【正文】 利用率不高，低速時因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。交流電動機(jī)變頻調(diào)速控制技術(shù)大體經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段：①U/F=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式 其特點是控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。變頻器就是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實現(xiàn)對交流異步電機(jī)的軟起動、變頻調(diào)速、提高運轉(zhuǎn)精度、改變功率因素、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。6)爬行開始7)爬行終了 電機(jī)容量校核①等效時間計算②等效力 ③電動機(jī)等效功率④工作過負(fù)荷校驗⑤特殊過負(fù)荷（調(diào)節(jié)繩長時）根據(jù)以上校驗結(jié)果可知，預(yù)選的電機(jī)能滿要求，可以用。10)等速行程11)等速時間箕斗卸載休止時間由表中查得箕斗的。3)初加速度取箕斗脫離卸載曲軌時的速度，卸載曲軌長度。按自由滑行方式確定自由滑行方式偏低，故應(yīng)該考慮機(jī)械制動方式。2)減速度的確定 為了控制方便和節(jié)能，首先考慮自由滑行方式減速。根據(jù)以上計算，選擇YR80012/1430繞線型異步電動機(jī)，其主要技術(shù)規(guī)格如下：額定功率，額定電壓，額定轉(zhuǎn)數(shù)，電動機(jī)效率，過載能力，飛輪慣量。 預(yù)選提升電機(jī)①確定電機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)考慮到箕斗容積選用較大，故預(yù)定同步轉(zhuǎn)數(shù)?？紤]為以后礦井生產(chǎn)能力的加大留有余地，選擇名義裝載重量為的箕斗，其主要技術(shù)規(guī)格如下：自重；全高；有效容積；容器間中心距；實際載重量。礦井提升機(jī)自動保護(hù)系統(tǒng)的作用是：在司機(jī)不參與的情況下，發(fā)生故障時能自動將主電動機(jī)斷開并同時進(jìn)行安全制動從而實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護(hù)。深度指示器的作用是顯示提升容器的運行位置，容器接近井口卸載位置和井底停車場時，發(fā)出減速和制動信號。潤滑系統(tǒng)必須與自動保護(hù)系統(tǒng)和電動機(jī)聯(lián)鎖，即潤滑系統(tǒng)失靈時，主電動機(jī)斷電，確保機(jī)器的正常工作。減速器的作用是減速和傳遞動力，聯(lián)軸器是用來聯(lián)接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動力。 提升機(jī)制動器的功能就是剎住提升機(jī)卷筒，使提升機(jī)停止運行。 ②制動系統(tǒng) 液壓制動系統(tǒng)裝置包括制動器和液壓傳動裝置，是提升機(jī)不可缺少的重要組成部分之一，也是最后一道安全保障裝置。礦井提升機(jī)是一個完整的機(jī)械電氣系統(tǒng)，其主要由以下幾部分組成。 由于井筒條件（豎井或斜井）及選用的提升容器和提升機(jī)類型的不同，可組成各有特點的礦井提升系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生松繩現(xiàn)象時，經(jīng)過短暫調(diào)節(jié)后，若沒有消除松繩現(xiàn)象，安全回路斷開，進(jìn)行安全制動。發(fā)生這種現(xiàn)象時，過卷開關(guān)動作，使安全回路斷開，實現(xiàn)安全制動。礦井提升機(jī)機(jī)械閘裝有閘瓦磨損開關(guān)，當(dāng)閘瓦磨損到一定程度或彈簧疲勞到一定程度時，安全回路斷開，進(jìn)行安全制動。只有安全回路始終保持接通狀態(tài)，礦井提升機(jī)才能正常工作。硬安全回路通過硬件回路實現(xiàn)，無論PLC單元是否正常工作，一旦出現(xiàn)重度故障信號，硬安全回路馬上斷開。在正常情況下，由PLC的模擬量數(shù)出來確定給制動裝置給定；在應(yīng)急狀態(tài)下，或者PLC出現(xiàn)故障時還可以直接將給定量送入制動裝置，完成制動。制動手柄采用手柄輸出010V信號進(jìn)行制動控制，在輸出模擬量的同時，在手柄相應(yīng)的操縱角度上加上光電開關(guān)觸點，可以輸出緊閘和松閘的開關(guān)信號到PLC上控制施閘。觸發(fā)一個繼電器，繼電器輸入信號給第一速段控制口激活第一速段，只需在變頻器上設(shè)置相應(yīng)的速度即可，同時可設(shè)置后一個開關(guān)的觸發(fā)角度如。10V迸行無級變頻調(diào)速，在輸出模擬量的同時，在手柄相應(yīng)的操縱角度上加上光電開關(guān)觸點，可以輸入開關(guān)信號到變頻器上的速段控制接入口，達(dá)到控制限制。②手柄控制在操作臺上安裝有手柄（主令手柄、制動手柄），類似于舊型設(shè)備的操作手柄，操作方便簡單，使司機(jī)不需長時間培訓(xùn)及適應(yīng)便可熟練操作。動力柜主要是給油泵、風(fēng)機(jī)和操作臺供電，同時具有斷相、缺相、過流保護(hù)和電機(jī)過熱保護(hù)。 PLC外圍電氣控制①電源回路電源部分采用雙回路供電模式，電源柜主要是給變頻柜和動力柜供電，同時用來進(jìn)行過流保護(hù)和電壓、電流測量。③高速運算 基本指令：；應(yīng)用指令：④突出的寄存器容量 FX2N系列包括8K步內(nèi)置RAM寄存器，用一個寄存器盒可擴(kuò)充到16K步RAM或EEPROM。②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單元中的每一個單元可擴(kuò)充到256個I/O口。FX2N系列PLC是FX家族中比較先進(jìn)的類型。為防止順控程序被寫入或盜用，可以對程序存儲器設(shè)定3級保護(hù)。通過設(shè)定參數(shù)可以確保編程存儲器內(nèi)元件的注釋區(qū)域。FX2N內(nèi)含計時功能，可以進(jìn)行時間控制。另外，若采用可選的存儲卡盒，最大可擴(kuò)展到16K步?；締卧捎靡子诰S修的裝卸端子臺。FX2N系列PLC經(jīng)濟(jì)、小巧，從功能上完全滿足本系統(tǒng)的使用要求，其內(nèi)置高速計數(shù)器，可滿足系統(tǒng)軸編碼器采樣的高速計數(shù)要求，而不需增加額外成本。通過系統(tǒng)綜合考慮，本系統(tǒng)選擇三菱FX2N80MR型PLC。 PLC的選型 在礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)本身的特點，決定了系統(tǒng)對精度要求并不是特別高，對于響應(yīng)時間的要求也并不高，達(dá)到毫秒級就可以。PLC所提供的軟元件的觸點可以無限次使用，方便地實現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。一臺小型的PLC，只相當(dāng)于幾個繼電器的體積，控制系統(tǒng)所消耗的能量也大大降低。(6) 體積小，能耗低。PLC有完善的故障診斷功能，可以根據(jù)裝置上的發(fā)光二極管和軟件提供的故障信息，方便地查明故障源。它不僅能夠完成多數(shù)情況下的控制要求，還能夠大量節(jié)省系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試的時間和工作量。(4) 控制系統(tǒng)易于實現(xiàn)，開發(fā)工作量少，周期短。(3) 編程簡單，使用方便。(2)靈活性強(qiáng)，控制系統(tǒng)具有良好的柔性。在抗干擾性能方面，PLC在結(jié)構(gòu)設(shè)計、內(nèi)部電路設(shè)計、系統(tǒng)程序執(zhí)行等方面都給予了充分的考慮。用程序來實現(xiàn)邏輯順序和時序，最大限度地取代傳統(tǒng)繼電接觸器系統(tǒng)中的硬件線路，大量減少機(jī)械觸點和連線的數(shù)量。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)成一個整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計。第2章 礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計 PLC的設(shè)計 PLC簡介可編程序控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。在提升過程中，控制提升機(jī)運行的主速度給定S形速度曲線由PLC編程產(chǎn)生，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，由模擬量輸出口輸出，以驅(qū)動變頻器工作；對變頻器輸出頻率的調(diào)整控制，也可根據(jù)現(xiàn)場的工況需要，由操作臺速度控制手柄以輔助給定的方式進(jìn)行控制?？刂葡到y(tǒng)工作原理：當(dāng)司機(jī)聽到開車信號時，按下啟動按鈕，PLC控制將380V動力電源接入變頻器。安全電路斷開后，系統(tǒng)會立即解除運行控制指令，封鎖變頻器，制動油泵，斷開安全閥和KT線圈，進(jìn)行緊急制動。硬安全回路通過硬件回路實現(xiàn)，無論PLC單元是否正常工作，一旦出現(xiàn)重度故障信號，硬安全回路馬上斷開。（5）控制監(jiān)視系統(tǒng)：是操作人員和控制系統(tǒng)及運輸系統(tǒng)之間的橋梁，它可以在線監(jiān)測提升機(jī)運輸系統(tǒng)的各種工作參數(shù)、工作狀態(tài)、故障參數(shù)和故障狀態(tài)。（4）操作臺操作臺設(shè)置兩個手柄，分別用于速度輔助給定及制動力給定。在變頻器系統(tǒng)中輸出閘控信號到PLC，要求只有在變頻的輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到一定值的時候才可以松閘，這樣會避免豎井提升機(jī)啟動時發(fā)生溜車現(xiàn)象。（2）變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)采用德國制造西門子變頻器，性能優(yōu)越，采用矢量控制技術(shù)適合提升機(jī)工作環(huán)境，只需在控制單元給出對變頻器的控制命令(正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、多段速等)即可使提升機(jī)按照設(shè)定的速度曲線運行，滿足提升階段穩(wěn)定運行的要求。程序編制滿足提升機(jī)自動、半自動、手動、驗繩、調(diào)繩等工作方式，并可方便的轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)框圖如圖12所示圖12 提升機(jī)控制系統(tǒng)框圖 各部分功能如下（1）主控系統(tǒng)系統(tǒng)的主控系統(tǒng)使用PLC集成高速計數(shù)輸入口以及特殊高速計數(shù)模塊相結(jié)合，對分別安裝于電機(jī)軸、輥筒主軸、天輪的四個編碼器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，同時監(jiān)視速度、深度以及判斷松繩；A/D模塊采集現(xiàn)場液壓站及潤滑站的油壓、油溫等信號。目前交流調(diào)速最有前途的是變頻調(diào)速技術(shù)，在變頻調(diào)速技術(shù)中矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制都能滿足提升機(jī)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載這一特征，所以在提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中這兩種調(diào)速方案將是重要發(fā)展方向。此外在調(diào)速性能方面，交流拖動系統(tǒng)一般不如直流拖動系統(tǒng)優(yōu)越，但選用了動力制動、低頻制動、可調(diào)機(jī)械閘、負(fù)荷測量、計算裝載等輔助裝置后，交流拖動系統(tǒng)亦可獲得滿意的調(diào)速性能。傳統(tǒng)的串電阻交流拖動系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，堅固耐用，占地面積小，維護(hù)方便，運行可靠價格低廉，設(shè)備供貨容易，當(dāng)用于要求頻繁啟動或不同運行速度的多水平提升機(jī)時就更為不經(jīng)濟(jì)。由于高次諧波的影響，使電網(wǎng)電壓的波動加大并導(dǎo)致畸變，即所謂引起“電力公害”:同時低速時功率因數(shù)也較低。但由于這種降級使用，也給生產(chǎn)維護(hù)上增加了困難。而VM系統(tǒng)由于具有以上一些突出的特點，因此，目前在大型提升機(jī)方面，世界各國大多采用直流拖動方案，尤以VM系統(tǒng)為主。調(diào)速范圍大，由于剩磁影響，GM系統(tǒng)在調(diào)速時轉(zhuǎn)速受到限制，而VM系統(tǒng)調(diào)速時速度從零到最大速度都能控制，運行可靠?？焖夙憫?yīng)性好，GM系統(tǒng)為秒級，VM為毫秒級，因而動態(tài)品質(zhì)快速性能較好。GM系統(tǒng)的特點是過載能力強(qiáng)，所需設(shè)備均為常規(guī)定型產(chǎn)品，供貨容易，運行可靠，維護(hù)工作量大但是技術(shù)要求不高，對系統(tǒng)以外的電網(wǎng)不會造成有害的影響，即不會引起電力公害等。我國目前正在服務(wù)的礦井提升機(jī)的電控系統(tǒng)中，屬于交流拖動的有轉(zhuǎn)子電路串電阻的調(diào)速系統(tǒng):屬于直流拖動的有直流發(fā)電機(jī)與直流電動機(jī)組成的GM調(diào)速系統(tǒng)和晶閘管整流裝置供電的VM調(diào)速系統(tǒng)。同時可以利用PLC的高速計數(shù)功能、網(wǎng)絡(luò)通信功能、故障檢測及診斷功能、信號顯示功能等來增加一些新的控制功能，安全性將大大提高，運行將更加平穩(wěn)、準(zhǔn)確，完全能夠滿足礦山生產(chǎn)的苛刻要求，而且投資相對較少，性價比較高，具有很強(qiáng)的實用價值。對于一般提升機(jī)電控系統(tǒng)來說，采用一套中小容量的PLC即可滿足要求，把原來由各種電器通過連線而實現(xiàn)的邏輯控制改由PLC通過軟件編程實現(xiàn)，則控制線路將大大簡化，設(shè)備體積、設(shè)備維修量將大大減小，抗干擾能力將大大增強(qiáng)，工作可靠性將大大提高，工藝改變時只需要改變控制程序即可。在存儲程序控制系統(tǒng)中，控制程序的修改不需要通過改變控制器內(nèi)部的接線(即硬件)，而只需通過編程器改變程序存儲器中某些語句的內(nèi)容。其輸入設(shè)備和輸出設(shè)備與繼電器控制系統(tǒng)相同，但它們是直接接到可編程序控制器的輸入端和輸出端的。PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為模塊化結(jié)構(gòu)，維護(hù)更換方便，并可顯示故障類型。是可編程序邏輯控制器，簡稱PLC，PLC技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)自動化的重要手段，由它構(gòu)成的控制系統(tǒng)邏輯控制由PLC通過軟件編程實現(xiàn)，柔性強(qiáng)，控制功能多，控制線路大大簡化。這些不足主要是因為采用繼電器控制方式造成的，在這種控制方式下繼續(xù)改善的余地不大。(3) 采用磁放大器做調(diào)節(jié)控制，穩(wěn)定性差，線性度差，調(diào)速精度很難保證。幾十年來 ，這種控制系統(tǒng)由于受元件水平的限制而存在著缺陷，突出表現(xiàn)在:(1) 使用大量繼電器、接觸器及其它分立電子元件，系統(tǒng)體積大，運行噪聲大，功耗高，接線復(fù)雜，故障率高，工作穩(wěn)定性和可靠性差，控制速度慢，控制精度差，功能改變難度大，使用壽命短。在繼電器控制系統(tǒng)中，要完成一個控制任務(wù)，支配控制系統(tǒng)工作的“程序”是由各分立元