【正文】 外 ， 一 些 逆 變 器 還 可 以 將 固 定 的 支 流 電 壓 變 換 成 可變 的 交 流 電 壓 。 整 流 器 有 兩 種 基 本 類型 ， 可 控 的 和 不 可 控 的 。 變 頻 器近 20 年 來 , 隨 著 電 力 電 子 技 術(shù) 、 微 電 子 技 術(shù) 、 微 機(jī) 控 制 技 術(shù) 及 現(xiàn) 代 控 制 理 論的 發(fā) 展 , 交 流 調(diào) 速 技 術(shù) 也 得 到 迅 速 的 發(fā) 展 , 特 別 是 變 頻 調(diào) 速 , 大 有 取 代 直 流 調(diào) 速之 勢 。 因 此 現(xiàn) 在 應(yīng) 用 面 很 廣 。 洞 內(nèi) 洞 外 軌 道 前 過 卷 前 停 車 前 減 速 放 料 開 始 放 料 結(jié) 束 后 減 速 后 停 車 后 過 卷 圖 31 軌 道 結(jié) 構(gòu) 圖 三 相 異 步 電 動 機(jī)異 步 電 機(jī) 的 變 壓 變 頻 調(diào) 速 系 統(tǒng) 一 般 簡 稱 為 變 頻 調(diào) 速 系 統(tǒng) 。 在 洞 內(nèi) 安 裝 前 停 車 行 程 開 關(guān) 、 前 過 卷行 程 開 關(guān) 、 前 減 速 行 程 開 關(guān) 、 放 料 開 始 行 程 開 關(guān) 、 放 料 結(jié) 束 行 程 開 關(guān) 。系 統(tǒng) 構(gòu) 成 包 括 處 理 器 、 網(wǎng) 絡(luò) 模 塊 、 輸 入 輸 出 模 塊 和 相 關(guān) 外 部 設(shè) 備 ,支 持 多 種 通 信 協(xié)議 ,MB + 網(wǎng) 絡(luò) 是 其 應(yīng) 用 最 廣 泛 的 一 種 網(wǎng) 絡(luò) 技 術(shù) 。 Modicon TSX Quantum 系 列 PLC 是 Schneider 電 氣 公 司 的 一 種 大 型 PLC 蘭 州 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書8控 制 系 統(tǒng) ,該 系 列 產(chǎn) 品 采 用 模 塊 式 結(jié) 構(gòu) ,為 在 不 同 的 工 業(yè) 現(xiàn) 場 使 用 提 供 了 穩(wěn) 定 可 靠 的平 臺 。網(wǎng) 絡(luò) 為 模 塊 式 結(jié)構(gòu) ,可 根 據(jù) 實(shí) 際 要 求 配 置 成 樹 形 、 星 形 、 環(huán) 形 。 MB +網(wǎng) 可 實(shí) 現(xiàn) 數(shù) 據(jù) 采 集 和 遠(yuǎn) 程 遍 程 、 與 操 作 員 接 口 連接 等 功 能 。 使 用 各 模 塊 來 控 制 系 統(tǒng) 更 有 條 理 ， 方 便 檢 查 和 控 制 。 模 塊 可 在任 意 槽 與 槽 位 無 關(guān) 。 適 用 于 過 程 控 制 、 高 速 機(jī) 器 控 、 基 礎(chǔ) 設(shè) 施 應(yīng) 用 、 變 電站 自 動 化 。 PLC 在 工 業(yè) 自 動 化 控 制 特 別 是 順 序 控 制 中 的 地 位 ，在 可 預(yù) 見 的 將 來 ， 是 無 法 取 代 的 。在 這 時 期 ， PLC 在 處 理 模 擬 量 能 力 、 數(shù) 字 運(yùn) 算 能 力 、 人 機(jī) 接 口 能 力 和 網(wǎng) 絡(luò) 能 力 得 到大 幅 度 提 高 ， PLC 逐 漸 進(jìn) 入 過 程 控 制 領(lǐng) 域 ， 在 某 些 應(yīng) 用 上 取 代 了 在 過 程 控 制 領(lǐng) 域 處于 統(tǒng) 治 地 位 的 DCS 系 統(tǒng) 。 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) 形 成 一 個 整 體 ， 易 于 擴(kuò) 充 其 功 能 的 原 則 設(shè) 計 。 PLC 的 定 義 是 ： 可 編 程 控 制 器 是 一 種 數(shù) 字 運(yùn) 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 。 用 變 頻 器 來 控 制 礦 車 的 動 作 ， 主 要 控 制 放 料 時 的 啟 停 ， 電 機(jī) 的正 反 轉(zhuǎn) 、 運(yùn) 行 、 停 止 等 。 系 統(tǒng) 組 成該 控 制 系 統(tǒng) 是 由 上 位 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 和 下 位 PLC 控 制 系 統(tǒng) 二 部 分 組 成 的 ， 上 位 監(jiān) 控 系統(tǒng) 位 于 控 制 室 ， 可 實(shí) 時 監(jiān) 控 牽 引 設(shè) 備 的 運(yùn) 動 狀 況 ?？?制 量 的 給 定 可 以 用 模 擬 量 給 定 ， 也 可 以 用 數(shù) 字 量 給 定 。 但 同 一 個 MB+網(wǎng) 上 所 接 變 頻 器 數(shù) 量 是 有 限 的 ，而 且 需 要 在 變 頻 器 上 安 裝 通 訊 卡 。 變 頻 器 控 制 方 式 的 選 擇變 頻 器 控 制 方 式 分 為 ： 總 線 控 制 與 端 子 控 制 。 雙 線 連 接 方 式 是 主 站 和 分 站 之 間 用 兩 根 電 纜 連 接 。在 本 設(shè) 計 中 我 們 采 用 第 二 種 方 案 ， 第 一 種 方 案 比 第 二 種 方 案 要 多 許 多 數(shù) 據(jù) 處 理及 運(yùn) 算 和 保 護(hù) ， 從 設(shè) 計 的 簡 單 、 易 維 護(hù) 、 經(jīng) 濟(jì) 來 比 較 ， 方 案 二 較 適 合 本 系 統(tǒng) 。如 此 循 環(huán) 直 到 將 本 節(jié) 車 廂 全 部 裝 滿 ， 然 后 火 車 會 駛 過 兩 節(jié) 車 廂 中 間 的 空 位 開 始下 一 節(jié) 車 廂 的 裝 載 ， 如 此 延 續(xù) 直 到 十 節(jié) 車 廂 均 裝 滿 后 ， 火 車 啟 動 后 會 碰 到 軌 道 上 的“裝 料 結(jié) 束 ”行 程 開 關(guān) ， 火 車 開 始 重 載 加 速 到 一 定 的 速 度 駛 出 洞 外 。 車 廂 到 “開 始 放 礦 ”位 時 ， 計 數(shù) 模 塊 計 數(shù) 到 設(shè) 定值 后 將 該 數(shù) 據(jù) 送 往 變 頻 器 中 ， 變 頻 器 控 制 帶 動 車 廂 的 電 機(jī) 也 可 以 使 車 停 止 （ 此 時 假如 計 數(shù) 未 到 而 外 部 給 控 制 器 一 個 開 關(guān) 量 信 號 火 車 也 將 會 停 車 ） ， 然 后 開 始 給 該 節(jié) 車廂 的 第 一 “等 份 ”裝 。該 方 案 就 是 火 車 在 前 停 車 動 作 結(jié) 束 開 始 反 向 啟 動 ， 啟 動 后 火 車 開 始 以 較 低 速 行駛 ， 目 的 是 在 碰 到 開 始 裝 料 位 開 關(guān) 火 車 就 能 安 全 、 準(zhǔn) 確 的 停 車 開 始 裝 礦 。 同 時 該 方 案 在 實(shí)際 工 程 中 控 制 精 度 比 理 論 設(shè) 計 要 低 ， 當(dāng) 火 車 的 速 度 過 高 或 與 放 礦 點(diǎn) 控 制 不 匹 配 時 操作 不 但 麻 煩 而 且 可 能 造 成 事 故 。其 中 在 裝 礦 環(huán) 節(jié) 我 們 設(shè) 置 了 諸 如 前 減 速 、 前 停 車 、 前 過 卷 、 到 裝 礦 位 、 裝 料 結(jié) 束 、后 減 速 、 后 停 車 、 后 過 卷 等 行 程 開 關(guān) ， 從 而 保 證 了 火 車 在 行 進(jìn) 過 程 中 更 安 全 的 監(jiān) 測 ，使 火 車 在 行 進(jìn) 過 程 中 得 到 了 有 力 的 安 全 保 障 。 同 時 軸 編 碼 器 和 放 礦 點(diǎn)PLC 進(jìn) 行 對 火 車 的 速 度 進(jìn) 行 監(jiān) 測 。 礦 車 裝 料 過 程 控 制 方 案 的 選 擇 火 車 以 較 低 速 緩 慢 、 平 穩(wěn) 的 速 度 進(jìn) 行 裝 礦 。 圖 23 方 案 一 控 制 網(wǎng) 方 案 2 使 用 人 機(jī) 界 面 和 PLC 構(gòu) 成 的 網(wǎng) 絡(luò) ， PLC 之 間 用 以 太 網(wǎng) 通 訊 。 控 制 網(wǎng) 的 選 擇 方 案 1使 用 上 位 機(jī) 和 PLC、 遠(yuǎn) 程 I/O組 成 的 控 制 網(wǎng) 。 支 持 多 種 網(wǎng) 絡(luò) 標(biāo) 準(zhǔn) :Modbus Plus、 InterbusS、 Profibus DP。 RIO 不 帶 中 繼 器 的 傳 輸 距 離 為4572 米 （ 15000 英 尺 ） ， 如 使 用 光 纖 中 繼 器 ， 網(wǎng) 絡(luò) 總 長 能 到 13 公 里 。 每 個 RIO 分 站 ， 最 多 64 個 字 輸 入 ， 64 個 字 輸 出 。 兩 個 光 纖模 塊 之 間 如 采 用 50um 光 纖 時 電 纜 通 訊 距 離 可 達(dá) 2KM， 總 計 距 離 可 達(dá) 8 KM， 采 用 或 者 100um 光 纖 電 纜 時 通 訊 距 離 可 達(dá) 3KM， 總 計 距 離 可 達(dá) 12KM。 可 以 使 用 RR85 中 繼蘭 州 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書4器 進(jìn) 行 網(wǎng) 絡(luò) 擴(kuò) 展 ， 最 多 可 以 連 接 三 個 RR85 中 繼 器 ， 最 大 分 站 數(shù) 為 64 個 ， 傳 輸 距離 達(dá) 到 1800 米 。 支 持 所 有 電 源 ， 主 機(jī) 架 失 電 將 導(dǎo) 致 CPU/分 站 關(guān) 斷 ， 從 機(jī) 架 失 電 將 不 會 導(dǎo) 致 CPU/分 站 關(guān) 斷 。 方 案 論 證 I/O 連 接 方 式 的 選 擇I/O 連 接 可 選 擇 ： 本 地 IO， DIO， RIO， Momentum I/O。 變 頻 器 外 部 端子 控 制 ， 使 用 PLC輸 出 變 頻 器 所 需 的 開 關(guān) 量 或 模 擬 量 信 號 控 制 變 頻 器 。 洞 內(nèi) 洞 外 放 礦 機(jī) 礦 車圖 11 放 礦 示 意 圖控 制 室機(jī) 柜蘭 州 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書3第 二 章 系 統(tǒng) 概 述在 該 系 統(tǒng) 中 ， 為 了 有 效 的 擴(kuò) 展 控 制 系 統(tǒng) 的 拓 撲 結(jié) 構(gòu) ， 采 用 Schneider的 遠(yuǎn) 程I/O技 術(shù) (RIO)。 在 控 制 室 通 過 監(jiān) 視 系 統(tǒng) 全 程 監(jiān) 視 ； 手 動 運(yùn) 行 ： 在 放 礦 點(diǎn) 和 控 制 室 均 可 單 獨(dú) 實(shí) 現(xiàn) 放 礦 機(jī) 和 絞 車 的 手 動 控 制 ； 緊 急 處 理 ： 在 放 礦 點(diǎn) 、 控 制 室 、 機(jī) 房 設(shè) 置 檢 修 控 制 箱 。 如 圖 11 所 示 的 示 意 圖 。 在 考 慮 設(shè) 置 I/O 點(diǎn) 時 要 收 集 所 有 的 動 作 ， 包括 正 反 方 向 、 高 速 、 中 速 、 低 速 、 報 警 、 正 常 、 維 修 、 手 動 、 自 動 等 等 。 要 充 分 考 慮 到 電 源 、 電 機(jī) 、 變 頻 器 、 軸 編 碼 器 、 PLC 控 制 、 開 關(guān) 等 。 包 括 ： 控 制 系 統(tǒng) 主 機(jī) 的 選 型 ； 設(shè) 備 及 儀 表 的 選 擇 ； 硬 件 及 軟 件 設(shè) 計 功 能根 據(jù) 火 車 的 運(yùn) 行 速 度 、 放 礦 機(jī) 與 火 車 的 相 對 位 置 、 放 礦 機(jī) 與 車 廂 內(nèi) 礦 石 的 相 對高 度 ， 實(shí) 現(xiàn) 全 自 動 放 礦 及 整 個 工 作 循 環(huán) 。 礦 車 的 具 體 運(yùn) 轉(zhuǎn)狀 況 可 通 過 組 態(tài) 或 人 機(jī) 界 面 來 仿 真 現(xiàn) 場 工 作 。 緊 急 處 理 時 在 放 礦 點(diǎn) 、 控 制 室 、機(jī) 房 設(shè) 置 檢 修 控 制 箱 。 工 作 手 段 分 成 自 動 手 動 和 緊 急 處 理 。 整 個 過 程 是 ： 啟 動—加 速 —全 速 運(yùn) 行 —減 速 —停 車 —啟 動 —加 速 —勻 速 運(yùn) 行 —[放 礦 —勻 速 運(yùn) 行 （ 負(fù)載 變 化 ） —停 止 放 礦 ]—再 加 速 —重 載 全 速 運(yùn) 行 —減 速 ， 由 軸 編 碼 器 來 傳 送 電 機(jī) 的信 息 ， 判 斷 礦 車 行 駛 的 快 慢 、 距 離 等 。 這 就 要 進(jìn) 行 具 體 的 選 擇 。 上 位 組 態(tài) 軟 件 或 人 機(jī) 界 面 與 PLC連 接 ， PLC 再 與 車 廂 設(shè) 置 的 遠(yuǎn) 程 I/O 點(diǎn) 或 PLC 連 接 。 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 包 括 設(shè) 計 依 據(jù) ， 控制 設(shè) 計 包 括 電 器 的 選 擇 、 工 藝 設(shè) 計 、 控 制 器 設(shè) 備 及 儀 表 的 選 擇 、 電 器 圖 紙 的 設(shè) 計 、材 料 表 、 外 協(xié) 加 工 、 安 裝 及 纜 線 圖 ， 軟 件 設(shè) 計 流 程 圖 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 ， 軟 件 設(shè) 計 說 明 ， 具體 的 編 程 設(shè) 計 ， 調(diào) 試 及 修 改 完 善 ， 系 統(tǒng) 的 安 裝 調(diào) 試 及 參 數(shù) 整 定 ， 操 作 說 明 書 。確 定 控 制 方 案 包 括 根 據(jù) 工 藝 條 件 及 要 求 控 制 參 數(shù) 及 指 標(biāo) ， 被 控 對 象 的 特 點(diǎn) 確 定 難 點(diǎn) 。 整 個 控 制 系 統(tǒng) 采 用PLC 實(shí) 現(xiàn) 放 礦 牽 引 工 藝 的 集 中 控 制 （ 包 括 供 電 、 檢 測 、 液 壓 、 牽 引 ） ， 采 用 工 控 機(jī)或 人 機(jī) 界 面 形 成 上 位 機(jī) 系 統(tǒng) 。 本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計 要 求本 畢 業(yè) 設(shè) 計 取 材 于 某 控 制 系 統(tǒng) 工 程 實(shí) 例 。 變 頻 調(diào) 速 以 其 優(yōu) 異 的 調(diào) 速 和 起 制 動 性能 ， 高 效 率 、 高 功 率 因 數(shù) 和 節(jié) 間 效 果 ， 廣 泛 的 適 用 范 圍 及 其 它 許 多 優(yōu) 點(diǎn) 而 被 國 內(nèi) 外公 認(rèn) 為 最 有 發(fā) 展 前 途 的 調(diào) 速 方 式 。 20 世 紀(jì) 70 年 代 開 始 ， 脈 寬 調(diào) 制