【正文】 頻器在礦井提升機(jī)上的應(yīng)用．北京：北京科技信息 ， 20xx [15]王朝暉．礦井提升機(jī)系統(tǒng)新技術(shù)及裝備．北京：煤炭工業(yè)出版社， 1999 [16]王兆安 .電力電子變流技術(shù) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx [17]吳忠智、吳加林 .變頻器應(yīng)用手冊 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx [18]劉竟成 .交流調(diào)速系統(tǒng) . 上海：上海交通大學(xué)出版社 ,1984 [19]郭月英 . 采用 PLC 控制方式的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng) . 北京科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，20xx [20]郅富標(biāo)，毋虎城 . 基于 PLC 控制的礦井提升機(jī)技術(shù)改造 . 北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報， 20xx 33 論文選題與寫作 本論文選題“ 礦井提升機(jī)的電控系統(tǒng)設(shè)計 ”，符合電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求，同時又具有一定的實際意義。 經(jīng)過了為期幾個月的畢業(yè)設(shè)計，從設(shè)計的題目到具體的設(shè)計內(nèi)容，都包含著肖老師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，通過這次畢業(yè)設(shè)計也讓我學(xué)到了很多理論實際知識，使我明白了只有把理論和實踐結(jié)合起來才能把工作做的更好，這讓我我 受益終身。 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、熱源或潮濕的地方。 ② 信號回路匯線接，輸入信號電纜、輸出信號電纜和電力電纜都要分開敷設(shè)，不能扎在一起，信號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。同時斷開繼電器 K1 回路，形成下降閉鎖； 當(dāng)按下上升按鈕 時， K2 吸合，斷開 K1 回路，形成上升閉鎖。 6. 不能將觸點畫在輸出線圈的右邊，線圈僅能畫在同一行中所有觸點的最右邊。 系統(tǒng)開機(jī)運行， 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， PLC 轉(zhuǎn)入速度給定控制，在系統(tǒng)運行過程中，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時， 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的輸入點。另外在變頻器的外圍加設(shè)有聲光報警輸出口及制動單元，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器故障報警和安全制動，更有效的對控制系統(tǒng)進(jìn)行安全保護(hù)。一般可采用控制交流電動機(jī)定子電壓幅值與頻率 (電壓控制型 )或定子電流幅值與頻率 (電流控制型 )的標(biāo)量控制系統(tǒng)但其動態(tài)控制性能較差為改善轉(zhuǎn)矩控制的動態(tài)性能可采用對交流電動機(jī)的定子電壓與電流實行磁通方向的矢量變換控制。 第二章 主要元部件的選擇 14 圖 24 BOP 控制面板 操作步驟如下： 1. 按 （功能鍵），最 右邊的一個數(shù)字閃爍 2. 按 / ，修改這位數(shù)字的數(shù)值 3. 再按 （功能鍵），相鄰的下一位數(shù)字閃爍 4. 執(zhí)行 2 至 4 步，直到顯示出所要求的數(shù)值 5. 按 ，退出參數(shù)數(shù)值的訪問級 MM440 通用 變頻器的參數(shù)設(shè)置 如果所用的變頻器剛剛出廠的變頻器，則需對它進(jìn)行快速調(diào)試。 VVVF 變頻調(diào)速、矢量控制變頻調(diào)速、直接轉(zhuǎn)矩控制變頻調(diào)速都是交 直 交變頻調(diào)速中的一種。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為 IGBT 三相橋式逆變器，且輸出為 PWM 波形，中間直流環(huán)節(jié)為濾波、直流儲能和緩沖無功功率。因此國內(nèi)使用單位主要以進(jìn)口為主，很少使用國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品。 (6) 體積小、能耗低 由軟件實現(xiàn)的邏輯控制可以大量節(jié)省繼電器、定時器的數(shù)量。 (3)編程簡單，使用方便 PLC 采用面向過 程，面向問題的“自然語言”編程方式，直觀易懂，主要采用梯形圖和語句表編寫程序，使得廣大電氣技術(shù)人員更易接納和理解。在通信服務(wù)階段， PLC 與一些智能模塊通信、響應(yīng)編程器鍵入的命令、更新編程器的顯示內(nèi)容等。 S7200 系列西門 子 PLC 家族中的成員之一，在西門子工控領(lǐng)域中占有重要的地位。 操作臺：操作臺設(shè)置兩個手柄，分別用于速度輔助給定及制動力給定，它是整個礦井提升機(jī)運輸系統(tǒng)的控制核心，通過它可以設(shè)定系統(tǒng)的工作方式和控制方式，可以發(fā)布系統(tǒng)的各種控制命令，以實現(xiàn)對提升機(jī)啟動、加速、平穩(wěn)運行、減速、停車以及緊急制動等各種控制功能。 圖 16 控制系統(tǒng)框圖 第一章 概述 8 系統(tǒng)框圖中部分系統(tǒng)功能如下： 控制監(jiān)視系統(tǒng)：是操作人員和控制系統(tǒng)及運輸系統(tǒng)之間的橋梁，它可以在線監(jiān)測提升機(jī)運輸系統(tǒng)的各種工作參數(shù)、工作狀態(tài)、故障參數(shù)和故障狀態(tài)。通過對頻率的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對速度的控制，使得速度變化更加平滑和實現(xiàn)精確調(diào)速。采用 PLC 控制變頻調(diào)速，在最大限度滿足生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝對電氣控制系統(tǒng)要求的前提下，力求運行安全、可靠、動作準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)、電動機(jī)及電氣元件選用合理，操作、安裝、調(diào)試和維修方便。 （ 4）系統(tǒng)安全保護(hù)環(huán)節(jié)不全面，工作不可 靠，故障顯示不直觀，分析 查找故障難度大，缺乏運行參數(shù)顯示功能 . （ 5）機(jī)械沖擊大、人員乘車舒適性差。 經(jīng)分析本文將 采用 改變定子電壓、頻率的變頻調(diào)速的方案， 近年來交流變頻調(diào)速技術(shù)迅速發(fā)展起來，調(diào)速方式的不斷進(jìn)步使得運用于提 升機(jī)系統(tǒng)的交流調(diào)速技術(shù)不僅僅局限于傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子串電阻方式，變頻調(diào)速技術(shù)也越來越多地在提升機(jī)控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，充分發(fā)揮出交流調(diào)速的優(yōu)勢。 提升過程一般包括：起動加速、勻速、減速、爬行和停車幾個主要環(huán)節(jié)。 第一章 概述 3 圖 11 礦井提升機(jī)的交流拖動 2. 直流拖動方式 我國提升機(jī)采用直流拖動有兩種系統(tǒng) :直流發(fā)電機(jī) — 直流電動機(jī)機(jī)和晶閘管 — 直流電動機(jī)系統(tǒng)。上世紀(jì)八十年代初，計算機(jī)又被用于提升機(jī)的監(jiān)視和管理。特別是模擬技術(shù)、微電子技術(shù)、微電腦技術(shù)在礦井提升機(jī)控制中的應(yīng)用已成為必然的發(fā)展。 隨著計算機(jī)和 PLC 技術(shù)的不斷發(fā)展，采用先進(jìn)的控制技術(shù)改造傳統(tǒng)礦山行業(yè)的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)，從而使礦井提升機(jī)的控制性能得到極大的改善，其自動化水平、安全性、可靠性都達(dá)到了新的高度，并采用現(xiàn)代化的管理和監(jiān)視手段保障提升機(jī)的安全運行，保證礦井提升機(jī)可靠、準(zhǔn)確地運行，實現(xiàn)礦井提升機(jī)的計算機(jī)控制。對提升機(jī)來說，運行的安全性與可靠性是至關(guān)重要的。論文的公布（包括刊登）授權(quán)井岡山大學(xué)教務(wù)處辦理。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得井岡山大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。傳統(tǒng)的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)主要采用繼電器－接觸器進(jìn)行控制，這類提升機(jī)通常在電動機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串接附加電阻進(jìn)行啟動和調(diào)速。 采用新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝來裝備煤炭 生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，以達(dá)到減人提效、確保安全生產(chǎn)的目的，是科技興煤的必由之路。電力拖動系統(tǒng)中，選用先進(jìn)的變頻傳動裝置，優(yōu)化了調(diào)速系統(tǒng)的性能，在使用過程中實現(xiàn)了變頻調(diào)速，換向等功能，使運行更加平穩(wěn)可靠。起初的提升機(jī)是電動機(jī)通過減速器傳動卷筒的系統(tǒng)，后來出現(xiàn)了直流慢速電動機(jī)和直流電動機(jī)懸臂安裝直接傳動的提升機(jī)。 國內(nèi)提升機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨向 我國礦井提升機(jī)絕大多數(shù)還是轉(zhuǎn)子回路串電阻分段控制的交流繞線式電機(jī)繼電器 —接觸器系統(tǒng)，設(shè)備陳舊、技術(shù)落后，這種控制系統(tǒng)存在著操作復(fù)雜、故障率高、電能浪費大、調(diào)速性能差、運行效率低、控制精度低、安全保護(hù)和監(jiān)測環(huán)節(jié)不完善、維修成本高等不足。提升機(jī)的直流拖動如圖 12 所示。不管電機(jī)正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，都是從礦井中將煤拖到地面上來，電機(jī)工作在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，只有在滿載拖車快接近井口時，需要減速并制動 。在接線程序控制系統(tǒng)中控制程序的修改必須 通過改變接線來實現(xiàn)。 PLC 控制變頻調(diào)速 為了改善舊式提升機(jī)的不足，因此，需要研制更加安全可靠的控制系統(tǒng)，使提升機(jī)運行的可靠性和安全性得到提高?？刂瞥绦蚴峭ㄟ^一個編程器寫到可 編程控制器的程序存儲器中。本文將提出的設(shè)計方案具有實用價值。使各種故障在出現(xiàn)之前就得以處理，防止事故的發(fā)生，并對各被監(jiān)視參數(shù)進(jìn)行存儲、保留或打印輸出。 PLC的輸入輸出回路均帶有光電隔離等抗干擾和過載保護(hù)措施。 S7200 可編程控制器（ PLC）的基本結(jié)構(gòu)如圖 21 所示。 可編程控制器（ PLC）的誕生給工業(yè)控制帶來革命性的飛躍，與傳統(tǒng)的繼電器控制相比有著突出的特點： (1)靈活性、通用性強(qiáng) 繼電器控制系統(tǒng)如果工藝要求稍有變化，控制電路必須隨之作相應(yīng)的變動，所有布線和控制柜極有可能重新設(shè)計，耗時且費力然而是利用存儲在機(jī)內(nèi)的程序?qū)崿F(xiàn)各種控制功能的。一個程序的不同部分可用任何一種語言來描述，支持復(fù)雜的順序操作功能處理以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第一代是 80 年代初模擬式通用變頻器；第二代是 80 年代中期數(shù)字式通用變頻器；第三代是90 年代初智能型通用變頻器；第四代是 90 年代中期的多功能型通用變頻器；最近研制上市第五代集中通用變頻器；通用變頻器的發(fā)展情況可以從幾個方面來說明： 1． 通用變頻器的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。 MM440 通用 變頻器 的簡介 變頻器 MM440 系列（ MicroMaster440）是德國西門子公司廣泛應(yīng)用與工業(yè)場合的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。交流調(diào)速系統(tǒng)的控制量最基本上是轉(zhuǎn)矩、速度、位置，根據(jù)不同的用途適當(dāng)組合可構(gòu)成各種閉環(huán)系統(tǒng)。 圖 24 MM440 變頻調(diào)速系統(tǒng)接線圖 本文研究的定子調(diào)壓調(diào)速主要是通過改變電動機(jī)定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法，當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩一定時，隨著電機(jī)定子電壓的降低，主 磁通減少，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢減少，轉(zhuǎn)子電流減少，轉(zhuǎn)子受到的電磁力減少，轉(zhuǎn)差率 s 增大，轉(zhuǎn)速減小，從而達(dá)到速度調(diào)節(jié)的目；同理，定子電壓升高，轉(zhuǎn)速增加。 （ 2）設(shè)定 P0003=3， P0010=1， P3900=1,P0003=3,允許訪問擴(kuò)展參數(shù)。從圖中可以看到，系統(tǒng)分別從 L LL3 三個端子引出三根線接到變頻器上，從變頻器的輸出端引出三根線經(jīng)過熔斷器、接觸器、熱繼電器接到三相交流繞線電動機(jī)上邊，從而達(dá)到變頻調(diào)速。同時（常開 ） 觸點 30B30C 閉合，將報警指示燈 HL 和電笛 HA 接通，進(jìn)行聲光報警。 的輸出端 和 接報警、安全回路繼電器。 （ 2） t2 段：主加速階段。提升容器進(jìn)入裝卸載曲軌，為減小沖擊并且便于停車，容器一般要以 。具體規(guī)則如下： 1. 梯形圖的每一行指令都在母線右邊開始畫起。當(dāng)需要開機(jī)運行時，按下起動按鈕 (SB1)，其輸出繼電器 KM1 便吸合，置于電源與變頻器之間的常開 觸點閉合，將三相 AC380V 動力電接入變頻調(diào)速回路中；當(dāng)減速停車，并實現(xiàn)機(jī)第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 26 械抱閘制動后，可以將變頻器與動力電源脫開，按下停止按鈕 (SB2)，使繼電器KM1 失電，其常開觸點斷開，變頻器便與動力電源脫開。 3)、工頻與變頻轉(zhuǎn)換 工變頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可使電機(jī)轉(zhuǎn)速需在工頻運行或變頻出現(xiàn)故障時進(jìn)行自由切換。 3．在各個時刻切換各種狀態(tài)觀察狀態(tài)指示燈 以及電壓輸出情況。 ④ 引至 PLC 柜的電纜要盡量遠(yuǎn)離那些會產(chǎn)生電磁干擾的裝置。 干擾信號的傳播方式主要有：電路傳導(dǎo)方式、感應(yīng)耦合方式和空中輻 射方式。我首先向指導(dǎo)老師表達(dá)誠摯的謝意，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，廣博的理論知識，豐富的工作經(jīng)驗，務(wù)實的工作態(tài)度，使我受益匪淺。 2．論文內(nèi)容與工作量 本論文的基于 PLC 的礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)由控制監(jiān)視系統(tǒng)、操作臺、 PLC、編碼器、變頻器和液壓站等系統(tǒng)組成。 34