【導(dǎo)讀】非金屬、化工等礦山的豎井、斜井，是生產(chǎn)運輸?shù)闹饕ぞ摺Ｔ诿禾可a(chǎn)中提升機擔(dān)負(fù)著。有礦井“咽喉”之稱。提升機的電力傳動特性復(fù)雜，電動機頻繁正反向，經(jīng)常處于過負(fù)荷。運轉(zhuǎn)和電動、制動不斷地轉(zhuǎn)換的狀態(tài)中。益，而且還涉及到井下工作人員的生命安全。因此，研制并制造即安全可靠又節(jié)省能源的。提升機是煤礦安全生產(chǎn)的一項重要課題。目前，我國絕大部分礦井提升機采用傳統(tǒng)的交流電控系統(tǒng)。較軟，靜差率較大；節(jié)能效果差等。為克服傳統(tǒng)交流繞線轉(zhuǎn)子異步電動機串電阻調(diào)速系統(tǒng)。要求且有著明顯的節(jié)電效果；采用PLC對提升系統(tǒng)進(jìn)行保護和監(jiān)控，使系統(tǒng)更加安全可靠。變頻調(diào)速系統(tǒng)是提升機電控系統(tǒng)的發(fā)展方向。變頻器、操作臺和控制監(jiān)視系統(tǒng)組成。征進(jìn)行分析，從而確定本文的研究內(nèi)容及研究意義。延長服務(wù)年限，需要對提升機等設(shè)備進(jìn)行改造，以達(dá)到安全高效的目的。性和有足夠硬度的機械特性，在提升機應(yīng)用中顯示了其獨特的優(yōu)勢。

　　

【正文】 ，當(dāng)位置傳感器有信號時基于 PLC技術(shù)的礦井提升機電控系統(tǒng) 的設(shè)計 30 與之對應(yīng)的電機組供電， 其他電機組均不供電。位置傳感器是否有信號根據(jù)電機是否到達(dá)該位置來確定，配合位置檢測程序可以準(zhǔn)確給電機定位，從而準(zhǔn)確的控制電機組供電。 2）下降子程序 下降時電 機組的切換順序為 5和 4和 3和 2和 1，電機組的供電順序與上升階段的相反，因此編程方法是相同的，基本流程圖如圖 43 所示 [6] 開 始下 降上 升 停 車跳 轉(zhuǎn) 至 下 降 子 程 序 跳 轉(zhuǎn) 至 上 升 子 程 序 跳 轉(zhuǎn) 至 停 車 子 程 序檢 測 失 步失 步 保 護 程 序Y 圖 42基本的控制保護程序流程圖 The Procedure flow chart of Basic Control protection 按 下 下 降 按 鈕 5電 機 組 供 電5號 傳 感 器 有 信 號 4電 機 組 供 電4號 傳 感 器 有 信 號 3電 機 組 供 電3 號 傳 感 器 有 信 號2號 傳 感 器 有 信 號 2電 機 組 供 電停 車YYYY 圖 43 下降子程序流程圖 The flow chart of decrease subroutine 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） 31 3）停車子程序 通過改變變頻器的工作狀態(tài)和閉合動力制動接觸器就可以使電機組工作在制動階段。 4）失步保護子程序 當(dāng) PLC檢測到電機失步時，設(shè)置的失步保護接觸器立刻閉合，直線電機的三相繞組短接導(dǎo)致電機制動停車，從而起到了失步保護的作用 [8]。 控制和保護程序的設(shè)計 PLC 各個輸入輸出端口，編制的控制和保護梯形圖程序如下： N E T WORK : 1 M M 25 5 .7 N E T WORK : 2I 12 5 .0 M M ( ) ( ) R ( ) R I 12 4 .6 I 12 4 .7 ( ) R ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )RRRRRRRR M M M M M M M M M M 基于 PLC技術(shù)的礦井提升機電控系統(tǒng) 的設(shè)計 32 N E T WORK: 6 N E T WORK: 5I 12 4 .6 M N E T WORK: 3I 12 4 .5 M 26 .0 M M 26 .0 N E T WORK: 4I 12 4 .7 T 0 N E T WORK: 7I 12 4 .7 M N E T WORK: 8I 25 5 .5 N E T WORK: 9 CAS0I 12 4 .6 M N E T WORK: 1 0 M I 12 4 .1 N E T WORK: 1 1 ( )I 12 4 .2 M ( ) M T 0 ( ) ( ) M CAS0JM P ( ) ( ) R M M ( ) ( ) JM PCAS1 M M M JM P ( )CAS3 ( ) M 26 .0 M M ( ) M M 26 .0 M ( ) M M 26 .0 M M 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） 33 N E T WORK: 1 2 N E T WORK: 1 3I 12 4 .3 M M M 26 .0 CAS3 M 25 5 .5 N E T WORK: 1 4 CAS1I 12 4 .7 M N E T WORK: 1 5I 12 4 .4 M N E T WORK: 1 6 M I 12 4 .3 N E T WORK: 1 7I 12 4 .1 M N E T WORK: 1 8 ( )I 12 4 .2 M ( ) ( ) M ( ) JM P CAS2 ( ) ( ) M M M ( ) ( ) M M M ( ) ( ) M M M ( ) ( ) M M M S_ PULSES Q T V BIR BCDS5 T 1 0 0 M S T 0 ( ) M M T 0 基于 PLC技術(shù)的礦井提升機電控系統(tǒng) 的設(shè)計 34 N E T WORK : 1 9CAS2I 12 4 .4 M 25 .0 N E T WORK : 2 0 M 25 5 .5 N E T WORK : 2 1 M N E T WORK : 2 2I 12 5 .2 M N E T WORK : 2 3 M N E T WORK : 2 4 M 10 .0 M N E T WORK : 2 5 M 10 .0 M N E T WORK : 2 6 M 10 .0 M ( ) ( ) M 25 .0 M M ( ) M M Q12 4 .6 ( )I 12 5 .6 I 12 5 .7 Q12 4 .7 M ( )I 12 5 .0 ( ) ( ) Q12 4 .0 M 10 .0I 12 5 .6I 12 5 .5 ( ) Q12 4 .1 ( ) Q12 4 .2 ( ) Q12 4 .3 CAS2 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） 35 N E T WORK : 2 7 M 10 .0 M N E T WORK : 2 8 M 10 .0 M 25 .0 N E T WORK : 2 9 M 26 .0 N E T WORK : 3 0 M N E T WORK : 3 1 M M ( ) Q12 4 .4 ( ) Q12 4 .5 ( ) Q12 5 .0 M ( ) Q12 5 .1 ( ) M Q12 5 .3基于 PLC技術(shù)的礦井提升機電控系統(tǒng) 的設(shè)計 36 5 變頻器在提升機系統(tǒng)中的應(yīng)用 通用變頻器概述 80 年代初，通用變頻器實現(xiàn)了商品化。在近 20 年的時間內(nèi)，經(jīng)歷了由模擬控制到全數(shù)字控制和由采用 BJT 到采用 IGBT 兩個大的進(jìn)展過程。目前從一般要求的小范圍調(diào)速傳動到高精度、快響應(yīng)、大范圍的調(diào)速傳動，從單機傳動到多機協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，幾乎都可采用交流調(diào)速傳動。因此可以說在電氣調(diào)速傳動領(lǐng)域內(nèi)，以變頻器應(yīng)用技術(shù)為 代表的交流調(diào)速傳動已經(jīng)成為電氣調(diào)速傳動的主流。在交流調(diào)速系統(tǒng)中，變頻器的作用是將頻率固定 (通常為工頻 50Hz)的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào) (多數(shù)為 0～ 400Hz )的三相交流電。如圖 51所示，變頻器的輸入端 (R. S. T)接至頻率固定的三相交流電源，輸出端 (U. V. W)輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電，接至電動機 [13]。 MMT W變頻器L3L2L1QF5 0 HZ ， 3 相 0 —4 0 0 HZ ， 3 相 VVVFRS U V MT W 圖 51 變頻器的使用 Fig51 Use of the frequency converter 提升機普遍 選用帶低速轉(zhuǎn)矩提升功能的電壓型變頻器，如日本的安川，三菱，富士，德國的西門子及丹麥的丹佛斯等。本系統(tǒng)選用西門子 MM440 變頻器，西門子變頻器具有較合理的價格，完整的理論計算書及輔件推薦值，有利于用戶合理選用。 變頻器的基本組成 通用變頻器的基本構(gòu)成如圖 52所示 [8]，主要由主電路 (包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器 )和控制電路組成。 1） 整流器電網(wǎng)側(cè)的變流器Ⅰ是整流器，它的作用是把三相 (也可以是單相 )交流電整流成直流電。 2） 逆變器負(fù)載側(cè)的變流器Ⅱ為逆變器。最常見的結(jié)構(gòu)形式是利用六個半導(dǎo)體主 開關(guān)器件組成三相橋式逆變電路。只要有規(guī)律地控制逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，就可以得到任意頻率的三相交流電輸出。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） 37 3） 中間直流環(huán)節(jié)由于逆變器的負(fù)載為 同 步電動機，屬于感性負(fù)載。無論電動機處于電動狀態(tài)或是發(fā)電制動狀態(tài)，其功率因數(shù)總不會為 1。因此，在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換。這種無功能量要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能組件 (電容器或電抗 器 )來緩沖。所以又稱中間直流環(huán)節(jié)為中間直流儲能環(huán)節(jié)。 4） 控制電路 控制電路常由運算電路、檢測電路、控制信號的輸入、輸出電路和驅(qū)動電路等構(gòu)成。其主要任務(wù)是完成對逆變器的 開關(guān)控制、對整流器的電壓控制以及完成各種保護功能等?？刂品椒梢圆捎媚M控制或數(shù)字控制。高性能的變頻器目前己經(jīng)采用微型計算機進(jìn)行全數(shù)字控制，盡可能簡化硬件電路，主要依靠軟件來完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的控制 [11]。 AC AC M運行指令整流器 逆變器控制電路DC控制指令控制指令網(wǎng)側(cè)變流器Ⅰ 中間直流環(huán)節(jié)Ⅲ 負(fù)載側(cè)變流器Ⅱ M 圖 52變頻器的使用 Use of the frequency converter 變頻器的分類 1） 按變換環(huán)節(jié)分 交－交變頻器又稱為直接式變頻器。它是把 頻率固定的交流電源直接變換成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電源。其主要優(yōu)點是沒有中間環(huán)節(jié)，故變換效率高，但其連續(xù)可調(diào)的頻率范圍窄，一般為額定頻率的 1/2 以下 (0~fN/2)，故它主要用于容量較大的低速拖動系統(tǒng)中。 基于 PLC技術(shù)的礦井提升機電控系統(tǒng) 的設(shè)計 38 交 — 直 — 交變頻器又稱為間接式變頻器。它是先把頻率固定的交流電整流成直流電，再把直流電逆變成頻率連續(xù)可調(diào)的交流電。由于把直流電逆變成交流電的環(huán)節(jié)較易控制，因此，在頻率的調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，以及改替變頻后電動機的特性等方面，都具有明顯的優(yōu)勢，通用變頻器就屬于這種形式。 2） 按輸出電壓的調(diào)制方式分 PAM(脈幅調(diào)制 ) 變頻器輸出電壓的大小通過改變直流電壓的大小來進(jìn)行調(diào)制。在中小容器變頻器中，這種方式已經(jīng)很少采用。 PWM(脈寬調(diào)制 ) 變頻器輸出電壓的大小通過改變輸出脈沖的占空比來進(jìn)行調(diào)制。目前普通應(yīng)用的是占空比按正弦規(guī)律安排的正弦波脈寬調(diào)制 (SPWM)方式。 3） 按直流環(huán)節(jié)的儲能方式分 電流型直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電感線圈 Lf，如圖 53a 所示。 電壓型直流環(huán)節(jié)的儲能元件是電容器 Cf，如圖 53b所示。 R S TUVWL F R S TUVW C Fa) b) 圖 53電流型與電壓型的儲能方式 a)電流型 b)電 壓型 Fig 53 Energy storage way of electric current and voltage type 變頻器（ MM440）在提升系統(tǒng)中的應(yīng)用 在典型的升降系統(tǒng)的轎廂控制中，要與配重相結(jié)合，系統(tǒng)表現(xiàn)為很大的慣性復(fù)雜系統(tǒng)。所以傳動裝置必須有很大的起動力矩。西門子新型一代 MM440變頻器可以控制電機從靜止到平滑起動期間提供 200％ 3秒鐘的過載能力。 MM440的矢量控制和可編程的 S曲線功能，使轎廂在任何情況下都能平穩(wěn)地運行，特別在轎廂突然停止和突然起動時。 MM440變頻器內(nèi)置了制動單元，用戶只需選擇制動電阻就可以實現(xiàn)再生發(fā)電制動，因此可以節(jié)約系統(tǒng)成本。 端子簡介 變頻器系統(tǒng)器件如圖 54所示，主要由斷路器、接觸器、整流單元、逆變單元組成。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （論文） 39 圖 54變頻器系統(tǒng)組成圖 The pose diagrarn of frequency converter system 控制是由數(shù)字量輸入完成， 2個輸入 Din1,Din2用于選擇運行方向； Din3,Din4,Din5用于選擇兩段運行速度； Din6用于 DC直流注