【正文】 松繩保護(hù)，程序不斷監(jiān)測(cè)松繩開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)松繩故障時(shí)，斷開(kāi)安全回路，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)。故障時(shí)，通過(guò)對(duì)液壓站電磁閥的控制，實(shí)施一二級(jí)安全制動(dòng)。另一種是給定速度為行程的函數(shù)， v=f(s)。啟動(dòng)時(shí)，先對(duì)提升機(jī)施加一交流制動(dòng)信號(hào)，建立啟動(dòng)力矩，待檢測(cè)到機(jī)械抱閘信號(hào)后發(fā)出信號(hào)給控制器去掉 交流制動(dòng)信號(hào)，然后由控制器加上啟動(dòng)電壓讓提升機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)?？紤]到電源 電壓波動(dòng)因素及需通過(guò) 125%超載試驗(yàn)要求等因素，其最大轉(zhuǎn)距必須有 倍的負(fù)載力矩值，以確保其安全使用的要求。該技術(shù)目前雖尚未成熟，但仍吸引著眾多的學(xué)者深入研究。另外，其機(jī)械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。239。39。 ②預(yù)選電機(jī)功率 由 tn 可估定電機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù) 492 / minenr? ，則實(shí)際最大提升速度 3 . 1 4 3 . 5 4 9 2 7 . 8 4 /6 0 6 0 1 1 . 5em Dnv m si? ??? ? ?? 則電動(dòng)機(jī)功率 1 . 1 5 6 0 0 0 0 7 . 8 4 1 . 2 7 6 41 0 0 0 1 0 0 0 0 . 8 5mejK Q vP k W?? ??? ? ? ?? 取礦井阻力系數(shù) ? ，減速器傳動(dòng)效率 ? ? ，動(dòng)力系數(shù) ?? 。 ①工作機(jī)構(gòu) 主要是指主軸裝置和主軸承等，主軸裝置由主軸、卷筒、滾動(dòng)軸承、支輪、制動(dòng)輪、調(diào)繩離合器等組成。模擬量輸入到 PLC 的模擬量數(shù)入模塊，同時(shí)輸出到端子。 FX2N 系列具有如下優(yōu)點(diǎn) ： ①最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為提升機(jī)的自動(dòng)化控制提供最大的靈活性和控制能力。在滿足基本要求的前提下， PLC 選型主要從經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、可擴(kuò)展性及網(wǎng)絡(luò)通訊性能等方面綜合考慮。當(dāng)生產(chǎn)工藝和流程進(jìn)行局部的調(diào)整和改動(dòng)時(shí)，通常只需要對(duì) PLC 的程序進(jìn)行改動(dòng)，或者配合以外圍電路的局部調(diào)整即可 實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的改造。軟安全回路分別在兩套 PLC 軟件中搭建，與硬安全回路相同并且同時(shí)動(dòng)作。綜上原因，交流拖動(dòng)系統(tǒng)在我國(guó)中小型礦山或者中等深度以下礦井獲得了廣泛應(yīng)用。 直流拖動(dòng)系統(tǒng)一般采用他勵(lì)電動(dòng)機(jī)作為主拖動(dòng)電機(jī)，它具有調(diào)速性能好，低速階段運(yùn)行穩(wěn)定，在加速，減速和低速運(yùn)行時(shí)的電耗小，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn) .根據(jù)供電方式的不同，直流拖動(dòng)系統(tǒng)又可分為兩類，一類是發(fā)電機(jī)組供電的系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱 GM 系統(tǒng) )，一類是晶閘管供電的系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱VM 系統(tǒng) )。 (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(yùn)行參數(shù)顯示功能 . (5) 調(diào)速 性能差，機(jī)械沖擊大，人員乘車舒適性差。要求速度平穩(wěn)，調(diào)速方便，調(diào)速范圍大，能滿足各種運(yùn)行方式及提升階段 (加速、減速、等速、爬行等 ) (3) 有較好的起動(dòng)性能。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 1 章 礦 井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 礦井提升機(jī)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求 提升機(jī)控制系統(tǒng)方案的選用應(yīng)滿足生產(chǎn)工藝的要求速度。 采用該控制系統(tǒng)，使提升機(jī)工作可靠，使用方便，同時(shí)具有動(dòng)態(tài)顯示的功能，節(jié)能效果明顯。 ②電阻分級(jí)切換，為有級(jí)調(diào)速，設(shè)備運(yùn)行不平穩(wěn)，容易引起電氣及機(jī)械沖擊。㎡ )， 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。迅速安全制動(dòng)停車，即所謂要具備挖土機(jī)機(jī)械特性 )。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。調(diào)速范圍大，由于剩磁洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 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。程序編制滿足提升機(jī)自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)、驗(yàn)繩、調(diào)繩等工作方式，并可方便的轉(zhuǎn)換 。在提升過(guò)程中，控制提升機(jī)運(yùn)行的主洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 速度給定 S 形速度曲線由 PLC 編程產(chǎn)生，經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換，由模擬量輸出口輸出，以驅(qū)動(dòng)變頻器工作；對(duì)變頻器輸出頻率的調(diào)整控制，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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。它不僅能夠完成多數(shù)情況下的控制要求，還能夠大量洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 節(jié)省系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試的時(shí)間和工作量?；締卧捎靡子诰S修的裝卸端子臺(tái)。 PLC 外圍電氣控制 ①電源回路 電源部分采用雙回路供電模式，電源柜主要是給變頻柜和動(dòng)力柜供電，同時(shí)用來(lái)進(jìn)行過(guò)流保護(hù)和電壓、電流測(cè)量。 只有安全回路始終保持接通狀態(tài)，礦井提升機(jī)才能正常工作。減速器的作用是減速和傳遞動(dòng)力，聯(lián)軸器是用來(lái)聯(lián)接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動(dòng)力。 按自由滑行方式確定 23 1 . 1 5 6 0 0 0 0 5 7 . 1 7 4 8 4 0 . 5 7 /72561mK Q p Ha m s? ? ? ?? ? ?? 自由滑行方式 3a 偏低，故應(yīng)該考慮機(jī)械制動(dòng)方式。39。39。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，分別對(duì)速度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。 在變頻調(diào)速領(lǐng)域，異步電機(jī)的控制方式多種多樣，但從轉(zhuǎn)矩的響應(yīng)性和過(guò)渡特性來(lái)看，變頻調(diào)速的控制方式分為以下幾種 : （ 1） V/F 控制 V/F 控制是交流電機(jī)最簡(jiǎn)單的一種控制方法，通過(guò)控制過(guò)程中始終保持 V/F 為常數(shù)，來(lái)保證轉(zhuǎn)子磁通的恒定。 根據(jù)以上各種因素，本設(shè)計(jì)選用山東新風(fēng)光 JDBP37T 系列高壓提升機(jī)專用變頻器。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）。其中一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在提升機(jī)的主軸上，另一個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在提升電動(dòng)機(jī)軸上，天輪軸上的安裝旋轉(zhuǎn)編 碼器作為行程檢測(cè)后備器件。利用高速計(jì)數(shù)模塊對(duì)編碼器信號(hào)計(jì)數(shù)，其中一路編碼器信號(hào)用于行程速度保護(hù)，一路用于顯示與監(jiān)測(cè)。 錯(cuò)向保護(hù)功能，程序判斷提升信號(hào)方向與開(kāi)車方向不一致時(shí)，不允許開(kāi)車。 等速段超速、減速段超速、爬行段超速保護(hù)。 PLC 軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是根據(jù)提升機(jī)工藝和控制要求，將控制任務(wù)和 過(guò)程分解為許多子過(guò)程和子任務(wù)，再對(duì)各個(gè)子過(guò)程和子任務(wù)進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)、功能說(shuō)明，形成一個(gè)模塊化的程序結(jié)構(gòu)。參數(shù)表指明一個(gè)參數(shù)作列入的菜單，通過(guò)配置給每個(gè)菜單的菜單號(hào)，使其賦值生效。 回饋制動(dòng)： 回饋制動(dòng)采用的是有源逆變技術(shù)，將再生電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送到電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。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(duì)電機(jī)參數(shù)的敏感性，已經(jīng)提出了許多參數(shù)辨識(shí)、參數(shù)補(bǔ)償和參數(shù)自適應(yīng)方案，收到了較好的效果。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動(dòng)上。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 變頻調(diào)速系統(tǒng) 變頻器 變頻調(diào)速系統(tǒng)主要設(shè)備是提供變頻電源的變頻器 。4 ??????? 電機(jī)容量校核 ① 等效時(shí)間計(jì)算 sttttttT d)(211)(21243210???????????????? ?? ② 等效力 dF SNtFFtFFFFtFFtFFdtFT??????????????2114239。00 1 .1 5 6 0 0 0 0 5 7 .1 7 7 2 5 6 1 0 .4 8 1 3 1 5 0 0mF K Q p H a N? ? ? ? ? ? ? ? ?? 2)初加速終了 39。礦井提升機(jī)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的作用是：在司機(jī)不參與的情況下，發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)將主電動(dòng)機(jī)斷開(kāi)并同時(shí)進(jìn)行安全制動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的保護(hù)。當(dāng)發(fā)生松繩現(xiàn)象時(shí)，經(jīng)過(guò)短暫調(diào)節(jié)后，若沒(méi)有消除松繩現(xiàn)象，安全回路斷開(kāi)，進(jìn)行安全制動(dòng)。 10V 迸行無(wú)級(jí)變頻調(diào)速，在輸出模擬量的同時(shí)，在手柄相應(yīng)的操縱角度上加上光電開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，可以輸入開(kāi)關(guān)信號(hào)到變頻器上的速段控制接入口，達(dá)到控制限制。通過(guò)設(shè)定參數(shù)可以確保編程存儲(chǔ)器內(nèi)元件的注釋區(qū)域。一臺(tái)小型的 PLC，只相當(dāng)于幾個(gè)繼電器的體積，控制系統(tǒng)所消耗的能量也大大降低。用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯順序和時(shí)序，最大限度地取代傳統(tǒng)繼電 接觸器系統(tǒng)中的硬件線路，大量減少機(jī)械觸點(diǎn)和連 線的數(shù)量。 （ 4）操作臺(tái) 操作臺(tái)設(shè)置兩個(gè)手柄，分別用于速度輔助給定及制動(dòng)力給定。由于高次諧波的影響，使電網(wǎng)電壓的波動(dòng)加大并導(dǎo)致畸變，即所謂引起“電力公害” :同時(shí)低速時(shí)功率因數(shù)也較低。 對(duì)于一般提升機(jī)電控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，采用一套中小容量的 PLC 即可滿足要求，其價(jià)格也不高 .如果采用 PLC 技術(shù)對(duì) TKDA 電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，把原來(lái)由各種電器通過(guò)連線而實(shí)現(xiàn)的邏輯控制改由 PLC 通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)，則控制線路將大大簡(jiǎn)化，設(shè)備體積、設(shè)備維修量將大大減小，抗干 擾能力將大大增強(qiáng)，工作可靠性將大大提高，工藝改變時(shí)只需要改變控制程序即可。在繼電器控制系統(tǒng)中，要完成一個(gè)控制任務(wù)，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(lái)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)。這意味著電動(dòng)機(jī)不僅要工作在電動(dòng)狀態(tài)，還應(yīng)能工作在制動(dòng)狀態(tài)。在提升機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和變頻調(diào)速技術(shù)，對(duì)原有提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)換代。洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 基于 PLC 的礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 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。 因此，需要研制更加安全可靠的控制系統(tǒng)，使提升機(jī)運(yùn)行的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性和高效性得到提高。 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)調(diào)速控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 控制單元基本原理 我國(guó)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)。 輸 入 設(shè) 備按 鈕 、 限 位 開(kāi) 關(guān) 、操 作 手 柄可 編 程 控 制 器輸 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(guò) 程 圖 11 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)洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 代控制中越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 (2) 有沖擊性的無(wú)功功率。 （ 3）液壓站 為提升機(jī)提供制動(dòng)力，停車時(shí)先通過(guò)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(duì)電機(jī)施加直流制動(dòng)，再松開(kāi)機(jī)械抱閘，防止溜車，以保證系統(tǒng) 安全可靠地工作。具有其他工業(yè)設(shè)備難以具備的特點(diǎn)： PLC 具有以下特點(diǎn) : (1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。由軟件實(shí)現(xiàn)的邏輯控制，可以大量節(jié)省繼電器、定時(shí)器的數(shù)量。 PC 使用 A7PHP/A7HGP、 A6GPP/A6PHP 相對(duì)應(yīng)的編程軟件，可以在 RUN 時(shí)改變程序。 主令手柄采用手柄輸出177。礦井提升機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中若發(fā)生松繩現(xiàn)象，很容易發(fā)生斷繩事故。 ⑥拖動(dòng)控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng) 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 拖動(dòng)控制和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)包括拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)、變頻器、 PLC 電氣控制系統(tǒng)和自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)。 12)一次提升循環(huán)時(shí)間 0 1 2 3 4 2 3 51. 45 8 6 8 85. 68xT t t t t t s?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 13)提升能力校核，實(shí)際年提升能力 3600 3 6 0 0 3 0 0 1 4 6 9 2 . 0 7 t /1 . 1 5 8 5 . 6 8nrnxb t QA CT ? ? ?? ? ?? 萬(wàn) 年 ④動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 1)初加速開(kāi)始 39。39。0022222 NT dtFFdTd 8 6 5 2 110 2 ???? ? ③ 電動(dòng)機(jī)等效功率 kWkwvFP jmdd ?????? ? ④ 工作過(guò)負(fù)荷校驗(yàn) 35154 400 ?????? ?emFF ⑤ 特殊過(guò)負(fù)荷（調(diào)節(jié)繩長(zhǎng)時(shí)） NpHQF zt 85437)()( ??????? ? ?????? ?etFF 根據(jù)以上校驗(yàn)結(jié)果可知，預(yù)選的電機(jī)能滿要求，可以用。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前，實(shí)用中多采用轉(zhuǎn)差頻率矢量控制，由于其沒(méi)有實(shí)現(xiàn)直接磁通的閉環(huán)控制，無(wú)需檢測(cè)出磁通，因而容易實(shí)現(xiàn)。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 ⑨具備 RS485 通訊接口，標(biāo)準(zhǔn) Modbus/Profibus 等通信規(guī)約，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視，可接受和輸出 0～ 5V/4～ 20mA 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)； ⑩完整的故障監(jiān)測(cè)電路、精確的 故障定位和報(bào)警保護(hù)。 有關(guān)功能的參數(shù)系統(tǒng)存儲(chǔ)在裝置中的參數(shù)組的結(jié)構(gòu)菜單中，因而，一個(gè)菜單代表裝置全部參數(shù)中的一套參數(shù)，一個(gè)參數(shù)有可能列入幾個(gè)菜單。上位機(jī)軟件主要對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和記憶。 4）保護(hù)設(shè)置子程序 對(duì)各種保護(hù)點(diǎn) (減速點(diǎn)開(kāi)關(guān)、過(guò)卷開(kāi)關(guān)、終點(diǎn)開(kāi)關(guān)、解除二級(jí)制動(dòng)中繼接點(diǎn)等 )除在外部設(shè)置硬接點(diǎn)外 ，在程序中也設(shè)