【正文】 是直流系統(tǒng)難以達到的。AEG公司1985年投l30O0kW，ABB公司投運的l。如SIEMENS公司1979年投運的24200kw、l2650kw。由于存在上述兩個問題，迫使人們又重新考慮交流拖動方式。再則，直流電機制造成本高，電樞回路的整流子限制了提升容量的進一步增加，且整流子，碳刷易磨損，加大了維護工作量，故障率高。這些缺點可采用順序控制和多脈沖整流的方法以及在電網(wǎng)上加諧波濾波器等措施使其抑制在一定的允許范圍內(nèi)。其缺點在于:功率因數(shù)低。易于實現(xiàn)最佳控制和自動化，安全可靠。單機容量大，適用范圍廣。無減速器，總效率高，電能消耗少。SIEMENS(西門子)公司、ABB公司、CEOELEC公司以及ASEA公司等都有相同類型的產(chǎn)品，其性：能大同小異。采用積分給定與行程給定相結(jié)合的雙重給定信號。如AEG公司采用低速直聯(lián)的SCRD系統(tǒng)，電機功率3000kw，提人速度17m/s，提物速度20m/s，提升高度1200m，具有完善的保護系統(tǒng)。(1) 晶閘管電動機(SCRD)直流低速直聯(lián)拖動系統(tǒng)部分發(fā)達國家原有的交流提升機已基本上被晶閘管電動機(以下簡稱SCRD)所取代。礦井提升裝置是采礦業(yè)的重要設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的進步和礦井生產(chǎn)現(xiàn)代化要求的不斷提高，人們對提升機工作特性的認(rèn)識進一步深化，提升設(shè)備及拖動控制系統(tǒng)也逐步趨于完善，各種新技術(shù)、新工藝逐步應(yīng)用于礦井提升設(shè)備中。提升機運行的安全可靠性不僅直接影響整個礦井的生產(chǎn)能力，影響整個礦山的經(jīng)濟效益，而且還涉及到井下工作人員的生命安全。提升機的電力傳動特性復(fù)雜，電動機頻繁正反向，經(jīng)常處于負(fù)荷運轉(zhuǎn)和電動、制動不斷地轉(zhuǎn)換的狀態(tài)中。第1章 緒 論礦井提升機是機、電、液一體化的大型機械，廣泛用于煤炭、有色金屬、黑色金屬、非金屬、化工等礦山的豎井、斜井，是生產(chǎn)運輸?shù)闹饕ぞ?。在廣泛考察現(xiàn)行的變頻調(diào)速方案后，本文提升機系統(tǒng)控制單元采用目前工控適用的可編程控制器來控制，具有編程簡單和控制可靠性高的優(yōu)點；電力拖動系統(tǒng)中，選用先進的變頻傳動裝置，運用先進的矢量控制技術(shù)，優(yōu)化了調(diào)速系統(tǒng)的性能，這一控制方法目前仍為現(xiàn)代交流調(diào)速的重要研究方向之一。操作、監(jiān)控和安全保護系統(tǒng)選用可編程控制器。就計算機技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用情況而言，可編程控制器（PLC）是目前作為工業(yè)控制最理想的機型，它是采用計算機技術(shù)、按照事先編好并儲存在計算機內(nèi)部一段程序來完成設(shè)備的操作控制。提升機運行的安全可靠性不僅直接影響整個礦井的生產(chǎn)能力，影響整個礦山的經(jīng)濟效益，而且還涉及到井下工作人員的生命安全。提升機的電力傳動特性復(fù)雜，電動機頻繁正反向，經(jīng)常處于過負(fù)荷運轉(zhuǎn)和電動、制動不斷地轉(zhuǎn)換的狀態(tài)中。關(guān)鍵詞：礦用提升機；變頻調(diào)速；矢量控制；可編程控制器The Freouency Conversion Use on The Speed Adjustment of Shaft Hoist on The Basis of PLC Control　　　　　　　 ABSTRACT同時能檢測各電機故障現(xiàn)象并送往上位機顯示。用戶在組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程和工程所需要的信息報表以及結(jié)果打印等。為了提高系統(tǒng)的可靠性，對提升機各種物理量及控制單元進行控制監(jiān)控?；赑LC的礦井提升機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 本文針對提升機控制系統(tǒng)中存在的上述問題，把可編程序控制器和變頻器應(yīng)用于提升機控制系統(tǒng)上，并在可行性方面進行了較深入的研究。根據(jù)提升機的運行特點，控制系統(tǒng)采用工控機監(jiān)控提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)， PLC控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)等組成。提升機的動態(tài)監(jiān)測由工控機或觸摸屏和組態(tài)軟件組成。主控系統(tǒng)采用PLC系統(tǒng)，硬件簡潔、軟件靈活性強、調(diào)試方便、維護量小，配合一些專用電子模塊組成的提升機控制設(shè)備，可供控制高壓帶動動力制動或低頻制動等。減少了傳統(tǒng)繼電器接觸式控制系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，減少了硬件和控制線，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性。Elevator Control System In this paper, the above problems exist in the PLC and frequency converter used in elevator control system, and for a more indepth feasibility study. According to the operation of hoist features, the control system IPC VVVF elevator control system, PLC control systems, frequency control system ponents. In order to improve system reliability, and various physical quantities on the elevator control unit to control monitoring. Dynamic monitoring of elevator or the touch screen by IPC and configuration software. User environment, plete the animation in the configuration design, equipment connections, control flow and project preparation of the required information statements, and the results of printing. Master control system uses PLC systems, hardware simplicity, the software flexibility and easy missioning and maintenance of small, specialized electronic modules with a number of the elevator control equipment, drive dynamic braking for control of high pressure or lowfrequency braking. While the motor symptoms can be detected and sent to the host puter display. Relay contact to reduce the traditional control system of the intermediate links, reducing hardware and control lines, which greatly improves system stability and reliability. KEY WORDS:：Shaft hoist；Frequency conversion；Vector control；PLC50 / 54目　錄前　言 1第1章 緒 論 2 2 2 2 6 本文內(nèi)容及研究的意義 7 研究內(nèi)容 7 研究意義 8第2章 礦井提升機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 9 礦井提升機對控制系統(tǒng)的要求 9 提升機調(diào)速控制系統(tǒng)方案設(shè)計 11 控制單元基本原理 11 調(diào)速裝置 13 主控系統(tǒng)設(shè)計 15第3章 變頻調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 18 18 變頻調(diào)速基本原理 20 變頻器的選擇 21 21 變頻器容量的選擇 22 變頻器主電路設(shè)計及參數(shù)設(shè)定 23第4章 PLC在提升機變頻控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 26 PLC概述 26 本系統(tǒng)中PLC的選型及特點 27 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 27 PLC的I/O分配 28 PLC接線圖 33第5章 PLC控制程序設(shè)計 34 PLC軟件概述及提升機PLC控制要求 34 程序設(shè)計 35 40結(jié)　論 42謝 辭 43參考文獻 44附　錄 46外文資料翻譯 47前　言在煤炭生產(chǎn)中提升機擔(dān)負(fù)著提升煤炭、巖石、下放材料、升降人員和設(shè)備的任務(wù)，是聯(lián)系井上與井下的唯一途徑，素有礦井“咽喉”之稱。對提升機來說，運行的安全、可靠性是至關(guān)重要的，主井直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)效率，作為運送人員的副井，一旦發(fā)生故障，往往造成機毀人亡。因此，研制并制造既安全可靠又節(jié)省能源的提升機是煤礦安全生產(chǎn)的一項重要課題。采用PLC控制，硬件簡潔、軟件靈活性強、調(diào)試方便、維護量小，PLC技術(shù)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種提升機控制，配合一些提升機專用電子模塊組成的提升機控制設(shè)備，可供控制高壓帶動力制動或低頻制動，單、雙機拖動等。主控計算機應(yīng)用軟件能完成提升機自動、半自動、手動等各種運動方式的控制要求。采用先進的工業(yè)計算機、現(xiàn)場總線和工業(yè)自動化技術(shù)，按照結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品系列化、性能現(xiàn)代化、體積小型化的原則，研制生產(chǎn)適合礦井提升機電控設(shè)備是進行技術(shù)改造和新建礦井設(shè)備選型的理想選擇。在煤炭生產(chǎn)中提升機擔(dān)負(fù)著提升煤炭、矸石、下放材料、升降人員和設(shè)備的任務(wù)，是聯(lián)系井上與井下的唯一途徑，素有礦井咽喉之稱。對應(yīng)提升機來說運行的安全可靠是至關(guān)重要的，主井直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)效率，作為運送人員的副井，一旦發(fā)生故障往往造成機毀人亡。因此，研制并制造即安全可靠又節(jié)省能源的提升機是煤炭安全生產(chǎn)的一項重要課題。特別是模擬技術(shù)、微電子技術(shù)、微電腦技術(shù)在提升機控制中的應(yīng)用已成為必然的發(fā)展方向。如德國、瑞典等國家己有90%以上采用直流提升機，傳動系統(tǒng)大都采用低速直聯(lián)式(省去減速機)，使系統(tǒng)大為簡化。采用磁場反并聯(lián)，有平波電抗器及臥式深度發(fā)送裝置。主回路采用兩組三相橋組成12脈動順抗整流，大大提高了功率因數(shù)。此類系統(tǒng)的優(yōu)點在于:體積小，重量輕，占地面積小，安裝方便，建筑費用低。維護工作量小，備件少，處理事故快。調(diào)速平滑，精度高。節(jié)電顯著，58年可回收設(shè)備投資，是礦井節(jié)電的有效途徑。無功沖擊大，高次諧波對電網(wǎng)影響大。(2) 交流變頻調(diào)速同步機驅(qū)動提升系統(tǒng)SCRD直流拖動系統(tǒng)趨于成熟，且采用了順控技術(shù)等措施來提高功率因數(shù)，但其功率因數(shù)仍然較低，從而從電網(wǎng)吸收大量的無功功率，且對電網(wǎng)品質(zhì)因數(shù)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，提升容量越大，問題越突出。因此換相整流子是個薄弱環(huán)節(jié)。自80年代初以來，交流變頻供電的同步機拖動異軍突起，在大型提升機中發(fā)展成為技術(shù)、經(jīng)濟均優(yōu)的拖動方式。CEGELEC公司1983年投運的l548OkW。SIEMAG公司投運的2x46O0kW等變頻調(diào)速同步機拖動的提升機，經(jīng)過多年的運行，均獲得成功。b 沒有整流子和碳刷這一薄弱環(huán)節(jié)，保證了電機的可靠運行和降低了運行消耗。d 動態(tài)品質(zhì)好(和直流系統(tǒng)相同)，系統(tǒng)可在四象限平滑過渡和無級調(diào)速。f 同步機的價格和有色金屬的消耗低于直流機。因此，多數(shù)專家認(rèn)為，變頻同步機拖動調(diào)速系統(tǒng)是大型提升機拖動的必然發(fā)展方向。b 在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速時，低速段電機的過載倍數(shù)有所降低。(3)微機控制在提升機上的應(yīng)用從70年代開始，隨著微機技術(shù)的發(fā)展，微機控制技術(shù)己逐步應(yīng)用于礦井提升機中。其應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面: 1) 提升工藝過程微機控制在交流變頻裝置中，提升工藝過程大都采用微機控制。如AEG公司采用CP80微機、ABB公司采用MASTER200和SIEMENS公司采用S5150等微機實現(xiàn)的變頻控制，都獲得了相當(dāng)成功。2) 提升行程控制提升機的控制從本質(zhì)上說是一個位置控制，要保證提升罐籠在預(yù)定地點準(zhǔn)確停車，要求準(zhǔn)確度高，目前可達177。采用微機控制，可通過采集各種傳感信號，如轉(zhuǎn)角脈沖變換、鋼絲繩打滑、井筒位置、滾筒及鋼絲繩磨損等信號進行處理，計算出罐籠準(zhǔn)確的位置而施以控制和保護。如AEG、ABB、SIEMENS等公司已采用位微機來構(gòu)成行程給定器，并還提供性能不盡相同的機械行程控制器口。3) 提升過程監(jiān)視由于近代提升機控制系統(tǒng)的設(shè)計特別強調(diào)安全可靠性，所以提升過程監(jiān)視與安全回路一樣，是現(xiàn)代提升機控制的重要環(huán)節(jié)。b 各主要設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)視。其目的在于使各種故障在出現(xiàn)之前就得以處理，防止事故的發(fā)生，并對各被監(jiān)視參數(shù)進行存貯、保留或打印輸出，甚至與上位機聯(lián)網(wǎng)，合并于礦井監(jiān)測系統(tǒng)中。為確保人員和設(shè)備的安全，對不同故障一般采用不同的處理方法，大致分為以下四種情況:a 報警顯示，如冷卻器溫度過高等。c 立即進行電氣制動，如停車終點設(shè)備出現(xiàn)故障時本次提升應(yīng)盡快停下來。安全回路極為重要，它是保護的最后環(huán)節(jié)之一，英、德等公司都采用兩臺PC微機構(gòu)成安全回路，使安全回路具完善的故障監(jiān)視功能。5) 制動系統(tǒng)的控制與監(jiān)視制動(可調(diào)閘)控制系統(tǒng)除要可靠地完成工作制動和安全制動外，還要完成對液壓站的控制以及各環(huán)節(jié)參數(shù)(如油壓、閘瓦磨損等)的監(jiān)視，其技術(shù)要求與安全回路相似。6) 全數(shù)字化調(diào)速控制系統(tǒng)德國AEG公司的Logidyn D(32位機)、西門子公司的Siemadyn D(16位機)以及ABB公司的Tyrak(16位機)系統(tǒng)都己應(yīng)用于提升機上。當(dāng)然此類系統(tǒng)要求維護人員有更高的技術(shù)水平和計算機知識。(1) 交流拖動方式目前我國提升機約70%采用串電阻調(diào)速的交流拖動方式。極少數(shù)提升機采用串級調(diào)速方法，其調(diào)速范圍窄，且投資大。其生產(chǎn)和使用情況如下: 國內(nèi)研制大型直流提升機主要有三大廠家:a 上海電機廠主要生產(chǎn)配套電機，已生產(chǎn)低速直流電機80多臺，最大容量5775kw，額定轉(zhuǎn)速5Or/min，其中長廣煤礦及五村煤礦的提升機為100OkW、48r/min，淮南潘三礦采用一臺26O0kW低速直聯(lián)電機。c 北京整流器廠主要生產(chǎn)配套電控，已從瑞士BBC公司和瑞典ASEA公司引進了晶閘管電控整機系統(tǒng)及元件生產(chǎn)線，直流電控容量可達7000kW。1986年向甘肅金川礦提供了一套帶微機控制的800kW直流電控設(shè)備。另外，還正在引進計算機控制的低速直聯(lián)電控系統(tǒng)。 大功率變頻調(diào)速電控提升機其效率可達