【正文】 ②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。 實現(xiàn)方案的同時還發(fā)現(xiàn)很多的不足： ①由于知識水平的限制，本設計方案還不太成熟，離實際的應用還有一定的距離。 ③在使用過程中實現(xiàn)了軟起動，軟停車，減少機械沖突，使運行更加平穩(wěn)可靠；該系統(tǒng)四象限運行，可實現(xiàn)絞車的調速、換向、能量回饋制動等功能。 總結本文的主要工作有以下幾點： ①根據(jù)提升機的運行特點，礦用提升機控制系統(tǒng)采用 PLC 控制的變頻調速 系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由 PLC 控制系統(tǒng)、變頻調速系統(tǒng)等組成。該系統(tǒng)四象限運行，可實現(xiàn)絞車的調速、換向、能量回制動等功能，適應范圍廣，節(jié)能效果更加明顯。變頻調速系統(tǒng)在提升機控制中顯示出其控制性能優(yōu)良、操作簡便、運行效率高、維護工作量小等諸多優(yōu)點，是礦井提升機傳動的發(fā)展方向。 本文在對礦井提升機控制系統(tǒng)研究中，采用變頻器和可編程序控制器相結合的方法，取得了一定的成果，通過對已改造的提升機設備進行調研以及相關文獻的閱讀可以看出PLC 控制的變頻調速提升機有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。 本文主要是為礦井提升機設計一套 PLC 控制的變頻調速控制系統(tǒng)，實現(xiàn)提升機速度的可調節(jié)，以節(jié)約能源和適應生產(chǎn)的需要。對如何使用已有知識及獲取相關資料方面的能力也有了提高。 32 圖 51（ a） 控制面板主屏幕 圖 51（ b） 系統(tǒng)控制面板 33 第六章 結 論 經(jīng)過近一個多月的設計研究工作，通過在圖書館、互聯(lián)網(wǎng)查閱相關資料，不僅加深了對礦井提升機運行過程及其調速控制系統(tǒng)的認識，而且熟悉了 PLC 和變頻器的運用。通過時間 設置按鈕操作人員可以很方便地設置時間。 控制面板主要包括啟動、停止、正轉、反轉、時間和日期顯示等。 HMI的監(jiān)控及參數(shù)設置畫面在計算機上使用 ADP 編程軟件進行規(guī)劃、定義和編制，通過這些圖形介面完成系統(tǒng)的 現(xiàn)場監(jiān)控 和參數(shù)設置。 本系統(tǒng)以 S7200 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， 1 位停止位。它可用于振動、潮濕和高粉塵的環(huán)境中作為監(jiān)控和人機操作介面，可以顯示狀態(tài)、故障和過程變量，顯示文字、曲線和圖 形。觸摸屏具有方便直觀、圖像清晰、堅固耐用和節(jié)省空間等優(yōu)點。 觸摸屏是一種最直觀的操作設備，只要觸摸屏幕上的圖形對象，計算機便會執(zhí)行相應的操作。 31 第五章 人機交互界面 觸摸屏概述 隨著計算機技術的普及，在 90年代初，出現(xiàn)了一種新的人機交互技術－觸摸屏技術。 根據(jù)干擾信號的產(chǎn)生原因和傳播方式，可以有針對性的采用不同的抗干擾措施。 在變頻器的輸入和輸出電路中，除了較低次的諧波外，還有許多頻率很高的諧波電流，這些高次諧波電流除了增加輸入側的無功功率、降低功率因數(shù)外，頻率較高的諧波電流將以各種方式把自 己的能量傳播出去，形成對其他設備的干擾信號，嚴重的甚至使某些設備無法正常工作。 ⑥ 保證 PLC 柜良好的通風環(huán)境，在設備現(xiàn)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。 30 ⑤ 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、交頻柜進線方式均為：下進下出。 ② 信號回路匯線接，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。 抗干擾的主要措施有： ① 數(shù)據(jù)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。 的抗干擾 PLC 的主要應用場合是工業(yè)現(xiàn)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。 2．按下啟動按鈕，然后用萬 用表測模擬量 I/0 模塊的兩點間的電壓，看是否按照規(guī)定曲線運行，如果運行正確則證明 PLC 部分調試成功。這樣便于檢修和故障排除。變頻器接入調速回路，并接受操作臺控制信號及 PLC 反饋信號，進行調速控制。正常工作狀態(tài)，為變頻調速運行。 當按下停止按鈕 時，所有繼電器常閉觸頭閉合，為下一次提升做準備。同時斷開繼電器 K1 回路，形成下降閉鎖； 當按下上升按鈕 時， K2 吸合，斷開 K1 回路，形成上升閉鎖。 其動作過程如： 當要下放礦車或送工人到井下時，按下下降按鈕 ，繼電器 K2 吸合，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。 2)、上升，下降 在控制回路中利用正轉繼電器 K1 的常閉觸頭控制反轉繼電器 K2 的線圈；利用反 25 轉繼電器 K2 的常閉觸頭控制正轉繼電器 K1 的線圈。 1)、起動，停車 多數(shù)變頻器不能適 應上電運行功能，所以應對控制系統(tǒng)加入保護功能。 6. 不能將觸點畫在輸出線圈的右邊，線圈僅能畫在同一行中所有觸點的最右邊。 4. 不包含觸點的分支應放在垂直方向，不可放在水平位置，以便于識別觸點的組合和對輸出線圈的控制路徑。 2. 輸出指令不能直接跟母線連接。 開 始程 序 初 始 化自 檢初 始 位 置 檢測 完 成 ？正 常 ？開 車 ？封 鎖 輸 出聲 光 報 警故 障 處 理進 入 初 始 狀 態(tài)速 度 控 制程 序松 繩 ？過 載 ？過 卷 ？停 止 ？結 束 ？報 警 回 路 動 作安 全 回 路 動 作安 全 回 路 動 作NYNNYYYNNNYYN超 速 ？安 全 回 路 動 作NYY 圖 42 控制程序流程圖 梯形圖的編程原則 梯形圖語言作為一種標準 PLC 編程語言，在編制時必須遵循一定的規(guī)則，如圖 43 24 所示。 23 系統(tǒng)開機運行， PLC 首先進行初始化，接著完成自檢及提升機初始位置顯示，當收到開車指令時， PLC 轉入速度給 定控制，在系統(tǒng)運行過程中，當 PLC 接收到來自接近開關或變頻器故障等外部控制信號時， PLC 控制程序轉到相應的中斷處理程序處，完成過卷、過載、松繩等保護及提升機位置、速度監(jiān)控、變頻器故障監(jiān)控等。 以上 t1t6 的六個階段組成提升系統(tǒng)的一個提升過程 控制程序流程圖 系統(tǒng)控制程序流程圖如圖 42 所示。 （ 6） t6 段：停車階段。 （ 5） t5 段：爬行階段。 （ 4） t4 段：主減速階段。 （ 3） t3 段：等速階段。當箕斗離開卸載曲軌后，可以按較大的加速度運行，直至達到最大提升速度 V max。在提升剛開始，箕斗尚在卸載曲軌內運行，為了減小提升容器通過卸載曲軌時對井架的沖擊，提升容器在曲軌內的速度和加速度不能太大，一般要將其速度限制在 。圖 41 為箕斗提升速度圖，它包括提升過程的六個階段，故稱為六階段速度圖。其中提升速度隨時間變化的曲線稱為提升速度圖。 圖 34 為系統(tǒng)控制回路電路圖。 的輸出端 和 作為變頻和工頻信號的 輸出點。 的輸入端 和 作為變頻和工頻信號的輸入點。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(lián)阻容吸收電路（即 RC 震蕩電路）。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 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(lián)阻容吸收電路（即RC 震蕩電路）。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(xiàn)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。 圖 32 PLC與變頻器的外圍接線圖 變頻調速主控電路接線 變頻調速主控電路接線圖如圖 33。 圖 31 系統(tǒng)主回路原理圖 ＦＵ ：熔斷器； ＫＭ ：接觸器；ＦＲ：熱繼電器；Ｍ：電動機； QS:隔離開關； PLC 與變頻器的接線圖 PLC 和變頻器 采用 I/O 硬接線方式，通過 S7200 的開關量輸出控制變頻器的啟動 / 19 停止，通過模擬量輸出（ 420mA）控制變頻器的頻率，通過開關量輸入模塊采集變頻器的狀態(tài)信號（運行、故障等）。 18 第三章 系統(tǒng)硬件設計 礦井提升機控制系統(tǒng)的主回路 系統(tǒng)主回路原理圖 圖 31 是礦井提升機控制系統(tǒng)主回路原理圖。一般可采用控制交流電動機定子電壓幅值與頻率 (電壓控制型 )或定子電流幅值與頻率 (電流控制型 )的標量控制系統(tǒng)但其動態(tài)控制性能較差為改善轉矩控制的動態(tài)性能可采用對交流電動機的定子電壓與電流實行磁通方向的矢量變換控制。 圖 25 變頻器控制端子圖 16 22 所示。 （ 3）設定電機參數(shù)時先設定 P0010=1(快速調試 ),電機參數(shù)設置完成設定 P0010=0(準備 )。 表 21 變頻器的快速調試 序號 參數(shù)號 出廠值 設定值 說明 1 P0003 1 3 專家級 2 P0700 2 2 端子輸入 3 P0701 1 1 接通正轉 /停車命令 4 P0702 12 2 接通反轉 /停車命令 5 P0703 9 9 故障復位 6 P0704 15 15 固定頻率 7 P0705 15 15 固定頻率 8 P0706 15 15 固定頻率 9 P0731 變頻器故障 10 P0732 7 7 報警信號 11 P0733 2 2 運行信號 12 P1000 2 3 固定頻率設定 15 13 P1080 20 最低頻率 14 P1082 最高頻率 15 P1120 斜坡上升時間 16 P1121 斜坡下降時間 17 P1237 0 2 工作 /停止時間的比率為 10％ 18 P1312 180 啟動提升 注 :（ 1）設置參數(shù)前先將變頻器參數(shù)復位為工廠的缺省設定值 ： ①設定 P0010=30， ②設定 P0970=1。