【導(dǎo)讀】一通道，肩負(fù)著運(yùn)輸?shù)V石、物料、人員等的重要責(zé)任。對(duì)提升機(jī)來說，運(yùn)行的安。全性與可靠性是至關(guān)重要的。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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中串接附加電阻進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速。這種控制系統(tǒng)存在可靠性差、操作復(fù)雜、故障率高、電能浪費(fèi)大、效率低等缺點(diǎn)。者的一個(gè)研究課題。的安全運(yùn)行，保證礦井提升機(jī)可靠、準(zhǔn)確地運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)礦井提升機(jī)的計(jì)算機(jī)控制。均有很高的效率，節(jié)能效果明顯。使用方便、可靠性高并且經(jīng)濟(jì)效益顯著，所以得到廣泛應(yīng)用。對(duì)礦井提升機(jī)的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，將成為歷史的必然趨勢(shì)。

　　

【正文】 子參數(shù)變化表現(xiàn)為狀態(tài)干擾而非參數(shù)干擾， DTC 方法比矢量控制方法具有較高的魯棒性。但是 DTC 也存在不足之處，其最大的困難就在于低速性能不理想。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 異步電動(dòng)機(jī)用變頻器傳動(dòng)的方塊圖，如圖 3－ 5 所示，變頻器由變流器、平滑電路、逆變器、控制器四大部分組成，變流器將交流電變?yōu)橹绷麟?，平滑電路將此直流電平滑后，由逆變器將它變換為頻率可調(diào)的交流電，向電動(dòng)機(jī)提供電壓、電流和頻率。 變 頻 器控 制 器逆 變 器平 滑 電 路 I M電源 圖 3－ 5 變頻器的基本結(jié)構(gòu) 變頻器按中間直流環(huán)節(jié)方式分類 (1)電流型變頻器 當(dāng)交 － 直 － 交變壓變頻裝置的中間直流環(huán)節(jié)采用大電感濾波時(shí)，直流電流波形比較平直，因而電源內(nèi)阻抗很大，對(duì)負(fù)載來說基本上是一個(gè)電流源，輸出交流電流是矩形波或階梯波，這類變頻裝置叫做電流源型變頻器。有的交 － 交變頻裝置用電抗器將輸出電流強(qiáng)制變成矩形波或階梯波，具有電流源的性質(zhì)，它也是電流源型變頻器。這種電流源型變頻器，其逆變器中的晶閘管每個(gè)周期工作 1200 ，屬于 1200 導(dǎo)電型。 電流源型變頻器一個(gè)突出的優(yōu) 點(diǎn)是當(dāng)電動(dòng)機(jī)處于再生 狀態(tài)時(shí)，反饋到直流側(cè)的再生電能可以方便的回饋 到交流電網(wǎng)，不需要主回路中附加任何設(shè)備，只要利用網(wǎng)側(cè)的可逆變流器改變其輸出電壓極性即可，這種電流型變頻器有制動(dòng)發(fā)電能力，又能設(shè)置電流環(huán)提高承載能力，適合需要快速減速和調(diào)速范圍寬的場(chǎng)合，適配大功率電機(jī)，國(guó)內(nèi)單機(jī)容量可達(dá) 12021kw，國(guó)外達(dá)數(shù)萬 千瓦 級(jí)。 (2)電壓型變頻器 在交 － 直 － 交變壓變頻裝置中，當(dāng)中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波時(shí)，直流電壓波形比較平直，在理想情況下是一個(gè)內(nèi)阻抗為零的恒壓源，輸出交流電壓是矩太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 形波或階梯波，這類變頻裝置叫做電壓源型變頻器。一般的交 － 直 － 交變壓變頻裝置雖然沒有濾波電容，但供電電源的低阻抗使它具有電壓源的性質(zhì)，也屬于電壓源型變頻器。對(duì)負(fù)載電動(dòng)機(jī)而言，變頻器是一個(gè)交流電壓源，在不超過電壓容量的情況下可以驅(qū)動(dòng)多臺(tái)電動(dòng)機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，具有不選擇負(fù)載的通用性。中小功率變頻器通常采用電容濾波即電壓型變頻器。逆變器開關(guān)器件己由晶閘管 （ SCR)、功率晶體管 （ GTR)，發(fā)展到絕緣柵雙極型晶體管 (IGBT)，以至智能型功率模塊 (IPM)，集成門極換流晶閘管 (IGCT)等。 第 4 章 控制 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 提升機(jī)電控系統(tǒng)變頻器選擇 本調(diào)速控制系統(tǒng)包括 ： 三菱公司生產(chǎn)的 FX2N 系類 PLC 一套； INVT 公司的CHV190 起重專用 變頻器 一臺(tái)（外加制動(dòng)單元） ，功率為 1000kW，閉環(huán)矢量控制 。 根據(jù)變頻調(diào)速原理，在變頻器的控制輸入回路中接入頻率設(shè)定電路，由 PLC輸出的模擬量，即電壓或電流信號(hào)來控制變頻器的輸出頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度控制。本系統(tǒng)中調(diào)速采用 PLC+D/A 模塊配合變頻器進(jìn)行，通過 PLC 輸出電壓信號(hào) (0~10V)來控制變頻器的頻率。此時(shí)的變頻器輸出頻率與設(shè)定電壓輸入成正比。 為了便于監(jiān)控變頻器的運(yùn)行狀態(tài)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)取出變頻器的異常信號(hào)送到 PLC 的輸入 模塊，以作為變頻器的事故報(bào)警信號(hào)及安全制動(dòng)。 為了與變頻調(diào)速系統(tǒng)配合，保證在啟動(dòng)力矩、低頻轉(zhuǎn)矩、過載能力等方面滿足系統(tǒng)的要求，選用變頻電動(dòng)機(jī)。變頻電動(dòng)機(jī)的電磁設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和絕緣系統(tǒng)設(shè)計(jì)既考慮了對(duì)變頻器電源供電和寬范圍變頻調(diào)速的適應(yīng)能力，又體現(xiàn)了過載能力大、機(jī)械強(qiáng)度高的特點(diǎn)。與變頻調(diào)速良好的起、制動(dòng)功能相結(jié)合，特別適用于采用變頻調(diào)速，短時(shí)間或斷續(xù)周期運(yùn)行、頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)的場(chǎng)合，既能保證電動(dòng)機(jī)在高頻時(shí)的過載能力，又能在低頻時(shí)保持恒轉(zhuǎn)矩輸出。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第 5 章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 控制程序流程圖 系統(tǒng)控 制程序流程圖如圖 5－ 1 所示。 PLC 控制主程序完成系統(tǒng)初始化 、 自檢 、 故障診斷 、 調(diào)速系統(tǒng)控制及安全保護(hù)等工作。 開 始程 序 初 始 化自 檢初 始 位 置 檢測(cè) 完 成 ？正 常 ？開 車 ？封 鎖 輸 出聲 光 報(bào) 警故 障 處 理進(jìn) 入 初 始 狀 態(tài)速 度 控 制程 序松 繩 ？過 載 ？過 卷 ？停 止 ？結(jié) 束 ？報(bào) 警 回 路 動(dòng) 作安 全 回 路 動(dòng) 作安 全 回 路 動(dòng) 作NYNNYYYNNNYYN超 速 ？安 全 回 路 動(dòng) 作NYY 圖 5－ 1 控制程序流程圖 系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)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(shí)， PLC 轉(zhuǎn)入速度給定控制，在系統(tǒng)運(yùn)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(hào)時(shí)， 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。當(dāng)有故障出現(xiàn)時(shí)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)。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 系統(tǒng)控制程序梯形圖 系統(tǒng)控制程序梯形圖如圖 5－ 2 所示： Y 0Y 3Y 2X 1 X 1 5 X 2X 1 3X 1 4Y 2Y 3Y 0 Y 1 1Y 2Y 4X 1 0X 1 0X 6Y 4Y 5X 1 1 X 7 Y 4X 1 1Y 5Y 5T 0K 1 0 0 0T 0Y 7Y 8Y 6M O V K 0 D 1 0 0A D D D 1 0 0 K 8 0 D 1 0 0C M P K 4 0 0 0 D 1 0 0 M 1 0M O V D 1 0 0 K 4 M 1 0 0Y 6Y 7 M 1 0 0T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1Y 6變 頻 器 通 電工 頻Y 2Y 6變 頻正 轉(zhuǎn)反 轉(zhuǎn)速 度 輸 出加 速 時(shí) 間 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 T 5K 1 0 0 0 0T 5Y 1 0Y 6M O V K 4 0 0 0D 1 1 0A D D D 1 1 0 K 8 0 D 1 1 0C M P K 0D 1 1 0 M 1 1M O V D 1 1 0 K 4 M 1 0 0Y 6Y 1 0 M 1 0 0T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1T 0 K 0 K 1 6 K 2 M 1 0 0 K 1Y 6D C N T C 2 5 1 K 1 0 0 0 0 0 0D M O V C 2 5 1 D 1 2 0Y 1 1X 3 X 4 X 5Y 1 2X 1 2X 0Y 1 3X 1故 障 輸 出復(fù) 位 輸 出安 全 制 動(dòng)旋 轉(zhuǎn) 編 碼 器 測(cè) 速減 速 時(shí) 間 圖 5－ 2 系統(tǒng)梯形圖 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第 6 章 人機(jī)交互界面 觸摸屏概述 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，在 90年代初，出現(xiàn)了一種新的人機(jī)交互技術(shù)－ 觸摸屏技術(shù)。利用這種技術(shù)，使用者只要用手指輕輕地觸碰計(jì)算機(jī)顯示屏上的圖符或文字，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)主機(jī)的操作或 查詢，這樣就擺脫了鍵盤和鼠標(biāo)操作，從而大大地提高了計(jì)算機(jī)的可操作性。 觸摸屏是一種最直觀的操作設(shè)備，只要觸摸屏幕上的圖形對(duì)象，計(jì)算機(jī)便會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作。人的行為和機(jī)器的行為變得簡(jiǎn)單、直接、自然，達(dá)到完美的統(tǒng)一。觸摸屏具有方便直觀、圖像清晰、堅(jiān)固耐用和節(jié)省空間等優(yōu)點(diǎn)。 觸摸屏的基本原理如下：用戶用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏?xí)r，所觸摸的位置的坐標(biāo)被觸摸屏控制器檢測(cè)，并通過通信接口（例如RS232CRS485串行口）送到 CPU，從而得到輸入的信息。 觸摸屏系統(tǒng)一般包括兩個(gè)部分：觸摸屏控制器和觸 摸檢測(cè)裝置。觸摸屏控制器的主要作用是接收來自觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置的觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送 CPU，它同時(shí)能接收 CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行，例如動(dòng)態(tài)地顯示開關(guān)量和模擬量。觸摸檢測(cè)裝置安裝在顯示器的顯示表面，用于檢測(cè)用戶的觸摸位置，再將該處的信息傳送給觸摸屏控制器。 觸摸屏也從低檔向高檔發(fā)展，從紅外線式、電阻式到電容感應(yīng)式，現(xiàn)在發(fā)展到了表面聲波觸摸屏和五線電阻觸摸屏，性能越來越可靠，技術(shù)越來越先進(jìn)。 觸摸屏在工業(yè)控制中的應(yīng)用 PLC是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，具有體積小、功能強(qiáng) 、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，特別適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境使用，被稱為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱之一。 很多工業(yè)被控對(duì)象要求控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的人機(jī)接口功能，用來實(shí)現(xiàn)操作人員與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)之間的對(duì)話和相互作用。它們用來顯示控制器的 I/O 狀態(tài)及各種系統(tǒng)信息，接收并執(zhí)行操作人員發(fā)出的各種命令。很多設(shè)備需要在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境使用的人機(jī)接口裝置，它們一般安裝在控制屏上。 觸摸屏的按鍵在屏幕上，總的面積小，每個(gè)畫面可以設(shè)置不同的按鍵，每個(gè)按鍵的意義可由用戶設(shè)置，使用直觀方便，可以在惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下使用，在工業(yè)控制 中得到廣泛的應(yīng)用。 觸摸屏是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間作雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等，來處理或監(jiān)控不斷變化的信息。過去的操作界面需要熟練的操作員才能操作，而且操作困難。使用觸摸屏和計(jì)算機(jī)控制后，能明確告知操作員機(jī)器設(shè)備目前的狀況，給出操作的提示，使操作變得簡(jiǎn)單生動(dòng)，可以減少操作失誤，即使是新手也可以很輕松的操作整個(gè)機(jī)器設(shè)備。使用觸摸屏還可以使機(jī)器的配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化，用畫面上的按鈕和指示燈等代替相應(yīng)的硬件元件，減少 PLC 所需的 I/O 點(diǎn)數(shù)，降低系統(tǒng)的成本。由于顯示面板的小型化及 高性能，提高了整套設(shè)備的附加價(jià)值。 PWS－ 3261觸 屏 簡(jiǎn)介 DELTA 公司 生產(chǎn) 的 PWS3261 觸屏式彩色 HMI 是免維護(hù)型工業(yè)級(jí)可編程終端，適合于在惡劣的工業(yè)環(huán)境下使用。它可用于振動(dòng)、潮濕和高粉塵的環(huán)境中作為監(jiān)控和人機(jī)操作介面，可以顯示狀態(tài)、故障和過程變量，顯示文字、曲線和圖形。操作人員可在觸摸屏上實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的過程控制，操作簡(jiǎn)便易學(xué)，方便直觀。 觸摸屏上的觸摸鍵取代了傳統(tǒng)的控制面板功能，可使操作者把觸摸屏當(dāng)作一個(gè)操作面板，只要操縱觸摸屏上配置的虛擬按鈕，即可進(jìn)行簡(jiǎn)單直觀的操作。輸入給觸摸屏 的數(shù)據(jù)可以傳遞給 PLC，省去了大量現(xiàn)場(chǎng)的硬件按鈕開關(guān)、數(shù)字設(shè)定等易損器件，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)盡可能地工作于最佳狀態(tài)。 本系統(tǒng)以 三菱 FX2N系列 PLC為控制核心，配以 DELTA公司的 PWS3261型 HMI，二者通過 RS－ 485 接口互連，傳輸速率為 9600 bps， 8 位偶校驗(yàn)， 1 位停止位。RS－ 485 的 PLC 站號(hào)