)控、變頻器故障監(jiān)控等。 （ 4） t4 段：主減速階段。圖 41 為箕斗提升速度圖，它包括提升過程的六個(gè)階段，故稱為六階段速度圖。 的輸入端 和 作為變頻和工頻信號(hào)的輸入點(diǎn)。與此同時(shí)，斷電器 KA1 得電，其觸點(diǎn)將聲光報(bào)警電路自鎖，使變頻器斷電后，聲光報(bào)警能持續(xù)下去，直到工作人員按下 ST1 為止，報(bào)警才能解除。 圖 31 系統(tǒng)主回路原理圖 ＦＵ ：熔斷器； ＫＭ ：接觸器；ＦＲ：熱繼電器；Ｍ：電動(dòng)機(jī)； QS:隔離開關(guān)； PLC 與變頻器的接線圖 PLC 和變頻器 采用 I/O 硬接線方式，通過 S7200 的開關(guān)量輸出控制變頻器的啟動(dòng) / 19 停止，通過模擬量輸出（ 420mA）控制變頻器的頻率，通過開關(guān)量輸入模塊采集變頻器的狀態(tài)信號(hào)（運(yùn)行、故障等）。 （ 3）設(shè)定電機(jī)參數(shù)時(shí)先設(shè)定 P0010=1(快速調(diào)試 ),電機(jī)參數(shù)設(shè)置完成設(shè)定 P0010=0(準(zhǔn)備 )。調(diào)壓調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)速平滑，采用閉環(huán)系統(tǒng)時(shí)，機(jī)械特性較硬，調(diào)速范圍較寬，缺點(diǎn)是低速時(shí)，轉(zhuǎn)差功率損耗較大，功率因 素低，電流大，效率低。 異步電動(dòng)機(jī)定子對稱的三相繞 組中通入對稱的三相交流電，在電機(jī)氣隙內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，從而形成一定的旋轉(zhuǎn)速度。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動(dòng)態(tài)特性，同時(shí)具備超強(qiáng)的過載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場合。 2． 通用變頻器使用的功率器件不斷更新?lián)Q代。 (4)功能強(qiáng)大，可擴(kuò)展 PLC 的主要功能包括開關(guān)量的邏輯控制、模擬量控制部分還具備控制或模糊控制功能、數(shù)字量智能控制、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控、通信、聯(lián)網(wǎng)及集散控制等功能。因此當(dāng)工藝過程改變時(shí)，只需修改程序即可，外部接線改動(dòng)極小，甚至可以不必改動(dòng)，其靈活性和通用性是繼電器控制電路無法比擬的。 輸入單元外設(shè)接口輸出單元擴(kuò)展單元電 源中 央 處 理 單 元系 統(tǒng) 程 序 用 戶 程 序存 儲(chǔ) 器輸入信號(hào)輸出信號(hào)P L C 主 機(jī) 圖 21 PLC的基本結(jié)構(gòu)圖 S7200 系列西門子 PLC 的基本特點(diǎn) PLC 通電后，需要對硬件和軟件做一些初始化工作。程序運(yùn)行為周期性順序掃描和集中批處理的工作 方式，具有故障檢測及診斷程序，可靠性極高。甚至與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，合并于礦井監(jiān)測系統(tǒng)中。適用、經(jīng)濟(jì)、高效、可靠是本文提升機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的追求目標(biāo)。每個(gè)程序語句確定了一個(gè)順序，運(yùn)行時(shí)依次讀取存儲(chǔ)器中的程序語句，對它們的內(nèi)容進(jìn)行解釋并加以執(zhí)行，執(zhí)行結(jié)果用以接通輸出設(shè)備，控制被控對象工作。在提升機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)，對原有提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)換代。圖 13 為繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng)框圖。 礦井提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)采用交流異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，其交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速公式為：n=60f/p(1s)從上式可見，改變供電頻率 f、電動(dòng)機(jī)的極對數(shù) p 及轉(zhuǎn)差率 s 均可達(dá)到改變轉(zhuǎn)速的目的。 圖 12 礦井提升機(jī)的直流拖動(dòng) 4 拖動(dòng)與調(diào)速方案分析 斜井提升是典型的摩擦性負(fù)載，即恒轉(zhuǎn)矩特性負(fù)載。就拖動(dòng)方式而言，目前我國的礦井提升機(jī)主要有以下兩種拖動(dòng)方式： 1. 交流拖動(dòng)方式 目前我國提升機(jī)約 70%采用串電阻調(diào)速的交流拖動(dòng)方式。上世紀(jì)七十年代德國西門子公司發(fā)明矢量控制的交 — 直 — 交變頻原理后，標(biāo)志著用同步電動(dòng)機(jī)來代替直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的技術(shù)時(shí)代已經(jīng)到來。適應(yīng)范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。礦井提升設(shè)備，其中主要是提升機(jī)及其控制和安全設(shè)備，也同樣要面臨著這一必經(jīng)之路。 在礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)研究中，采用變頻器和可編程控制器相結(jié)合的方法，在使用過程中實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速，換向等功能，使運(yùn)行更加平穩(wěn)可靠。 編 制 設(shè)計(jì) B 關(guān)鍵詞： 礦井提升機(jī)，變頻調(diào)速， PLC，控制系統(tǒng) 2 目 錄 摘要 ........................................................ 1 第一章 概述 ................................................. 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的及意義 ............................................................................................... 1 礦井提升機(jī)的國內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀 .......................................................................... 2 國外礦井提升機(jī)的現(xiàn)狀 ...................................................................................... 2 國內(nèi)提升機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨向 .......................................................................... 2 設(shè)計(jì)方案分析及確定 ................................................................................................... 4 拖動(dòng)與調(diào)速方案分析 ........................................................................................... 4 控制方案分析與確定 ........................................................................................... 4 第二章 主要元部件的選擇 ...................................... 9 可編程控制器（ PLC）的選擇 ..................................................................................... 9 S7200 系列西門子 PLC 的基本特點(diǎn) ................................................................. 9 變頻器的選擇 .............