【正文】 矢量控制變頻調(diào)速如果在生產(chǎn)要求不是十分高的情形下，采用無速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速是非常合適的，其控制結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。帶速度傳感器的矢量控制如圖 46 所示：圖 46 異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)控制變頻調(diào)速帶速度傳感器的矢量控制變頻調(diào)速是一種比較理想的變頻調(diào)速控制方式。主要優(yōu)點(diǎn)包括：（1）可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制，即在低轉(zhuǎn)速下亦能可靠運(yùn)行，調(diào)速范圍很寬廣，可達(dá) 100:1 或 1000:1；(2)可以對轉(zhuǎn)矩實(shí)行精確控制；(3)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快；(4)電動(dòng)機(jī)的加速度特性好。 小結(jié)本章結(jié)合煤礦生產(chǎn)實(shí)際情況，分析提升機(jī)工作過程及工作特點(diǎn)；并給出提升機(jī)機(jī)平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 27 頁械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖，使提升機(jī)的工作原理更加清晰。傳統(tǒng)提升機(jī)電控系統(tǒng)是古老的轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，存在很多的安全隱患，急需改進(jìn)。改進(jìn)后的電控系統(tǒng)采用什么控制方案更加合理，采用交流還是直流調(diào)速，到底哪種調(diào)速方法調(diào)速性能更好。針對這種種疑問，文中分別對提升機(jī)直流調(diào)速和交流調(diào)速的調(diào)速性能進(jìn)行分析，并就目前存在的幾種高精控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，并與目前技術(shù)已經(jīng)成熟的提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)做比較，這些工作對確定提升機(jī)控制方案提供了很大幫助。設(shè)計(jì)中同時(shí)考慮到串電阻調(diào)速系統(tǒng)控制器件多、電路復(fù)雜的缺點(diǎn)，所以將可編程控制器應(yīng)用于控制系統(tǒng)。最后確定提升系統(tǒng)的整體控制方案為：基于 PLC 控制的大功率礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 28 頁第五章 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 概述國際電工委員會(huì)（IEC）于 1982 年 11 月 1985 年 1 月對可編程序控制器作了如下的定義：“可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計(jì)。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) :。在 I/O 環(huán)節(jié)，PLC 采用了光電隔離、濾波的多種措施。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。2. 控制功能強(qiáng)。PLC 所采用的 CPU 一般是具有較強(qiáng)位處理功能的位處理機(jī)，為了增強(qiáng)其復(fù)雜控制功能和聯(lián)網(wǎng)通信等管理功能，可以采用雙 CPU 的運(yùn)行方式，使其功能得到極大的加強(qiáng)。3. 編程方便易學(xué)。第一編程語言(梯形圖)是一種圖形編程語言，與多年來工業(yè)現(xiàn)場使用的電器控制圖非常相似，理解方式也相同，非常適合現(xiàn)場人員學(xué)習(xí)。4．模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。根據(jù)現(xiàn)場需要進(jìn)行不同功能的擴(kuò)展和組裝，一種型號(hào)的 PLC 可用于控制從幾個(gè) I/O 點(diǎn)到幾百個(gè) I/O 點(diǎn)的控制系統(tǒng)。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。6. 適用與惡劣的工業(yè)環(huán)境。采用封裝的方式，適合于各種震動(dòng)、腐蝕、有毒氣體等的應(yīng)用場合。7. 體積小、重量輕、功耗低、性價(jià)比高。維修方便，功能更改靈活。 本系統(tǒng)中 PLC 的選型及特點(diǎn)三菱 PLC 有如下系列 :Q 系列, AnS 系列，QnA 系列，A 系列和 FX 系列前四個(gè)系列的 PLC 為模塊型?？砂匆笈渲?。FX 系列 PLC 為單元型，內(nèi)含 CPU、電源和固定平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 29 頁搭配的輸入/輸出。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)。A 系列PLC 的最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為 2048 點(diǎn)。F 系列程控器的最大輸入輸出點(diǎn)數(shù)為 256 點(diǎn)。三菱小型 FX2N 系列程控器的輸入輸出點(diǎn)最大不超過 256 點(diǎn)。每臺(tái)主機(jī)可連模入、模出、高速記數(shù)、定位等特殊功能模塊，不超過 8 個(gè)。FX 系列 PLC 根據(jù)輸入輸出點(diǎn)數(shù)不同及功能分為多個(gè)不同的系列：輸入出點(diǎn)數(shù)在 30 點(diǎn)以內(nèi)可使用 FX1S 系列 輸入出點(diǎn)數(shù)在 128 點(diǎn)以內(nèi)可使用 FX1N 系列 輸入出點(diǎn)數(shù)在 256 點(diǎn)以內(nèi)可使用 FX2N 系列 FX2N 系列是 PLCFX 家族中最先進(jìn)的系列?；締卧?(16～128 點(diǎn)) 有繼電器或晶體管輸出,最多可擴(kuò)展到 256 點(diǎn)。內(nèi)置有 8K 步 RAM (最多可擴(kuò)展到 16K 步)可選用存儲(chǔ)卡盒, 有 RAM, EPROM 和 EEPROM。FX2N 系列 PLC 的特點(diǎn)：基本指令： 微秒/指令，應(yīng)用指令： 至幾百微秒 /指令。除了具有滿足特殊要求的大量特殊功能模塊外，六個(gè)基本 FX2N 單元中的每個(gè)單元可以擴(kuò)充到 256 個(gè) I/O?？稍黾右粋€(gè)通道,如: 連接一臺(tái)人機(jī)界面顯示單元 DU，另外一個(gè)連接編程器或連二臺(tái) DU。 3072 點(diǎn)輔助繼電器(M)、256 點(diǎn)計(jì)時(shí)器、235 點(diǎn)計(jì)數(shù)器、8000 數(shù)據(jù)寄存器和 1000點(diǎn)狀態(tài)繼電器(S)。 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) PLC 的 I/O 分配為提高系統(tǒng)可靠性，PLC 的輸入輸出信號(hào)均采用一定的信號(hào)隔離方式:輸入信號(hào)，開關(guān)量信號(hào)通過繼電器隔離分配，電平信號(hào)通過信號(hào)分配板隔離分配。輸出信號(hào)，通過中間繼電器轉(zhuǎn)接來控制執(zhí)行對象。在設(shè)計(jì)時(shí)需統(tǒng)計(jì) I/O 的總量，包括開關(guān)量和模擬量，以確定選用 PCL 的模塊數(shù)量以及型號(hào)。具體分配如下表，F(xiàn)X2NA1 系列 PLC 控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)及地址編號(hào)如表 51 所示。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 30 頁表 51 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 X13 G1 X34應(yīng)急 X14 G2 X35上過卷 X15 G3 X36無過卷 X16 G4 X37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平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 31 頁主令上升 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(hào)及地址編號(hào)如表 52 所示。表 52 輸入點(diǎn)地址編碼名 稱 地址編碼 名 稱 地址編碼松繩開關(guān) X0 KT2出口壓力開關(guān) X14深指失效1 X1 制動(dòng)油溫度開關(guān) X15深指失效2 X2 壓差發(fā)訊器信號(hào)1 X16電機(jī)風(fēng)機(jī)運(yùn)行反饋 X3 壓差發(fā)訊器信號(hào)2 X17變頻運(yùn)行反饋 X4 潤滑油欠壓信號(hào)1 X20主電失壓 X5 潤滑油欠壓信號(hào)2 X21變頻故障 X6 潤滑油過壓信號(hào) X22A管電子壓力繼電器 X7 壓差開個(gè)信號(hào) X23電子溫度繼電器開關(guān) X10 液位控制上限 X24緊閘反饋繼電器 X11 液位控制下限 X25平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 32 頁松閘反饋繼電器 X12 液量開關(guān) X26KT1出口壓力開關(guān) X13 制動(dòng)閥運(yùn)行反饋 X27FX2NC1PLC的控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)及地址編號(hào)如表53所示。表53 輸入點(diǎn)地址編碼名 稱 地址編碼 名 稱 地址編碼制動(dòng)泵故障反饋 X0 調(diào)繩閥鎖開關(guān) X10潤滑泵運(yùn)行反饋 X1 硬解除二級(jí)制動(dòng)中繼 X11潤滑泵故障反饋 X2 備用1 X12后備保護(hù)開關(guān) X3 備用2 X13提示信號(hào) X4 備用3 X14安全繼電器反饋 X5 備用4 X15調(diào)繩離合器1 X6 閘控開關(guān) X16調(diào)繩離合器2 X7FX2NB1 控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)及地址編號(hào)如表 54 所示。表 54 輸出點(diǎn)地址編碼名 稱 地址編碼深度速度數(shù)顯表RCK Y0深度速度數(shù)顯表SCK Y1深度數(shù)顯表 Y2平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 33 頁速度數(shù)顯表 Y3主PLC心跳輸出 Y4FX2NA1 控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)及地址編號(hào)如表 55 所示。表 55 輸出點(diǎn)地址編碼名 稱 地址編碼 名 稱 地址編碼電磁閥中繼G3 Y0 檢繩故障 Y21電磁閥中繼G4 Y1 深指失效指示 Y22電磁閥中繼G5 Y2 制動(dòng)油過壓指示 Y23電磁閥中繼G6 Y3 等速段超速指示 Y24語音報(bào)警1 Y4 減速段超速指示 Y25語音報(bào)警2 Y5 爬行段超速指示 Y26語音報(bào)警3 Y6 閘瓦磨損指示 Y27軟安全回路中繼 Y7 離合器打開 Y30減速點(diǎn)打鈴 Y10 離合器合上 Y31電機(jī)風(fēng)機(jī)運(yùn)行輸出 Y11 變頻正轉(zhuǎn)輸出中繼 Y40PLC監(jiān)視輸出 Y12 變頻反轉(zhuǎn)輸出中繼 Y41主允許一次提升輸出 Y13 變頻預(yù)留 Y42制動(dòng)泵運(yùn)行輸出 Y14 變頻多段速1 Y43潤滑泵運(yùn)行輸出 Y15 變頻多段速2 Y44閘控輸出 Y16 變頻多段速3 Y45平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 34 頁一次提升故障指示 Y20 PLC 接線圖平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 35 頁圖 51 PLC 接線圖平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 36 頁第六章 PLC 控制程序設(shè)計(jì) PLC 軟件概述及提升機(jī) PLC 控制要求三菱 PLC 的編程軟件有幾種，在此用到的是 Gxdeveloper，是一款可兼容三菱各種型號(hào) PLC 的編程軟件，有離線仿真功能。 開發(fā)器開發(fā)器(GPPW) 可以用于生成涵蓋所有三菱電機(jī) PLC 設(shè)備的軟件包。使用軟件可以為 Fx/AQnA/Q 系列 PLC 生成程序。開發(fā)器(GPPW)使用 Widnows 操作平臺(tái)以提高工作效率，便于調(diào)試操作和維修操作。（1） 梯形圖、指令表、或者是 SFC(時(shí)序功能圖)進(jìn)行編程。（2） 可以與原先包括基于 DOS 操作系統(tǒng)的程序在內(nèi)的編程軟件相兼容。（3） 維護(hù)包括監(jiān)控和程序/參數(shù)上載和下載，通過調(diào)制解調(diào)器通訊即可實(shí)現(xiàn) 。2. 提升機(jī) PLC 控制系統(tǒng)要求（1）提升機(jī)速度(PLC)控制方式提升速度的給定方式有兩種: