【正文】 程圖如圖 42 所示。 （ 3） t3 段：等速階段。其中提升速度隨時間變化的曲線稱為提升速度圖。為此，變頻器調(diào)速時應(yīng)設(shè)置能耗制動和直流制動功能。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）。 22 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。 表 21 變頻器的快速調(diào)試 序號 參數(shù)號 出廠值 設(shè)定值 說明 1 P0003 1 3 專家級 2 P0700 2 2 端子輸入 3 P0701 1 1 接通正轉(zhuǎn)停車命令 4 P0702 12 2 接通反轉(zhuǎn)停車命令 5 P0703 9 9 故障復(fù)位 18 6 P0704 15 15 固定頻率 7 P0705 15 15 固定頻率 8 P0706 15 15 固定頻率 9 P0731 變 頻器故障 10 P0732 7 7 報(bào)警信號 11 P0733 2 2 運(yùn)行信號 12 P1000 2 3 固定頻率設(shè)定 13 P1080 20 最低頻率 14 P1082 最高頻率 15 P1120 斜坡上升時間 16 P1121 斜坡下降時間 17 P1237 0 2 工作停止時間的比率為 10％ 18 P1312 180 啟動提升 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。 圖 24 為 MM440 變頻調(diào)速系統(tǒng)接線圖 ，檢查電路正確無誤后， 合上主電源開關(guān) QS。由于在變頻調(diào)速時轉(zhuǎn)差功率不變，在各種異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中效率較高，同時性能也最好，故是交流調(diào)速的主要發(fā)展方向。 14 圖 22 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)變頻器主要選用德國西門子公司研發(fā)、生產(chǎn)的交 — 直 — 交方式變頻器系列MM440 通用變頻器 , 三相 交流電源 電壓 。 變頻器的選擇 從 80 年代初通用變頻器問世以來，經(jīng)過近 20 年，通用變頻器更新?lián)Q代了五次。標(biāo)準(zhǔn)是編程語言的標(biāo)準(zhǔn)，除了梯形圖和語句表之外，還存在順序流程圖、結(jié)構(gòu)化文本和功能塊 圖三種編程語言的表達(dá)方式。在 PLC 處于運(yùn)行 (RUN)狀態(tài)時，從內(nèi)部處理、通信操作、程序輸入、程序執(zhí)行、程序輸出，一直循環(huán)掃描工作。而 S7200 系列的產(chǎn)品可以滿足設(shè)計(jì)要求，因此本次設(shè)計(jì)以西門子公司的 S7200 系列入手 。 PLC 技術(shù)的邏輯控制功能通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)，柔性強(qiáng)，控制功能多，控制線路大大簡化。提升過程采用微機(jī)主要完成如下參數(shù)的監(jiān)視：提升過程中各工況參數(shù) (如速度、電流 )監(jiān)視；各主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視；各傳感器 (如位置開關(guān)、停車開關(guān) )信號的監(jiān)視。 采用該控制系統(tǒng)，使提升機(jī)工作可靠，使用方便，同時具有動態(tài)顯示的功能，節(jié)能效果明顯。其輸入設(shè)備和輸出設(shè)備與繼電器控制系統(tǒng)相同，但它們是直接接到可編程序控制器的輸入端和輸出端的。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)，比如先進(jìn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場總線和工業(yè)自動化技術(shù)來控制，按照結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化、性能現(xiàn)代化、體積小型化的原則，研制生產(chǎn)適合礦井提升機(jī)電控設(shè)備是進(jìn)行技術(shù)改造和新建礦井設(shè)備選型的理想選擇，從而使之成為安全、可靠、高效率、自動化程度高的電控系統(tǒng)。 控制方案分析與確定 傳統(tǒng)繼電器 — 接觸器控制 國 內(nèi)大多繼電器 — 接觸器式礦井提升機(jī)設(shè)備還是以磁放大器為核心組成模擬量閉環(huán)調(diào)節(jié)構(gòu)成的，支配控制系統(tǒng)工作的“程序”是由各分立元件 (繼電器、接觸器、電子元件等 )用導(dǎo)線連接起來加以實(shí)現(xiàn)的，這樣的控制系統(tǒng)稱為接線程序控制系統(tǒng)。 提升機(jī)經(jīng)過變頻調(diào)速改造后，系統(tǒng)的工作過程變化不大，操縱桿控制電機(jī)正轉(zhuǎn)三檔速度和反轉(zhuǎn)三 檔速度。總體來說，隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展和 PLC 可編程控制技術(shù)、變頻技術(shù)的發(fā)展， 4 我國近十年來關(guān)于礦井提升計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研究發(fā)展迅速 ,采用了先進(jìn)的控制設(shè)備和控制策略 ,無論在驅(qū)動方式上還是控制技術(shù)上都取得了很大的進(jìn)展 ,積累了大量的經(jīng)驗(yàn) ,取得了很大的成績。特別要強(qiáng)調(diào)的是，此時期在國外著名的提升機(jī)制造公司，如西門子、 ABB、 ALSTHOM 都利用新的技術(shù)和裝備，開發(fā)或完善了提升機(jī)的安全保護(hù)和監(jiān)控裝置，使安全保護(hù)性能又有了新的提高。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，近三十年來，國外礦井提升機(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。 在礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用變頻器和可編程控制器相結(jié)合的方法，具有編程簡單和控制可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。因此對礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究具有現(xiàn)實(shí)意義，也是國內(nèi)外相關(guān)行業(yè)專家學(xué)者的一個研究課題。如果需要改變系統(tǒng)的裝置，可以直接在計(jì)算機(jī)上相應(yīng)的梯形圖進(jìn)行修改，不像傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)，需要改變很多繼電器，接觸 器的接線，這在無形之中就節(jié)省了大量的勞動力和時間，進(jìn)而提高了勞動生產(chǎn)率。 編 制 設(shè)計(jì) B適應(yīng)范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。 多年來，礦井提升機(jī)及其拖運(yùn)、安全保護(hù)系統(tǒng)等設(shè)備的技術(shù)水平和安全水平一直是困擾煤炭安全生產(chǎn)和效益提高的重要 因素。通過對已改造的提升機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)研以及相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀可以看出 PLC 控制的變頻調(diào)速提升機(jī)有明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 1981 年第一臺用同步機(jī)懸臂傳動的提升機(jī)在德國 Monopol 礦問世， 1988 年由 MAVGHH 和西門子合作制造的機(jī)電一體的提升機(jī) (習(xí)慣稱為內(nèi)裝電機(jī)式 )在德國 Romberg 礦誕生了，這是世界上第一臺機(jī)械和電氣融合成一體的同步電機(jī)傳動提升機(jī)。有單繩和多繩兩種系列，大都采用改變轉(zhuǎn)差率 s 的調(diào)速方法，在調(diào)速中產(chǎn)生大量的轉(zhuǎn)差功率，使大量電能消耗在轉(zhuǎn)子附加電阻上，導(dǎo)致調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性變差。重車上行時，電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩必須克服負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩，起動時還要克服一定的靜摩擦力矩，電機(jī)處于電動工作狀態(tài)，且工作于第一象限，在重車減速時，雖然重車在斜井面上有一向下的分力，但重車的減速時間較短，電機(jī)仍會處于再生狀態(tài)，工作于第二象限。 PLC 變頻調(diào)速是一種理想的高效率、高性能的調(diào)速方法， 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(jī)的同步轉(zhuǎn)速或不改變同步轉(zhuǎn)速兩種。 6 輸 入 設(shè) 備按 鈕 、 限 位 開 關(guān) 、 操 作 手 柄繼 電 器 控 制 線 路有 繼 電 器 和 連 接 線 路 組 成輸 出 設(shè) 備繼 電 器 和 電 磁 閥被 控 制 的 機(jī) 械 設(shè) 備 或 生 產(chǎn) 過 程 圖 13 繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng)框圖 而這種控制方式還存在著很多的問題： （ 1）使用大量繼電器、接觸器及其它分立電子元件使系統(tǒng)體積大、運(yùn)行噪 聲大。 在變頻調(diào)速技術(shù)中矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制都 7 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 。在存儲程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要通過改變控制器內(nèi)部的接線 (即硬件 )，而只需通過編程器改 變程序存儲器中某些語句的內(nèi)容。基于 PLC 的礦井提升變頻調(diào)速控制系統(tǒng)圖如圖 15 所示。系統(tǒng)框圖中用旋轉(zhuǎn)編碼器來測試電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 PLC 控制系統(tǒng)為模塊結(jié)構(gòu)，維護(hù)更換方便，并可顯示故障類型。為了使 PLC 的輸出及時地響應(yīng)各種輸入信號，初始化后 PLC 要反復(fù)不停地分段處理各種不同的任務(wù)，這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為掃描工作方式。 (2)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 繼電器控制系統(tǒng)中，由于器件的老化、脫焊、觸點(diǎn)的抖動以及觸點(diǎn)電弧等現(xiàn)象是不可避免的，大大降低了系統(tǒng)的可靠性。 PLC 的功能擴(kuò)展也極為方便，硬件配置相當(dāng)靈活 ,根據(jù)控制要求的改變，可以隨時變動特殊功能單元的種類和個數(shù)，再相應(yīng)的修改用戶程序就可以達(dá)到變換和增加控制功能的目的。 3． 通用變頻器的控制技術(shù)性能達(dá)到了直流電機(jī)調(diào)速水平。對于變頻器的應(yīng)用，必須首先熟練對變頻器的面板操作，以及根據(jù) 實(shí)際應(yīng)用，對變頻器的各種功能參數(shù)進(jìn)行設(shè)置 MM420 變頻器是利用電力半導(dǎo)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。 2. MM440 變頻調(diào)速的原理 異步電動機(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)會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速： pf160n0? (2－ 1) 式中 f1定子繞組電源頻率； P電機(jī)磁極對數(shù)。調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速，比較適合于 大型 類的負(fù)載。 變頻器各端子說明 分布如圖 25 所示。 PLC 與變頻器的外圍接線圖如圖 32 所示， PLC 的 端接電機(jī)啟動按鈕 SB1， 端接電機(jī)停止按鈕 SB2，再 使用 PLC 的一個模擬量輸出點(diǎn)作為使 電機(jī)正轉(zhuǎn)啟動的輸出信號，接到 MM420 變頻器的 AIN1+， AIN1端子上。 聲光報(bào)警回路：變頻器報(bào)警輸出的動斷（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，報(bào)警輸出的常閉觸點(diǎn) 動作，使 KM1 線圈失電，將變頻器與電源斷開，進(jìn)行安全保護(hù)。 的輸入端 、 為提升機(jī)上升、下降開關(guān)控制端； 、 、 為提升機(jī)的過卷、松繩、過載控制端。 圖 41 箕斗 提升速度圖 （ 1） t1 段：初加速階段。這時重載箕斗已接近井口，空箕斗接近裝載點(diǎn)，提升容器以加速度 a4 運(yùn)行， a4 一般不大于 178。當(dāng)有故障出現(xiàn)時可轉(zhuǎn)到相應(yīng)的故障處理模塊進(jìn)行故障處理，并通過報(bào)警回路報(bào)警或安全回路實(shí)現(xiàn)抱閘停車保護(hù)。 I 0 . 0I 1 . 0I 0 . 2 I 2 . 02 3451Q 0 . 0 圖 43 梯形圖簡圖 系統(tǒng)梯形圖 由于控制工藝比較復(fù)雜，本程序采用主子程序模塊化順序結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程，程序中的內(nèi)存地址可分成 :參數(shù)設(shè)定、上位機(jī)顯示、故障存儲、運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲、中間量這五部分，系統(tǒng)各種子程序均由主循環(huán)程序調(diào)用執(zhí)行，按事先輸入的控制程序?qū)崿F(xiàn)自動控制，系統(tǒng)編程靈活，修改程序方便，僅需修改子程序梯形圖程序就可改變控制功能，便于現(xiàn)場維護(hù)管理，使提升機(jī)運(yùn)行安全性和可靠性得到了大幅度提高。此時 FWD 與CM 相連，電機(jī)正轉(zhuǎn)上提煤車。 控制系統(tǒng)的梯形圖 如圖 44 所示： 32 33 34 35 圖 44 系統(tǒng)梯形圖 調(diào)試過程 1． 先將程序傳入 PLC 中，連接外部連線和按鍵以及各個狀