【正文】 性較差，故適用于對響應(yīng)的快速性要求不高的系統(tǒng)。(5) 節(jié)電效果顯著。完全避免了重載坡起時(shí)溜車的現(xiàn)象。提升機(jī)控制系統(tǒng)的硬件由模擬技術(shù)轉(zhuǎn)向數(shù)字技術(shù)，全數(shù)字變頻技術(shù)應(yīng)用于提升機(jī)控制。旋轉(zhuǎn)編碼器可以檢測主電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將此信號傳送給可編程控制器，PLC通過該信號可以累計(jì)計(jì)算提升機(jī)的速度及行走距離，監(jiān)視器可以時(shí)時(shí)顯示提升機(jī)速度和位置。 （6）安全保護(hù)本系統(tǒng)設(shè)有一條硬件安全電路和兩條軟件安全電路，這三條安全電路相互冗余與閉鎖，一條斷開時(shí)，另兩條也同時(shí)斷開。滿足提升階段(如加速、減速、等速、爬行等)穩(wěn)定運(yùn)行的要求。目前交流調(diào)速最有前途的是變頻調(diào)速技術(shù)，在變頻調(diào)速技術(shù)中矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制都能滿足提升機(jī)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載這一特征，所以在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中這兩種調(diào)速方案將是重要發(fā)展方向。(2) 有沖擊性的無功功率。與GM系統(tǒng)相比，VM系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):功率放大倍數(shù)高，GM系統(tǒng)的功率放大倍數(shù)在101左右，VM系統(tǒng)可高達(dá)104，比GM系統(tǒng)高三個(gè)數(shù)量級。 圖22 可編程控制器控制系統(tǒng)框圖可編程邏輯控制器因?yàn)槠渚哂懈呖煽啃砸约败浖删幊痰膬?yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代控制中越來越廣泛的應(yīng)用。如果對該豎井提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，那么需要改變控制策略，采用當(dāng)代高新實(shí)用技術(shù)來控制，使之成為安全、可靠、高效率、自動(dòng)化程度高的電控系統(tǒng)。 提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 控制單元基本原理我國提升機(jī)設(shè)備中，普遍使用TKD系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)是采用繼電器有觸點(diǎn)的邏輯控制，以磁放大器為核心組成模擬量閉環(huán)調(diào)節(jié)。不可能待系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)后再裝加物料，因此，必須能重載啟動(dòng)，有較高的過載能力。從圖21可以看出，要使提升機(jī)按照給定的速度圖運(yùn)行，電動(dòng)力矩Te可能為正，也可能為負(fù)。提升機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的給定速度u=f(t)如圖21所示，根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程式Td=TeTi= Tn *e/375 ()式中 Te電動(dòng)機(jī)電動(dòng)力矩。記錄提升鉤數(shù)以及每班、每日、每月、每年的提升量累計(jì)。操作、監(jiān)控和安全保護(hù)系統(tǒng)選用可編程控制器。(4) 交流繞線異步電動(dòng)機(jī)的滑環(huán)存在接觸不良問題，容易引起設(shè)備事故。如天津電氣傳動(dòng)研究所己研制了一臺(tái)300kw的變頻調(diào)速裝置。b 上海冶金礦山機(jī)械廠主要生產(chǎn)主機(jī)及信號系統(tǒng)，已生產(chǎn)80 多臺(tái)提升機(jī)，1979 年生產(chǎn)過一臺(tái)低速直聯(lián)落地式提升機(jī)。全數(shù)字化系統(tǒng)具有硬件結(jié)構(gòu)單一，參數(shù)穩(wěn)定且調(diào)整方便，可方便地與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。b 二次不能開車，如電機(jī)繞組過熱、制動(dòng)油過熱等。一般過程控制用微機(jī)不同時(shí)用于監(jiān)視，行程控制也采用單獨(dú)微機(jī)完成，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性。由于微機(jī)功能強(qiáng)，使用靈活，運(yùn)算速度快，監(jiān)視顯示易于實(shí)現(xiàn)，并具有診斷功能，這是采用模擬控制無法實(shí)現(xiàn)的。g 調(diào)速范圍寬。AEG公司1985年投l30O0kW，ABB公司投運(yùn)的l。這些缺點(diǎn)可采用順序控制和多脈沖整流的方法以及在電網(wǎng)上加諧波濾波器等措施使其抑制在一定的允許范圍內(nèi)。無減速器，總效率高，電能消耗少。(1) 晶閘管電動(dòng)機(jī)(SCRD)直流低速直聯(lián)拖動(dòng)系統(tǒng)部分發(fā)達(dá)國家原有的交流提升機(jī)已基本上被晶閘管電動(dòng)機(jī)(以下簡稱SCRD)所取代。第1章 緒 論礦井提升機(jī)是機(jī)、電、液一體化的大型機(jī)械，廣泛用于煤炭、有色金屬、黑色金屬、非金屬、化工等礦山的豎井、斜井，是生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ?。提升機(jī)運(yùn)行的安全可靠性不僅直接影響整個(gè)礦井的生產(chǎn)能力，影響整個(gè)礦山的經(jīng)濟(jì)效益，而且還涉及到井下工作人員的生命安全。同時(shí)能檢測各電機(jī)故障現(xiàn)象并送往上位機(jī)顯示。根據(jù)提升機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，控制系統(tǒng)采用工控機(jī)監(jiān)控提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)， PLC控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)等組成。采用PLC控制，硬件簡潔、軟件靈活性強(qiáng)、調(diào)試方便、維護(hù)量小，PLC技術(shù)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種提升機(jī)控制，配合一些提升機(jī)專用電子模塊組成的提升機(jī)控制設(shè)備，可供控制高壓帶動(dòng)力制動(dòng)或低頻制動(dòng)，單、雙機(jī)拖動(dòng)等。對應(yīng)提升機(jī)來說運(yùn)行的安全可靠是至關(guān)重要的，主井直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)效率，作為運(yùn)送人員的副井，一旦發(fā)生故障往往造成機(jī)毀人亡。采用磁場反并聯(lián)，有平波電抗器及臥式深度發(fā)送裝置。調(diào)速平滑，精度高。因此換相整流子是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。b 沒有整流子和碳刷這一薄弱環(huán)節(jié)，保證了電機(jī)的可靠運(yùn)行和降低了運(yùn)行消耗。b 在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時(shí)，低速段電機(jī)的過載倍數(shù)有所降低。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，要保證提升罐籠在預(yù)定地點(diǎn)準(zhǔn)確停車，要求準(zhǔn)確度高，目前可達(dá)177。b 各主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視。安全回路極為重要，它是保護(hù)的最后環(huán)節(jié)之一，英、德等公司都采用兩臺(tái)PC微機(jī)構(gòu)成安全回路，使安全回路具完善的故障監(jiān)視功能。(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。1986年向甘肅金川礦提供了一套帶微機(jī)控制的800kW直流電控設(shè)備。這是今后一段時(shí)期乃至凡十年對我國占絕大多數(shù)采用繼電控制的交流提升系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造的必由之路。上述問題使提升機(jī)運(yùn)行的可靠性和安全性不能得到有效的保障。該方案耗能大，占地面積大。本文從解決實(shí)際礦井提升系統(tǒng)存在的問題出發(fā)，對傳統(tǒng)的調(diào)速方案進(jìn)行了控制方式的革新和數(shù)字化改造，降低了成本，提高了控制精度，加強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。㎡)，g為重力加速度Td傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩,e加速度。綜合以上提升機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)以及礦山生產(chǎn)固有的特點(diǎn)，提升機(jī)工藝對提升機(jī)電控系統(tǒng)的要求如下:(1) 加(減)速度符合國家有關(guān)安全生產(chǎn)規(guī)程的規(guī)定。迅速安全制動(dòng)停車，即所謂要具備挖土機(jī)機(jī)械特性)。幾十年來 ，這種控制系統(tǒng)由于受元件水平的限制而存在著缺陷，突出表現(xiàn)在:(1) 使用大量繼電器、接觸器及其它分立電子元件，系統(tǒng)體積大，運(yùn)行噪聲大，功耗高，接線復(fù)雜，故障率高，工作穩(wěn)定性和可靠性差，控制速度慢，控制精度差，功能改變難度大，使用壽命短。PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為模塊化結(jié)構(gòu)，維護(hù)更換方便，并可顯示故障類型。同時(shí)可以利用PLC的高速計(jì)數(shù)功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能、故障檢測及診斷功能、信號顯示功能等來增加一些新的控制功能，安全性將大大提高，運(yùn)行將更加平穩(wěn)、準(zhǔn)確，完全能夠滿足礦山生產(chǎn)的苛刻要求，而且投資相對較少，性價(jià)比較高，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。調(diào)速范圍大，由于剩磁影響，GM系統(tǒng)在調(diào)速時(shí)轉(zhuǎn)速受到限制，而VM系統(tǒng)調(diào)速時(shí)速度從零到最大速度都能控制，運(yùn)行可靠。傳統(tǒng)的串電阻交流拖動(dòng)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固耐用，占地面積小，維護(hù)方便，運(yùn)行可靠價(jià)格低廉，設(shè)備供貨容易，當(dāng)用于要求頻繁啟動(dòng)或不同運(yùn)行速度的多水平提升機(jī)時(shí)就更為不經(jīng)濟(jì)。 23 提升機(jī)控制系統(tǒng)框圖 （1）主控系統(tǒng)圖23為提升機(jī)控制系統(tǒng)框圖。在變頻器系統(tǒng)中輸出閘控信號到PLC，要求只有在變頻的輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到一定值的時(shí)候才可以松閘，這樣會(huì)避免豎井提升機(jī)啟動(dòng)時(shí)發(fā)生溜車現(xiàn)象。安全電路斷開后，系統(tǒng)會(huì)立即解除運(yùn)行控制指令，封鎖變頻器，制動(dòng)油泵，斷開安全閥和KT線圈，進(jìn)行緊急制動(dòng)。隨著電力電子器件的產(chǎn)生和控制理論的飛速發(fā)展，現(xiàn)代控制理論越來越多的應(yīng)用到交流調(diào)速系統(tǒng)中，使得交流調(diào)速性能可以和直流調(diào)速相媲美、相競爭，交流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。這樣在提升機(jī)系統(tǒng)的最大靜張力差允許范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)正力減速與爬行、負(fù)力減速與爬行以及驗(yàn)繩等多種工作方式，達(dá)到控制要求。(2) 調(diào)速精度高。異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速總低于同步轉(zhuǎn)速，而且隨著同步轉(zhuǎn)速而變化。但是其控制器的設(shè)計(jì)在某種程度上依賴于電機(jī)的參數(shù)，為了減少控制上對電機(jī)參數(shù)的敏感性，已經(jīng)提出了許多參數(shù)辨識、參數(shù)補(bǔ)償和參數(shù)自適應(yīng)方案，收到了較好的效果。選型時(shí)應(yīng)充分考慮這些情況，必要時(shí)應(yīng)將通用變頻器的容量提高一檔，或者采用具有矢量控制或直接轉(zhuǎn)矩控制的通用變頻器。制動(dòng)運(yùn)行的方式:對于不經(jīng)常制動(dòng)的設(shè)備可以選擇變頻器+制動(dòng)單元+制動(dòng)電阻的方式。 變頻器容量的選擇變頻器的容量可從三個(gè)角度表述:額定電流、可用電動(dòng)機(jī)功率和額定容量。同時(shí)，對于原來采用變頻器的改造項(xiàng)目，變頻器的容量選擇也不能以電動(dòng)機(jī)額定電流為依據(jù)。等額變頻器僅能提供小于150%超載力矩值，為此可通過提高變頻器容量或同時(shí)提高變頻器和電機(jī)容量來獲得20%力矩值。31變頻調(diào)速主控電路圖聲光報(bào)警回路：變頻器報(bào)警輸出的動(dòng)斷（常閉）觸點(diǎn)30B30C串聯(lián)在KM1的線圈電路內(nèi)，當(dāng)變頻器因故障不能正常工作時(shí)，報(bào)警輸出的常閉觸點(diǎn)動(dòng)作，使KM1線圈失電，將變頻器與電源斷開，進(jìn)行安全保護(hù)。參數(shù)設(shè)置步驟分為三類:(1) 參數(shù)恢復(fù)到工廠設(shè)置工廠設(shè)置時(shí)裝置所有參數(shù)被定義的初始狀態(tài)，裝置在這個(gè)設(shè)置下進(jìn)行供貨。系統(tǒng)程序和大部分的用戶程序都采用E2PROM存儲(chǔ)，一般PLC的平均無故障工作時(shí)間可達(dá)幾萬小時(shí)以上。采用統(tǒng)一接線方式的可拆裝的活動(dòng)端子排，提供不同的端子功能適合用于多種電氣規(guī)格。Q4AR系列為雙機(jī)熱備系列，最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為8192點(diǎn)。FX2N系列PLC的特點(diǎn)：(1) 高速的運(yùn)算速度基本指令：，應(yīng)用指令：。表41 輸入點(diǎn)地址編碼名 稱地址編碼名 稱地址編碼電機(jī)A軸編碼器（速度）X0半自動(dòng)X24電機(jī)B軸編碼器（速度）X1主系統(tǒng)X25電機(jī)B軸編碼器（深度）X2備系統(tǒng)X26輥筒編碼器（速度）X3人員X27深指編碼器（速度）X4材料X30心跳脈沖輸入X10調(diào)繩X31驗(yàn)繩X11正常X32KP開關(guān)X12調(diào)閥X33維修X13G1X34應(yīng)急X14G2X35上過卷X15G3X36無過卷X16G4X37下過卷X17調(diào)繩控制開關(guān)通X401KT轉(zhuǎn)換開關(guān)X20調(diào)繩控制開關(guān)斷X412KT轉(zhuǎn)換開關(guān)X21故障復(fù)位X42手動(dòng)X22半自動(dòng)運(yùn)行X43自動(dòng)X23深度清零X44語音復(fù)位X45深指上井口開關(guān)X63急停X46深指下井口開關(guān)X64備用X47井筒上過卷X65三倍靜力矩試驗(yàn)按鈕X50井筒下過卷X66主令零位停車X51井筒上終端X67主令上升X52井筒下終端X70主令下降X53井筒上減速點(diǎn)X71緊閘開關(guān)X54井筒下減速點(diǎn)X72松閘開關(guān)X55井筒上井口開關(guān)X73深指上過卷X56井筒下井口開關(guān)X74深指下過卷X57井筒上校正開關(guān)X75深指上終端X60井筒下校正開關(guān)X76深指下終端X61閘瓦開關(guān)X77深指減速點(diǎn)X62FX2NB1系列PLC的控制系統(tǒng)的輸入信號及地址編號如表42所示。3) 梯形圖、指令表、或者是SFC(時(shí)序功能圖)進(jìn)行編程。2) 提升機(jī)行程(PLC)控制方式通過井筒開關(guān)、旋轉(zhuǎn)編碼器檢測提升行程。如圖51所示。圖52 控制子程序流程圖2) 深度、速度檢測子程序速度檢測采用光電旋轉(zhuǎn)編碼器雙線輸入。程序中設(shè)置各種運(yùn)行方式下的速度保護(hù)包絡(luò)線，對各種情況的超速全程監(jiān)控，任何超速均會(huì)斷開安全回路，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。開車前出現(xiàn)這類故障，則不允許再開車。圖53 PLC外部接線(2)梯形圖及編程語言二、上提升，下放在控制回路中利用正轉(zhuǎn)繼電器K1的常閉觸頭控制反轉(zhuǎn)繼電器K2的線圈；利用反轉(zhuǎn)繼電器K2的常閉觸頭控制正轉(zhuǎn)繼電器K1的線圈。正常工作狀態(tài)，為變頻調(diào)速運(yùn)行。必要時(shí)可采用帶有屏蔽層的輸入和輸出信號電纜。盡量縮短模擬量I/O信號線的長度，并采用雙芯屏蔽線作為信號線。實(shí)現(xiàn)方案的同時(shí)還發(fā)現(xiàn)很多的不足。這次實(shí)踐，讓我覺得獲益匪淺，對我的課題有很大幫助。 2629[11] 張曉坤． 可編程控制器原理及應(yīng)用．西北工業(yè)大學(xué)出版社， 1998 [12] 黃立培，張學(xué)編著．變頻器應(yīng)用技術(shù)及電動(dòng)機(jī)調(diào)速．人民郵電出版社，1998 [13] 周定頤．電機(jī)及電力拖動(dòng)．機(jī)械工業(yè)出版社，1996 [14] 盧燕著．礦井提升機(jī)電力拖動(dòng)與控制．冶金工業(yè)出版社2001[15] 林育茲．可編程序控制器原理及邏輯控制．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[16] 曹大鵬． 礦井提升機(jī)交—直—交可逆調(diào)速系統(tǒng)的研究．安徽理工大學(xué)， 2006年[17] 張平． 礦山副井提升機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用．山東科技大學(xué)， 2006年[18] 王宏斌,劉亞軍,李雷軍． 礦井提升機(jī)行程控制的研究和實(shí)現(xiàn)．第十四屆全國煤礦自動(dòng)化學(xué)術(shù)年會(huì)暨中國煤炭學(xué)會(huì)自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集．2004年附　錄PLC接線圖外文資料翻譯Motor type1. The Power Supply Category:Motor power supply according to the different work can be divided into DC motor and AC motor. AC Motor is also divided into the threephase singlephase motors and motor.2. according to the structure and working principle of classification: Structure and working principle of electric motors can be divided into direct current motor, asynchronous motor and synchronous motor. Synchronous motor can be divided into permanent magnet synchronous motors, reluctance synchronous motors and hysteresis synchronous motor can be divided into induction motor and AC mutator motor. Divided into threephase inductio