【正文】 制動(dòng)裝置及安全裝置 13 礦井提升機(jī)的制動(dòng)裝置 14 制動(dòng)裝置的組成及種類 14 制動(dòng)裝置的作用 14 制動(dòng)裝置的有關(guān)規(guī)定 15 礦井提升機(jī)的安全保護(hù)裝置 164提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 18 18 18 20 21 21 24 PLC控制部分設(shè)計(jì) 29 29 32 39 41總結(jié) 42參考文獻(xiàn) 44致謝 45附錄A 46附錄B 47畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1緒論 國內(nèi)外提升及研究狀況近三十年來，國外提升機(jī)機(jī)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(jìn)，相互提高。本課題介紹了國內(nèi)外提升機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r, 通過對比分析了國內(nèi)提升機(jī)電控系統(tǒng)的不足,針對提升機(jī)的高可靠性要求采用PLC控制提出一種可靠性高的提升機(jī)操作保護(hù)系統(tǒng)。早在上世紀(jì)七十年代，國外就將可編程控制器(PLC)應(yīng)用于提升機(jī)控制。按井筒的提升道角度分:豎井()和斜井。串電阻調(diào)速是一種恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方法轉(zhuǎn)子功率的損耗隨著串入的電阻的增大而增大。2)提升行程控制提升機(jī)的控制從本質(zhì)上說是一個(gè)位置控制，要保證提升容器在預(yù)定地點(diǎn)準(zhǔn)確停車，要求準(zhǔn)確度高，目前可達(dá)到2cm。4)安全回路安全回路是指提升機(jī)在出現(xiàn)機(jī)械、電氣故障時(shí)控制提升機(jī)進(jìn)入安全保護(hù)狀態(tài)的極為重要的環(huán)節(jié)。所以副井提升機(jī)的安全、可靠、有效高速運(yùn)行，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟(jì)效益。目前，我國地下礦山礦井提升機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)主要有：對于大型礦井提升機(jī)，主要采用晶閘管變流器—直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)和同步電動(dòng)機(jī)矢量控制交一交變頻傳動(dòng)控制系統(tǒng)。變頻器調(diào)速控制電路簡單，克服了接觸器、電阻器、繞線電機(jī)電刷等容易損壞的缺點(diǎn)，降低了故障和事故的發(fā)生。為了更直觀的顯示提升機(jī)的工作狀態(tài)及故障來源，增加了提升機(jī)監(jiān)視控制系統(tǒng)，通過顯示器對整個(gè)提升系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。所以要尋求一種控制方法來提高控制精度。在此基礎(chǔ)上提出了本文所承擔(dān)主要任務(wù)和研究的主要內(nèi)容為：提升機(jī)電控系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)部分、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分、提升機(jī)速度給定方式分析、保護(hù)及抗干擾措施。按提升鋼絲繩的工作原理分纏繞式礦井提升機(jī)和摩擦式礦井提升機(jī)。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)。隨著礦井深度和產(chǎn)量的加大，鋼絲繩的長度和直徑相應(yīng)增加。纏繞式提升機(jī)按卷筒的外形又分為等直徑提升機(jī)和變直徑提升機(jī)兩種。多繩摩擦式提升機(jī)具有安全性高、鋼絲繩直徑細(xì)、主導(dǎo)輪直徑小、設(shè)備重量輕、耗電少、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展很快。目前使用較多的襯墊材料有聚氯乙烯或聚氨基甲酸乙酯橡膠等。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3礦井提升機(jī)的制動(dòng)裝置及安全裝置 礦井提升機(jī)的制動(dòng)裝置 制動(dòng)裝置的組成及種類提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)是提升機(jī)重要組成部分，它直接關(guān)系到提升機(jī)設(shè)備得安全運(yùn)行，它由制動(dòng)器（閘）和傳動(dòng)裝置組成。礦井提升機(jī)制動(dòng)裝置的用途是：（1）在提升終了或提升機(jī)不工作時(shí)，可靠的閘住提升機(jī)——停車制動(dòng)；（2）減速階段參與提升機(jī)的速度控制——工作制動(dòng)；（3）作為安全機(jī)構(gòu)，發(fā)生緊急事故時(shí)，進(jìn)行安全制動(dòng)，對提升系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)——緊急制動(dòng)；（4）雙卷筒提升機(jī)動(dòng)作調(diào)繩離合器時(shí)，應(yīng)能閘住活卷筒，動(dòng)作死卷筒。雙滾筒提升絞車的2套閘瓦的傳動(dòng)裝置必須分開。保險(xiǎn)閘施閘時(shí)，杠桿和閘瓦不得發(fā)生顯著的彈性擺動(dòng)。防止過速裝置：當(dāng)提升速度超過最大速度15%時(shí)，必須能自動(dòng)停電，并能使保險(xiǎn)閘發(fā)生作用。滿倉保護(hù)裝置：箕斗提升的井口煤倉倉滿時(shí)能自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)斷電。主電機(jī)通過減速器向卷筒提供牽引所需的動(dòng)力；液壓站：為提升機(jī)提供制動(dòng)力，停車時(shí)先通過液壓站給卷筒施加機(jī)械制動(dòng)力，再取消直流制動(dòng)力；提升機(jī)起動(dòng)時(shí)，先對電機(jī)施加直流制動(dòng)，再松開機(jī)械抱閘，防止溜車，以保證系統(tǒng)安全可靠地工作。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D/A轉(zhuǎn)換，由模擬量輸出口輸出，以驅(qū)動(dòng)變頻器工作；對變頻器輸出頻率的調(diào)整控制，也可根據(jù)現(xiàn)場的工況需要，由操作臺(tái)速度控制手柄以輔助給定的方式進(jìn)行控制。本系統(tǒng)中調(diào)速采用PLC+D/A模塊配合變頻器進(jìn)行，通過PLC輸出電壓信號(0～10V)來控制變頻器的頻率。SB61G110KW具有國際領(lǐng)先的無速度傳感器矢量控制技術(shù)和擬超導(dǎo)技術(shù)，使電機(jī)低速時(shí)機(jī)械特性變硬?？紤]到礦用電機(jī)性能上的差異及機(jī)械負(fù)載的波動(dòng)，本系統(tǒng)中所需電動(dòng)機(jī)的軸上功率為75KW。(2)、聲光報(bào)警電路由報(bào)警輸出的動(dòng)合（常開）觸點(diǎn)“30B30A”控制，當(dāng)變頻器跳閘時(shí)，觸點(diǎn)“30B30A”閉合，將報(bào)警指示燈HL和電笛HA接通，進(jìn)行聲光報(bào)警。與此同時(shí)，電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩變成了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速下降。，上下兩根為圖變頻器內(nèi)部的直流母線，當(dāng)電機(jī)處于減速狀態(tài)時(shí)，電機(jī)處于再生制動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)處于發(fā)電的狀態(tài)。具體操作是，將電機(jī)與變頻器切斷后向定子繞組內(nèi)通入直流電流，定子磁場是靜止的。預(yù)置起始頻率的主要依據(jù)是負(fù)載對制動(dòng)時(shí)間的要求，要求制動(dòng)時(shí)間越短，則起始頻率應(yīng)越高。通過測量的電機(jī)轉(zhuǎn)速與設(shè)定的相比較構(gòu)成閉環(huán)回路，增強(qiáng)速度的控制精度。本次設(shè)計(jì)中需要采集的模擬量有用于閘瓦部分的電容式位移傳感器，和用來給定變頻器模擬量輸入，用來控制電機(jī)的速度。此時(shí)變頻器REV與CM端相連，電機(jī)反轉(zhuǎn)下放重物。這樣便于檢修和故障排除。(4)機(jī)械抱閘是否動(dòng)作，本次設(shè)計(jì)采用電容式位移傳感器，可以檢測出機(jī)械抱閘的程度。： YB28014電機(jī)參數(shù)型號額定功率額定電壓額定轉(zhuǎn)速額定頻率YB28014380V1390r/min50HZ對于開門系統(tǒng)要控制門的打開與關(guān)閉，即控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)。測速回路的核心元件是光電式軸編碼器，光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將轉(zhuǎn)軸的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器， 在一個(gè)圓盤上有規(guī)則地刻著透光或不透光的線條，稱為圓光柵。如果在一個(gè)參考點(diǎn)后面的脈沖數(shù)被累加，計(jì)算值就代表了轉(zhuǎn)動(dòng)角度或行程的參數(shù)。 脈沖編碼器輸出波形本控制系統(tǒng)中通過2軸編碼器檢測提升機(jī)卷筒轉(zhuǎn)速，2軸編碼器的輸出脈沖由PLC內(nèi)部的可逆高速計(jì)數(shù)器C25l計(jì)數(shù)，罐籠在井筒中的運(yùn)行方向與C251的計(jì)數(shù)方向及特殊輔助繼電器M8251的狀態(tài)對應(yīng)，罐籠在井筒中上行時(shí)C251加計(jì)數(shù)，M8251常開觸點(diǎn)接通；罐籠在井筒中下行時(shí)C251減計(jì)數(shù)，M8251常閉觸點(diǎn)接通。同時(shí)，計(jì)數(shù)值也能夠經(jīng)過計(jì)算得出目前罐車所在的位置及提升機(jī)運(yùn)行速度。即式中：—空氣斷路器的額定電流（A）；—電機(jī)正常工作時(shí)的額定電流（A）；空氣斷路器的額定電壓應(yīng)大于或等于電動(dòng)機(jī)額定電壓A所以選用：富士康SA203BA斷路器，其最大額定電流：225A，額定隔離電壓：AC 690V。一般情況下，～。變頻器和PLC周圍的控制回路的接觸器，繼電器的線圈、觸點(diǎn)在開閉時(shí)，會(huì)因電流急劇變化而產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾，有時(shí)會(huì)使變頻器和PLC的控制回路產(chǎn)生誤動(dòng)作，需要在這種干擾源的線圈、觸點(diǎn)兩端并聯(lián)一組阻容吸收回路，以起到濾波作用，可以濾除變頻器對輸出點(diǎn)電源的干擾。變頻器、電動(dòng)機(jī)和變頻器負(fù)荷電纜屏蔽層的兩端必須就近可靠接地，規(guī)范的接地方式不但可以保證人身安全，而且可以減少電磁輻射和嗓聲，必要時(shí)可考慮設(shè)置變頻器專用接地裝置。輸出濾波器有du/dt濾波器和正弦濾波器兩種,本系統(tǒng)采用的是正弦濾波器。 PLC工作流程圖 礦井提升機(jī)是在繁重而復(fù)雜的條件下工作的設(shè)備，是礦井的咽喉。PLC控制安全保護(hù)系統(tǒng)由動(dòng)力裝置、液壓站、操作臺(tái)和控制監(jiān)視系統(tǒng)等組成。變頻調(diào)速單元采用森蘭SB61系列SB61G110KW通用變頻器。本文對這種理想的S形速度曲線在提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行分析論證，確定采用S形速度控制方式能夠進(jìn)一步提高提升機(jī)運(yùn)行的安全性、舒適性。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄AX0上同步位置開關(guān)Y0點(diǎn)動(dòng)輸出繼電器X1下同步位置開關(guān)Y1復(fù)位輸出繼電器X2上過卷位置開關(guān)Y2報(bào)警繼電器X3下過卷位置開關(guān)Y3反轉(zhuǎn)繼電器X4深指上過卷Y4正轉(zhuǎn)繼電器X5深指下過卷Y5KM2接觸器線圈X6井口開關(guān)Y6KM3接觸器線圈X7井底開關(guān)Y7KM1接觸器線圈X10松繩開關(guān)Y10電磁抱閘繼電器X11電磁閥手動(dòng)開關(guān)Y11提升機(jī)開門接觸器KM5X12工頻Y12上行指示燈X13變頻Y13下行指示燈X14過載Y14松繩故障指示燈X15下降按鈕Y15抱閘故障指示燈X16上升按鈕Y16深指過卷故障報(bào)警X17復(fù)位按鈕Y17提升機(jī)關(guān)門接觸器KM6X20啟動(dòng)按鈕X21停止按鈕X22點(diǎn)動(dòng)按鈕X23開門開關(guān)X24故障清楚開關(guān)X25關(guān)門開關(guān)X26開門到位行程開關(guān)X27關(guān)門到位行程開關(guān)表A1 PLC I/O分配表畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 附錄B表B1 PLC接線圖。安全回路采用軟件安全回路和繼電器硬件安全回路雙重冗余結(jié)構(gòu)。另外變頻器外接電路能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器故障報(bào)警及提升機(jī)能耗制動(dòng)控制。另外憑其強(qiáng)大的控制功能，除能實(shí)現(xiàn)一般的過壓、欠壓、過載、短路等保護(hù)外，還設(shè)有聯(lián)鎖保護(hù)、自動(dòng)限速保護(hù)功能等，能在很大范圍內(nèi)對提升機(jī)進(jìn)行安全保護(hù)和智能控制，具有很好的應(yīng)用和推廣價(jià)值。本章介紹了提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的硬件電路實(shí)現(xiàn)，包括變頻調(diào)速部分、PLC可編程控制器部分及安全保護(hù)和抗干擾部分。②電容器中的基波電流越小越好。變頻器的一次側(cè)安裝進(jìn)線電抗器，可以降低諧波電流，改善功率因數(shù)，最大限度地減少諧波對電動(dòng)機(jī)以及其他弱電設(shè)備的影響；抑制電網(wǎng)電壓的電流沖擊，有效地保護(hù)變頻器，免受其他產(chǎn)生諧波的設(shè)備諧波的影響。變頻器和PLC安裝于礦山提升系統(tǒng)中，常處于高濕度的場所，常發(fā)生絕緣劣化和金屬部分腐蝕。即：=根據(jù)電機(jī)實(shí)際負(fù)載與工藝流程的要求，也可上下波動(dòng)5%，即：==*148=另外，根據(jù)礦山提升系統(tǒng)的要求，還應(yīng)對提升機(jī)進(jìn)行斷相保護(hù)，因此應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器，本控制系統(tǒng)選用樂清市三亞電器制造廠生產(chǎn)的：。過載保護(hù)一般采用熱繼電器保護(hù)。另外，為了減小累計(jì)行程誤差，分別在井筒和井底安裝了兩個(gè)同步開關(guān)，對行程位置進(jìn)行校準(zhǔn)，同時(shí)這兩個(gè)同步開關(guān)還用作兩個(gè)減速點(diǎn)用。提升機(jī)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)C251的當(dāng)前值，即滿行程對應(yīng)的脈沖數(shù)，然后利用比例關(guān)系分析計(jì)算即可知道罐籠在井筒中的當(dāng)前位置。編碼器軸每旋轉(zhuǎn)一圈，A相和B相都發(fā)出相同的脈沖個(gè)數(shù)，但是A相和B相之間存在一個(gè)90176。與圓光柵相對，平行放置一個(gè)固定的扇形薄片，稱為指示光柵。：其電路運(yùn)動(dòng)過程為，當(dāng)開門按鈕按下后，接觸器KM5線圈通電，接觸器主觸頭閉合，電機(jī)正轉(zhuǎn)門打開，當(dāng)碰到開門到位行程開關(guān)后電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，開門過程結(jié)束；當(dāng)關(guān)門按鈕按下后，接觸器KM6線圈通電，接觸器主觸頭閉合，電