【正文】 ，可以進行時間控制。 FX2N系列具有如下優(yōu)點： ① 最大范圍的包容了標準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為提升機的自動化控制提供最大的靈活性和控制能力。并且將操作臺中的主電源上電開關(guān)串入變頻柜送電斷路器的失壓脫扣線圈中，用來實現(xiàn)緊急停車。既可激活第二速段，電機既可運行在第二速段。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 3礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件設計 28 圖 安全回路 只有安全回路始終保持接通狀態(tài)，礦井提升機才能正常工作。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 3礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件設計 29 圖 PLC的 I/O接線圖 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)軟 件設計 30 4 礦井 提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)軟件設計 程序設計 提升 機 速度的給定方式有兩種：一種是給定速度為時間的函數(shù) )(tfv? ；另一種是給定速度為行程的函數(shù) )(sfv? 。發(fā)生這種現(xiàn)象時，過卷開關(guān)動作，使安全回路斷開，實現(xiàn)安全制動。 ③ 安全回路 安全回路用于防止和避免提升機發(fā)生意外故障。 主令手柄采用手柄輸出 177。 ⑤ 豐富的元件資源 3072 點輔助繼電器 、 256 點計時器、 235點計數(shù)器和 8000點數(shù)據(jù)寄存器 。為防止順控程序被寫入或盜用，可以對程序存儲器設定 3 級保護?；締卧捎靡子诰S修的裝卸端 子 臺。 8 過卷復位開關(guān) （上 /無 /下） 3 用來復位過卷故障，同時鎖定提升機只允許反向開車 9 維修開關(guān) 2 用作檢修開車或應急故障下開車 10 手動開車 1 完全由司機手動啟停和進行速度控制 11 半 自動開車 1 手動選擇方向．而后由系統(tǒng)自動按照設計的曲線圖完成提升 12 故障復位 1 用做提升機故障排除后，軟件故障復位 13 深度清零 1 用做在井上 卸車位置，深度校正 14 閘控 1 引自變頻器上的閘控信號 15 主電源失壓 1 引自電源柜中的變頻主接觸器常開點 16 變頻器故障 1 引自變頻器上的故障輸出 17 離合器離開開關(guān) 1 引自輥筒調(diào)繩離合器 18 松繩開關(guān) 1 引 自機械松繩開關(guān) 19 上、 下減速點開關(guān) 2 20 井筒上 、下 過卷 開關(guān) 2 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 3礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件設計 24 21 上 、下 限位開關(guān) 2 22 上 、下 校正開關(guān) 2 26 閘 瓦磨損 1 閘瓦磨損和彈簧疲勞開關(guān)串聯(lián)引入 旋轉(zhuǎn)編碼器信號 27 軸編碼器 1 安裝在電機主軸上 模擬量輸入信號 28 制動手柄 1 010V 29 主令手柄 1 ? 10V 據(jù)表 統(tǒng)計，輸入信號有 31 個 開關(guān)輸入量， 1 個旋轉(zhuǎn)編碼器信號， 2 個模擬量信號。 交流制動： 本提升機專用變頻器，交流制動對提升系統(tǒng)的安全運行起到重要作用，當重車在中間停車時，檢測到停機信號后給控制器發(fā)出信號，讓提升機由高速平滑地降到低速，待 PLC檢測到機械制動起作用的信號后， PLC 發(fā)出信號讓控制器去掉交河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 3礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件設計 22 流制動信號，使提升機靠機械抱閘裝置起作用。 ⑨ 具備 RS485 通訊接口，標準 Modbus/Profibus 等通信規(guī)約，可實現(xiàn)遠程監(jiān)視 ， 可接受和輸出 0～ 5V/4～ 20mA 工業(yè)標準信號； ⑩ 完整的故障監(jiān)測電路、精確的故障定位和報警保護 。若用在電機額定功率選定的基礎(chǔ)上提高一擋的方法選擇變頻器的容量，則可能會造成不必要的放容損失。10239。39。2 ?????? ? 減速階段采用了機械制動，電動機已經(jīng)斷電，故不計入。 39。 3)初加速度 2 2 200 1 . 5 0 . 4 8 /2 2 2 . 3 5xva m sh? ? ?? 取箕斗脫離卸載曲軌時的速度 0 /v m s? ，卸載曲軌長度 ? 。 mDHHHH tgrxj ?????????? 預選提升電機 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 3礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件設計 14 ① 確定電機額定轉(zhuǎn)數(shù) m i n/ rDivn tme ?? ???? ? 考慮到箕斗容積選用較大，故預定同步轉(zhuǎn)數(shù) min/500rnt ? 。 系統(tǒng)預計達到 可 較高的 安全 可靠性，控制柜之間、控制柜與操作臺之間、提升機電控和信 號 及提升調(diào)度之間的信號連接采用快速電纜插頭及總線通信方式，簡化了設備之間的連接，提高了信號傳輸?shù)目煽啃浴? ⑤ 工作方式轉(zhuǎn)換容易。 提 升降物料時，加速度a 2/ sm? 。 圖 、力圖 提升機的負載靜力 LF ，決定于提升機輥筒承受的靜張力差，在雙箕斗的平衡提升系統(tǒng)中，力 LF 也就是提升物體的凈載重。深度指示器的作用是顯示提升容器的運行位置，容器接近井口卸載位置和井底停車場時，發(fā)出減速 和制動 信號。 ② 制動系統(tǒng) 液壓制動系統(tǒng)裝置包括制動器和液壓傳動裝置，是提升機不可缺少的重要組成部分 之一，也是最后一道安全保障裝置。它能實現(xiàn)功率因數(shù)為 1，輸入電流為正弦且能四象限運行，系統(tǒng) 的功率密度大。矢量控制方法的提出具有劃時代的意義。但是，這種控制 方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。 在交流異步電動機的諸多調(diào)速方法中， 變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速性能、 平穩(wěn) 的 起制動 性能、比較高的工作效率 /功率因數(shù)、明顯的節(jié)能效果和廣泛的適用范圍 被國內(nèi)外公認為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。另外還有運用熱電偶直接輸入的 A/D轉(zhuǎn)換器等，此時就連放大器、冷端補償也不需要。 具有一定電工知識的人員都可以在短時間內(nèi)學會，使用起來得心應手。 PLC 是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)， PLC 及有關(guān)外部設備都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設計 ， 并通過數(shù)字式或輸入輸出控制各類型的機械或生產(chǎn)過程。在提升機控制系統(tǒng)中應用計算機控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)，對原有提升機控制系統(tǒng)進行 升級換代。 設計意義 目前國內(nèi)提升機的調(diào)速控制 系統(tǒng)絕大多數(shù)還是在 電機 轉(zhuǎn)子回路串 入電阻分段控制的交流繞線式電機繼電器接觸器系統(tǒng)。早在上世紀七十年代，國外就將 PLC應用于 礦井 提升機 的 控制。河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 2 其中 交流繞線型異步電動機拖動 方式 是 礦井提升機電力拖動發(fā)展的第一階段，大體在 20世紀 50年代至 60年代初，采用的是“異步電機 +轉(zhuǎn)子串電阻加速 +高壓接觸器換向 +動力制動 （ 或低頻拖動減速 ） +繼電器控制”方式。 近年來，我國有關(guān)部門 礦井在提升機安全方面做了大量工作，使礦井提升機的安全可靠性 有了長足進步，并將“可靠性系統(tǒng)工程”的理念引入了礦井提升機領(lǐng)域。 論文根據(jù)礦用提升機的運行特性要求，對變頻器和 PLC 進行選型，并對系統(tǒng)的軟、硬件 進行設計，其中包括檢測模塊、控制模塊、保護模塊、顯示模塊和抗干擾模塊的設計，最后進行系統(tǒng)集成和調(diào)試。這種控制系統(tǒng)存在可靠性差、操作復雜、故障率高、電能浪費大、效率低等缺點。 對 礦井 提升機來說，運行的安全 性 、可靠性是至關(guān)重要的，主 井 直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)效率，作為運送人員的副井，一旦發(fā)生故障，往往造成機毀人亡。 假設某煤礦設計年產(chǎn)量 nA =60萬 t ，采用一對立井開發(fā)，主井已知數(shù)據(jù)： ① 提升工作制度為每年工作日 nB =300天，每日工 作小時數(shù) hTr 14? ； ② 單水平提升，井筒深度 mHs 450? ； ③ 箕斗卸載高度 mHx 16? ，裝載高度 mHz 18? ； ④ 松散煤的密度為 3/ mt ； ⑤ 一套箕斗提升設備，采用雙筒單繩纏繞式提升機。 20世紀 80年代初期，開始采用交 交變頻器供電的交流拖動方式。 這種系統(tǒng) 設備陳舊、技術(shù)落后、安全性、可靠性 較 差，在關(guān)鍵部位 —— 上下兩井口減速區(qū)段都沒有配套的有效的速度監(jiān)視裝置，和國外相比，我們存在很大的差距。 ⑤ 電動機依靠轉(zhuǎn)子電阻獲得的低速，其運行特性較軟。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 基于 PLC 的礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng) 4 2 基于 PLC 的 礦井提升機 變頻調(diào)速系統(tǒng) PLC 簡介 自 1969 年第一臺 PLC 問世以來，歷經(jīng) 40余 年的發(fā)展， PLC 已經(jīng)成為一種最重要、最普及、應用場合最多的工業(yè)控制器，可以說只有 PLC 才是真正的工業(yè)控制計算機。 到目前為止沒有任何一種工業(yè)控制設備可以達到 PLC 的可 靠性。 2） 對于模擬量，只要模擬信號電平在一定的范圍內(nèi) (通常為177。 ② 變轉(zhuǎn)差率 s ： 定子調(diào)壓、轉(zhuǎn)子串電阻、電磁轉(zhuǎn)差離合器、串級調(diào)速。變 頻器 就 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，能實現(xiàn)對交流異步電機的軟起動、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因素、過流 /過壓/過載保護等功能。 ③ 矢量控制 (VC)方式 矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動機在三相坐標系下的定子電流aI 、 bI 、 cI 通過三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流 1aI 、1bI ，再通過按轉(zhuǎn)子磁場定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的直流電流1mI 、 1tI ( 1mI 相當于直流電動機的勵磁電流； 1tI 相當于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流 )，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經(jīng)過相應的坐標反變換，實現(xiàn)對異步電動機的控制。 直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學模型，控制電動機的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。常見的提升系統(tǒng)有：豎井單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)、豎井單繩纏繞式罐籠提升系統(tǒng)、 豎井多繩摩擦式箕斗提升 系統(tǒng)、豎井多繩摩擦式罐籠提升系統(tǒng) 、斜井箕斗提升系統(tǒng)、 斜井串車提升系統(tǒng)。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 基于 PLC 的礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng) 9 ④ 潤滑系統(tǒng) 潤滑系統(tǒng)是在提升運行過程中，不間斷地向軸承及嚙合齒面壓送潤滑油，以保證軸承和齒輪的正常 工作。所以需要先來分析提升機電控系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性。由于不同的負載，不同的提升機運行階段，電動機的運行狀態(tài)也各不相同。 必須能重載啟動，有較高的過載能力 。 圖 提升機調(diào)速控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框 圖 礦井提升機變頻調(diào)速 控制 系統(tǒng)主要 有：操作臺、 PLC、變頻器、旋轉(zhuǎn)編碼器、傳感器、減速器、液壓站 等組成 。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 3礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件設計 13 3 礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件 設計 礦井提升機及電機的選型 箕斗的選定 ①提升高度 mHHHH xz 4841618450s ??????? ②經(jīng)濟提升速度 smHv m / 8 ??? ③一 提升循環(huán)估算時間 svHavT mmx ??????? 初估加速度 2/ sma? ④每小時提升次數(shù) ??? xs Tn ⑤每小時提升量 httbCCAA rn fns /19714300 4 ?? ????? 取提升不平衡系數(shù) ?C ,提升能力富裕系數(shù) ?fC 。當 3a 偏大（?。r，再考慮電動（ 機械制動）方式減速。39。1 ??????? 5)等速開始 NaFF m 9 2 2 0 2 5 6 11 5 0 2 0 0139。39。21239?？紤]到電源電壓波動因素及需通過 125%超載試驗要求等因素，其最大轉(zhuǎn)距必須有 負載力矩值，以確保其安全使用的要求。 圖 JDBP37 系列高壓提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)采用新型 IGBT 功率器件，全數(shù)字化微機控制 。要實現(xiàn)回饋制動，就必須要將回饋電能進行同頻同相控制、回饋電流控制等條件，才能將回饋電能安全送達電網(wǎng)中。 另外， 在 礦井 提升機電控系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)本身的特點，決定了系統(tǒng)對精度要求并不是特別高，對于響應時間的要求也并不高，達到毫秒級就可以。本型號 PLC 基本單元的輸入點和輸出點均為 40點，再選用 1塊模擬量輸入模塊 和 1模擬量輸出模塊 ，即可滿足要求。 PC 使用 A7PHP/A7HGP、 A6GPP/A6PHP 相對應的編程軟件，可以在 RUN 時改變程序。 河南城建學院本科畢業(yè)設計（論文） 3礦井提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)硬件設計 26 ② 靈活的配置 除了具有滿足特殊要求的大量特殊功能模塊外，六個基本FX2N 單元中的每一個單元可擴充到 256 個 I/O 口 。動力柜主要是給油泵、風機和操作臺供電，同時具有斷相、缺相、過流保護和電機過熱保護。 制動手柄采用手柄輸出 010V信號進行制動控制，在輸出模擬