【正文】 2001年02期。參考文獻 [1] 譚波，李燕林，譚冠政．變頻調速在礦井提升機中的應用．，5758[2] 胡青榮．變頻調速節(jié)能裝置抗干擾措施. 電氣時代, 2005,(04) [3] 譚波，李燕林．變頻器諧波干擾及解決辦法. 電氣時代, 2004，(01) [4] 能昌信，劉琳，叢俊杰． 礦井提升信號通訊系統(tǒng)的抗干擾設計．河北建筑科技學院學報，2002，(01) [5] 陳立香． 變頻和調壓相結合的調速方法在煤礦提升機的應用．煤礦機電，2005，(02) [6] 閆廣，王公華，李兆峰．PLC在副井提升機信號及綜合保護系統(tǒng)中的應用 ．工礦自動化，2002,(03) [7] 陳為信，姜華，魏永平，劉竟雄．礦井提升機行程速度全數字監(jiān)控器的研制．工礦自動化，2002，(04)[8] 史德嘉．礦井提升機電控系統(tǒng)的改造 ．礦業(yè)研究與開發(fā)。同學們積極幫我查詢資料，給我講寫論文排版時應注意的事項。其次，感謝在這次畢業(yè)設計中給予我?guī)椭耐瑢W。首先，要感謝的是我的畢業(yè)設計導師何墉老師，在做畢業(yè)設計的過程中，何老師積極抽出時間讓我隨其他班級的同學進工廠去實習，了解一下我們的研究項目在實際的生產生活中的應用。謝 辭在本次畢業(yè)論文即將完成之際，謹向所有給予我關心、支持和幫助的老師和同學們致以深深的謝意，感謝他們在我做論文是給予我的孜孜不倦的講解，指導。為提高系統(tǒng)的硬件設計水平，促進整機性能的提高，降低成本。在運行過程中發(fā)現在提升機啟動和停止時，鋼絲繩有顫動的現象，造成安全隱患。在使用過程中實現了軟起動、軟停車，減少了機械沖擊，使運行更加平穩(wěn)可靠；該系統(tǒng)四象限運行，可實現絞車的調速、換向、能量回饋制動等功能，適應范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。采用PLC后，克服了原繼電器系統(tǒng)的不足，系統(tǒng)安全可靠，性價比提高，且控制程序可根據需要修改，對提高控制技術水平具有廣闊的應用前景。根據要求，此系統(tǒng)能達到現場的運行狀況、運行數據都可以在司機控制室掌握，用戶在控制室可以通過操作臺或人機界面來設置提升機的運行頻率、啟動和停止電機，并且各環(huán)節(jié)故障信息可以在操作臺或人機界面上反映出來，以用來提示用戶。(6) 數據采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用保證PLC柜良好的通風環(huán)境，在設備現場，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、有導電灰塵、有腐蝕性氣體、振動、熱源或潮濕的地方 。低電平信號線應與其它信號線分開。(5) 數據采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用同一電平等級的信號才能用一條多芯電纜傳輸。電源柜、動力柜、變頻柜進線方式均為:下進下出。(2) 數據采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用信號回路匯線接地，輸入信號電纜、輸出信號電纜和電力電纜都要分開敷設，不能扎在一起 ，信號電纜接線端子均安裝在柜體下側?？垢蓴_的主要措施有：(1) 數據采集采用屏蔽電纜，所有屏蔽電纜層匯線接地，多芯電纜中的備用芯線也要一端接地這樣可擴大屏蔽作用，并抑制芯線間干擾。(2)梯形圖及編程語言可編程控制器的主要應用場合是工業(yè)現場，工作環(huán)境中各種干擾對系統(tǒng)設備的正常運行存在著嚴重的影響。當變頻器出現故障或需要對電機進行點動調節(jié)時，按下工頻按鈕，使KM2斷開，KM3閉合，電機進入工頻狀態(tài)。此時繼電器KM2得電，KM3失電；置于變頻器與電機之間的KM2常開觸點閉合，跨過變頻器，連接電機與三相動力電源的KM3常開觸點斷開。三、工頻與變頻轉換(1)工變頻轉換系統(tǒng)可使電機轉速需在工頻運行或變頻出現故障時進行自由切換。此時FWD與CM相連，電機正轉上提煤車。此時變頻器REV與CM端相連，電機反轉下放重物。從而達到互鎖作用。當需要開機運行時，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動力電接入變頻調速回路中；當減速停車，并實現機械抱閘制動后，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。監(jiān)控內容主要包括：超速監(jiān)視、過卷監(jiān)視、實時速度監(jiān)視、井筒過卷監(jiān)視、變頻器故障監(jiān)視、礦車行程監(jiān)視、過載監(jiān)視、深度指示器監(jiān)視等，以上監(jiān)視內容出現故障時，通過報警回路報警或安全回路實現抱閘停車保護。PLC根據運行方式對變頻器實現S形速度給定控制，實現箕斗運行速度的準S形曲線。PLC是本控制系統(tǒng)中關鍵的一環(huán)，其主要控制電路如圖5—3所示，主要的控制功能有如下幾項：主令操作控制、保護監(jiān)視控制。這類故障發(fā)生在運行中，則允許本次提升完成，但不允許下次開車。溜車保護功能，當提升機無運行指令而有運行速度時，系統(tǒng)自動斷開安全回路，實現安全制動。變頻故障保護，程序不斷監(jiān)測變頻器運行狀態(tài)，當發(fā)現變頻故障時，自動斷電并實現安全制動。自動減速功能，當提升容器到達減速位置時，系統(tǒng)發(fā)出警示鈴聲并開始減速。等速段超速、減速段超速、爬行段超速保護。此外，主令零位、工作閘零位與安全回路閉鎖。3) 程序軟安全回路功能設置在PLC軟安全回路中具有如下保護接點:過卷保護、主電源失壓、制動油過壓、后備保護、變頻故障、操作臺急停信號、減速段超速、等速段超速、爬行段超速、松繩信號、深指失效、松閘保護、錯向保護、編碼器失效、PLC故障、溜車故障。利用高速計數模塊對編碼器信號計數，其中一路編碼器信號用于行程速度保護，一路用于顯示與監(jiān)測。在正常情況下可采用半自動或手動運行；檢修運行時系統(tǒng)自動給定一個檢修速度()低速運行:當故障時，在系統(tǒng)保護停機后，故障被確認但不能立即排除，此時可采用應急運行方式。主要輸出驅動控制功能為:a 電機變頻調速控制；b 制動泵液壓泵的控制；c 液壓站電磁閥的控制；d 調繩調閘操作；e 安全保護、安全制動。提升信號、工作手柄以及所選擇的工作方式，驅動變頻器實現提升下放操作，完成對絞車的啟動、加速、等速、減速、停止等運行過程的轉矩和頻率控制。圖51 PLC軟件結構圖(2) 設計思路軟件部分說明由于控制工藝比較復雜，本程序采用主子程序模塊化順序結構進行編程，程序中的內存地址可分成:參數設定、上位機顯示、故障存儲、運行數據存儲、中間量這五部分，系統(tǒng)各種子程序均由主循環(huán)程序調用執(zhí)行，按事先輸入的控制程序實現自動控制，系統(tǒng)編程靈活，修改程序方便，僅需修改子程序梯形圖程序就可改變控制功能，便于現場維護管理，使提升機運行安全性和可靠性得到了大幅度提高。PLC軟件結構的設計是根據提升機工藝和控制要求，將控制任務和過程分解為許多子過程和子任務，再對各個子過程和子任務進行模塊設計、功能說明，形成一個模塊化的程序結構。PLC軟件設計采用模塊化結構，程序編制采用梯形圖。 程序設計(1) 軟件結構由于系統(tǒng)控制核心主要由PCL和上位機組成，因此，軟件包括PLC控制軟件和上位機組態(tài)軟件。其中一個旋轉編碼器安裝在提升機的主軸上，另一個旋轉編碼器安裝在提升電動機軸上，天輪軸上的安裝旋轉編碼器作為行程檢測后備器件。在速度圖中不出現折線，實現S形速度給定曲線。為了提高提升機運行速度控制的精度，在速度給定電路中增加了加速變化率限制環(huán)節(jié)，即不但要限制加速度，而且還要限制加速度的變化率。(2) 提升機PLC控制系統(tǒng)要求1) 提升機速度(PLC)控制方式提升速度的給定方式有兩種:一種是給定速度為時間的函數，v=f(t)。4) 可以與原先包括基于DOS操作系統(tǒng)的程序在內的編程軟件相兼容。2) 開發(fā)器(GPPW)使用Widnows操作平臺以提高工作效率，便于調試操作和維修操作。(1) GX開發(fā)器1) 開發(fā)器(GPPW) 可以用于生成涵蓋所有三菱電機PLC設備的軟件包。 表44 輸出點地址編碼名 稱地址編碼深度速度數顯表RCKY0深度速度數顯表SCKY1深度數顯表Y2速度數顯表Y3主PLC心跳輸出Y4FX2NA1控制系統(tǒng)的輸出信號及地址編號如表45所示。表42 輸入點地址編碼名 稱地址編碼名 稱地址編碼松繩開關X0KT2出口壓力開關X14深指失效1X1制動油溫度開關X15深指失效2X2壓差發(fā)訊器信號1X16電機風機運行反饋X3壓差發(fā)訊器信號2X17變頻運行反饋X4潤滑油欠壓信號1X20主電失壓X5潤滑油欠壓信號2X21變頻故障X6潤滑油過壓信號X22A管電子壓力繼電器X7壓差開個信號X23電子溫度繼電器開關X10液位控制上限X24緊閘反饋繼電器X11液位控制下限X25松閘反饋繼電器X12液量開關X26KT1出口壓力開關X13制動閥運行反饋X27FX2NC1PLC的控制系統(tǒng)的輸入信號及地址編號如表43所示。具體分配如下表，FX2NA1系列PLC控制系統(tǒng)的輸入信號及地址編號如表41所示。輸出信號，通過中間繼電器轉接來控制執(zhí)行對象。 (3) 豐富的軟元件3072點輔助繼電器(M)、256點計時器、235點計數器、8000數據寄存器和1000點狀態(tài)繼電器(S)。(2) 更靈活的配置除了具有滿足特殊要求的大量特殊功能模塊外，六個基本FX2N單元中的每個單元可以擴充到256個I/O。內置有8K步RAM (最多可擴展到16K步)可選用存儲卡盒, 有RAM, EPROM和EEPROM。FX 系列PLC根據輸入輸出點數不同及功能分為多個不同的系列：輸入出點數在30點以內可使用 FX1S系列 輸入出點數在128點以內可使用FX1N系列 輸入出點數在256點以內可使用 FX2N系列 FX2N系列是PLCFX家族中最先進的系列。三菱小型FX2N系列程控器的輸入輸出點最大不超過256點。A系列PLC的最大輸入輸出點數為2048點。FX系列PLC為單元型，內含CPU、電源和固定搭配的輸入/輸出。 本系統(tǒng)中PLC的選型及特點三菱PLC有如下系列:Q系列, AnS系列，QnA系列，A系列和FX系列前四個系列的PLC為模塊型。(7) 體積小、重量輕、功耗低、性價比高。(6) 適用與惡劣的工業(yè)環(huán)境。(5) 與外部設備連接方便。(4) 模塊化結構，擴展能力強。(3) 編程方便易學。(2) 控制功能強。在I/O環(huán)節(jié)，PLC采用了光電隔離、濾波的多種措施。可編程序控制器及其有關設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯成一個整體，易于擴充功能的原則而設計。第4章 PLC在提升機變頻控制系統(tǒng)中的應用 PLC概述國際電工委員會（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字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計。(2) 應用參數設置步驟簡單應用的參數設置常用于已準確了解裝置的應用條件且無需測試以及需要相關擴展參數進行補充的情況:(3) 用的參數設置專家應用的參數設置經常用于實現不能確定了解裝置的使用條件且具體的參數調整必須在本機上完成的情況。參數表指明一個參數作列入的菜單，通過配置給每個菜單的菜單號，使其賦值生效。為此，變頻器調速時應設置能耗制動和直流制動功能。與此同時，斷電器KA1得電，其觸點將聲光報警電路自鎖，使變頻器斷電后，聲光報警能持續(xù)下去，直到工作人員按下ST1停為止，報警才能解除。為了保護報警輸出的觸點，在接觸器的線圈兩端，并聯阻容吸收電路（即RC震蕩電路）。由于恒轉矩負載類設備都存在一定靜摩擦力，負載的慣量很大，在啟動時要求有足夠的啟動轉矩另外在變頻器的外圍加設有聲光報警輸出口及制動單元，能夠實現變頻器故障報警和安全制動，更有效的對控制系統(tǒng)進行安全保護，變頻調速主控電路如圖31所示。還可以將多臺變頻器的直流母線直接連接，形成公共直流母線，再接入制動單元與制動電阻，當制動功率大時由制動電阻消耗能量。 變頻器主電路設計及參數設定變頻器可以輸出頻率可調的交流電源，在變頻器的控制輸入回路中接入頻率設定電路，本系統(tǒng)中通過PLC輸出電壓信號(0～12 V)來控制變頻器的頻率。提升機構變頻器容量依據負載功率計算，并考慮2倍的安全力矩?？紤]到電源電壓波動因素及需通過125%超載試驗要求等因素，以確保其安全使用的要求。在選用變頻器時除了考慮技術性和可靠性外還應考慮經濟性，一般不要留有太大功率余量，變頻器與電動機兩者的功率應相匹配，不但經濟性好而且輸出波形更好。變頻器與電動機的匹配主要是電動機的額定電壓及電流，如果電動機額定電流小于同功率的變頻器額定電流，一般來說用同等功率的就足夠了，但如果大了，只好用大一級的變頻器。這是因為，電動機的容量選擇在考慮最大負載，富裕系數，電動機規(guī)格等因素，往往電動機的容量富裕較大，工業(yè)用電動機常常在50%～60%額定負荷下運行。變頻器的容量選擇不能以電動機額定電流為依據。由于同容量電動機，其極數不同，電動機額定電流不同。負載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。其中后兩項變頻器生產廠家由本國或本公司生產的標準電動機給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達變頻器的能力。同時也提供了簡單實用的故障查詢手段，裝置可以記錄同時發(fā)生的多個故障(最多達8個)，并可以保存最近8次所發(fā)生過的故障代碼。6SE70系列變頻器的所有設備均有故障自診斷功能。6SE7O系列變頻器具有多種控制方式:可以設定為VVVF控制、開環(huán)矢量控制、閉環(huán)矢量控制中的一種。對于經常制動的設備采用整流回饋單元向公共直流母線供電，再由直流母線向多臺逆變器供電。6SE07系列變頻器是具有多種可供選擇接線方式的設備:有將整流部分與逆變部分裝于一體的變頻器、用于變頻器的制動電阻和制動單元、單獨的整流單元、整流回饋單元和單獨的逆變器。提升機普遍選用帶低速轉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。 系統(tǒng)設計時應注意適當增大異步電動機的容量或增大通用變頻器的