【正文】 屬于頻繁起動(dòng)、加減速運(yùn)轉(zhuǎn)，其變頻器容量的選定應(yīng)根據(jù)加速、恒速、減速等各種運(yùn)行狀態(tài)下的電流值，按下式確定：式中：變頻器額定輸出電流(A)； ：各運(yùn)行狀態(tài)平均電流(A)；：各運(yùn)行狀態(tài)下的時(shí)間；K0：安全系數(shù)(，)。變頻器的選擇絞車升降的運(yùn)轉(zhuǎn)具有較大慣性，四象限運(yùn)行的特點(diǎn)，與其他傳動(dòng)機(jī)械相比對(duì)變頻器有著更為苛刻的安全和性能上的要求，SB61G系列通用變頻器是專為起重類負(fù)載而設(shè)計(jì)的專用變頻器，該系列產(chǎn)品采用了最優(yōu)的電機(jī)控制方法—矢量控制技術(shù)，它可以對(duì)所有交流電動(dòng)機(jī)的核心變量進(jìn)行控制，并把定子磁通、轉(zhuǎn)矩作為主要控制變量。尤其它還提供了絞車應(yīng)用宏程序，可以實(shí)現(xiàn)絞車過載保護(hù)、過卷保護(hù)、超速保護(hù)和各種故障監(jiān)控及報(bào)警，模塊化功能可方便實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)多臺(tái)絞車同步控制，確保使用時(shí)安全快速運(yùn)行、故障處理容易、維護(hù)簡(jiǎn)單。：型號(hào)電壓容量電流功率SB61G110KW400V110KW變頻器可以輸出頻率可調(diào)的交流電源，另外在變頻器的外圍加設(shè)有聲光報(bào)警輸出口及制動(dòng)單元，能夠?qū)崿F(xiàn)變頻器故障報(bào)警器和安全制動(dòng)，更有效的對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行安全保護(hù)。為了保護(hù)報(bào)警輸出的觸點(diǎn)，在接觸器的線圈兩端，并聯(lián)阻容吸收電路（即RC震蕩電路）。另外如果其他設(shè)備出現(xiàn)故障，經(jīng)PLC檢測(cè)出來后，繼電器K4動(dòng)作，報(bào)警回路接通同樣也有聲光報(bào)警。另外繼電器線圈和電笛線圈的兩端，也需要并聯(lián)阻容吸收電路，以保護(hù)變頻器內(nèi)部報(bào)警繼電器觸點(diǎn)。這時(shí)：電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)在頻率剛減小的瞬間，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速隨之下降，而由于機(jī)械慣性的原因，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速未變。電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)。從電動(dòng)機(jī)的角度來看，處于再生制動(dòng)狀態(tài)。過高的直流電壓將使各部分器件受到損害。所以，從變頻調(diào)速系統(tǒng)的角度來看，拖動(dòng)系統(tǒng)在轉(zhuǎn)速下降時(shí)減少的動(dòng)能，由電動(dòng)機(jī)“再生”電能后，在變頻器的直流電路中被消耗掉了。用于消耗電動(dòng)機(jī)再生電能的電路，就是能耗制動(dòng)電路。制動(dòng)單元用于采集直流母線上的電壓有多大，當(dāng)超過設(shè)定值時(shí)，制動(dòng)單元內(nèi)部的大功率晶閘管導(dǎo)通，通過制動(dòng)電阻進(jìn)行放電，避免直流母線上電壓過高而損壞變頻器。本次設(shè)計(jì)選用變頻器功率為110KW，所以需要外置制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。能耗制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單，對(duì)電網(wǎng)污染小；缺點(diǎn)是：電能浪費(fèi)，使制動(dòng)電阻周圍環(huán)境溫度升高。(1)直流制動(dòng)原理：所謂直流制動(dòng)，就是向電動(dòng)機(jī)的定子繞組內(nèi)通入直流電流，使異步電動(dòng)機(jī)處于能耗制動(dòng)狀態(tài)。這時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線后產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。此外，直流磁場(chǎng)本身具有吸住轉(zhuǎn)子的作用，可以有效地消除轉(zhuǎn)子的蠕動(dòng)。(2)直流制動(dòng)功能預(yù)置A、直流制動(dòng)的起始頻率，通常直流制動(dòng)都是和再生制動(dòng)配合使用的。轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的頻率即為直流制動(dòng)的起始頻率。B、直流制動(dòng)強(qiáng)度即預(yù)置在定子繞組上施加直流電壓或直流電流的大小，它決定了直流制動(dòng)的強(qiáng)度。一般情況下，直流電壓以不超過50 V為宜。預(yù)置直流制動(dòng)時(shí)間的主要依據(jù)是負(fù)載是否有“爬行”現(xiàn)象，以及對(duì)克服“爬行”的要求，要求越高者，應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些。三、變頻器與旋轉(zhuǎn)編碼器的結(jié)合旋轉(zhuǎn)編碼器與電機(jī)的軸相連，可以直接測(cè)出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，變頻器和電動(dòng)機(jī)之間通過l軸編碼器引入了速度閉環(huán),從而使得變頻器工作于閉環(huán)編碼器反饋矢量控制方式,該控制方式的優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)零速時(shí)仍然具有額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載能力；速度控制的精度更高；速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的動(dòng)態(tài)性能得到改善。旋轉(zhuǎn)編碼器通過PG卡與變頻器連接。主令操作控制，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)與操作臺(tái)之間的指令傳遞，向提升系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，并改變相應(yīng)電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，使提升機(jī)按照預(yù)定的力圖和速度圖安全運(yùn)行，運(yùn)行方式可分為啟動(dòng)、等速運(yùn)行、減速、爬行、停車。PLC還完成各種保護(hù)監(jiān)視功能。另外對(duì)于PLC的模擬量輸入輸出模塊，本次設(shè)計(jì)中選用 FX2N4DA模塊進(jìn)行模擬量的處理。一、起動(dòng)，停車 多數(shù)變頻器不能適應(yīng)上電運(yùn)行功能，所以應(yīng)對(duì)控制系統(tǒng)加入保護(hù)功能。由于電機(jī)的功率過大，直接啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，所以啟動(dòng)時(shí)選用軟啟動(dòng)方式。二、上提升，下放在控制回路中利用正轉(zhuǎn)繼電器K1的常閉輔助觸點(diǎn)控制反轉(zhuǎn)繼電器K2的線圈；利用反轉(zhuǎn)繼電器K2的常閉輔助觸頭控制正轉(zhuǎn)繼電器K1的線圈。其動(dòng)作過程如：當(dāng)要下放工人到井下時(shí)，按下下降按鈕，繼電器K2吸合，其常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。同時(shí)斷開繼電器K1回路，形成下降閉鎖；當(dāng)按下上升按鈕時(shí)，K2吸合，斷開K1回路，形成上升閉鎖。當(dāng)按下停止按鈕時(shí)，所有繼電器復(fù)位，為下一次提升做準(zhǔn)備。正常工作狀態(tài)，為變頻調(diào)速運(yùn)行。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障或需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，按下工頻開關(guān)，使KM2斷開，KM3閉合，電機(jī)進(jìn)入工頻狀態(tài)。四、保護(hù)及連鎖功能(1)上過卷、下過卷保護(hù)：在離井口安全處和離井底一定距離處分別裝上位置傳感器，作為PLC的接收信號(hào)。當(dāng)深指過卷傳感器動(dòng)作時(shí)，聲光報(bào)警加強(qiáng)，工作人員進(jìn)行手動(dòng)的抱閘停車。此時(shí)，鋼絲繩下沉，壓下開關(guān)，此時(shí)聲光報(bào)警，顯示屏上顯示故障信息。(3)過載保護(hù)：熱繼電器常閉觸點(diǎn)串接于安全控制回路，當(dāng)電機(jī)因負(fù)載過重，電機(jī)堵轉(zhuǎn)等故障而使負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)斷開，使安全回路動(dòng)作，保護(hù)提升機(jī)不受損壞。當(dāng)機(jī)械抱閘不成功時(shí)，故障顯示，檢測(cè)出來并報(bào)警，工作人員進(jìn)行手動(dòng)制動(dòng)。(6)當(dāng)提升機(jī)因發(fā)生故障在中途停車，而且提升容器位于減速段行程內(nèi)時(shí)，排除故障后允許司機(jī)按上次開車方向選擇開車，并且只能低速開車；若提升容器不在減速行程內(nèi)，由井口發(fā)出開車信號(hào)，允許司機(jī)高速開車。(8)盤式制動(dòng)器的工作制動(dòng)力矩可調(diào)，緊急制動(dòng)(安全制動(dòng))能產(chǎn)生二級(jí)制動(dòng)，避免機(jī)械沖擊。本次設(shè)計(jì)使用的開門電機(jī)的型號(hào)是YB28014。此次電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)控制通過PLC來控制，并且要保證在開門電機(jī)動(dòng)作的時(shí)候，拖動(dòng)電機(jī)不能運(yùn)行，以防出現(xiàn)事故。開關(guān)門電機(jī)動(dòng)作時(shí)，拖動(dòng)電機(jī)不能運(yùn)行，防止出現(xiàn)事故。變頻器和電動(dòng)機(jī)之間通過l軸編碼器引入了速度閉環(huán),從而使得變頻器工作于閉環(huán)編碼器反饋矢量控制方式,該控制方式的優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)零速時(shí)仍然具有額定轉(zhuǎn)矩的負(fù)載能力；速度控制的精度更高；速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的動(dòng)態(tài)性能得到改善。（1）旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理測(cè)速回路用以測(cè)量提升機(jī)的轉(zhuǎn)速，并進(jìn)行過速保護(hù)。在圓光柵兩側(cè)，安放發(fā)光元件和光敏元件。上面有相差1／4節(jié)距的2個(gè)狹縫(辨向狹縫)。 當(dāng)圓光柵與工作軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光線透過2個(gè)光柵的線紋部分，形成明暗相間的條紋。電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈光電編碼器輸出的脈沖個(gè)數(shù)與圓光柵上透光線條數(shù)相等。(2)旋轉(zhuǎn)編碼器的選型本控制系統(tǒng)所用軸編碼器是歐姆龍公司的E6A2一CWZ6C360P／R型軸編碼器，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一周該編碼器可以產(chǎn)生360個(gè)脈沖，該編碼器可以生成A、B兩相脈沖，分別對(duì)應(yīng)被控裝置的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。（電氣角的一周期為360176。先進(jìn)行相位輸出，反轉(zhuǎn)時(shí)，B相超前A相90176。編碼器每旋轉(zhuǎn)一圈，Z相只在一個(gè)固定的位置發(fā)一個(gè)脈沖，所以可以作為復(fù)位相或零位相來使用。（2）罐籠在井筒中的位置測(cè)量卷筒轉(zhuǎn)速及提升容器在井筒中的位置由E6A2一CWZ6C 360P／R型軸編碼器測(cè)量。設(shè)井筒深度為 H(本系統(tǒng)中井筒深400 m)。計(jì)算方法見式(),其中D100中的數(shù)值為速度脈沖信號(hào)在0．2 s內(nèi)的積分結(jié)果，D125中的數(shù)值為速度值。 式()用PLC將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將采集到的位置可以用于S型速度曲線的變速調(diào)節(jié)；將采集到的速度可用于速度保護(hù)部分，即過速保護(hù)。通過顯示器顯示出來，供操作員參考。在初次調(diào)試時(shí)，兩個(gè)減速點(diǎn)和同步開關(guān)的位置都應(yīng)設(shè)定好。（2）當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作。因此，用來控制電動(dòng)機(jī)時(shí)，其額定電流(即指主觸頭的額定電流)～。二、熱繼電器過載保護(hù)礦山提升機(jī)由于負(fù)載沉重而需要限制起動(dòng)時(shí)間，又容易堵轉(zhuǎn)，且又長(zhǎng)期處于頻繁起動(dòng)停止?fàn)顟B(tài)，容易出現(xiàn)過載現(xiàn)象，所以需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。若用自動(dòng)空氣開關(guān)保護(hù)，應(yīng)選用帶長(zhǎng)延時(shí)脫扣器的自動(dòng)空氣開關(guān)。保護(hù)措施主要是通過切斷電動(dòng)機(jī)電源的方法實(shí)現(xiàn)保護(hù)。本系統(tǒng)采用熱繼電器對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。熱繼電器的整定值一般為電動(dòng)機(jī)額定電流值。它具有斷相保護(hù)，清晰度補(bǔ)償，脫扣指示功能，并能自動(dòng)與手動(dòng)復(fù)位。PLC工作靈敏度高，很容易受到各種電磁干擾，引起誤動(dòng)作。為了防止變頻器對(duì)PLC的干擾，PLC的安裝應(yīng)盡量遠(yuǎn)離變頻器。針對(duì)不同的PLC，阻容吸收回路的參數(shù)可能不同，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況可以自行調(diào)整。所以必須加裝除濕裝置，防止變頻器和PLC停止工作時(shí)結(jié)露。以減少振動(dòng)對(duì)其性能的影響。變頻器的安裝應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離對(duì)噪聲敏感的裝置。輸入輸出濾波變頻器輸出交流電后應(yīng)加入濾波器，然后再將濾波后的交流電送入電機(jī)，對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。變頻器二次側(cè)安裝的負(fù)載電抗器，又稱輸出電抗器。從提高變頻器安全可靠運(yùn)行角度，相比較而言，進(jìn)線電抗器起主要作用。如果不加入輸出濾波器，三電平變頻器輸出時(shí)，電機(jī)電流總諧波失真可以達(dá)到17%左右，會(huì)引起電機(jī)諧波發(fā)熱，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，輸出電壓跳變臺(tái)階為一半直流母線電壓，電壓跳變率較大，會(huì)影響電機(jī)絕緣。輸出正弦濾波器中電感L和電容C參數(shù)的選擇受以下條件的約束:①電感器上基波電壓降越小越好。③電感器和電容器構(gòu)成的串聯(lián)諧振頻率離逆變橋輸出脈沖電壓(即LC濾波電路的輸入電壓)中的最低次諧波頻率越遠(yuǎn)越好。式中：為電機(jī)的激磁阻抗。主程序完成系統(tǒng)初始化、自檢、故障診斷、調(diào)速系統(tǒng)控制等工作。提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)主要由動(dòng)力裝置、液壓站、變頻器、操作臺(tái)和控制監(jiān)視系統(tǒng)等組成。變頻調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行恒加速變頻調(diào)速啟動(dòng)，恒減速變頻調(diào)速停車及行程變頻調(diào)速運(yùn)行等。采用變頻調(diào)速后，電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的軟啟動(dòng)和平滑調(diào)速。能夠使提升機(jī)S形速度給定很好的得到實(shí)現(xiàn)。PLC以軟件可編程的方式代替了大量的交流接觸器進(jìn)行控制，克服了轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速系統(tǒng)的控制電路復(fù)雜，破損率高等缺點(diǎn)，提高了電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性和安全性。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 總結(jié)本文所作的主要研究工作礦井副井提升機(jī)調(diào)速電控系統(tǒng)采用交流繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速當(dāng)中存在的提升機(jī)調(diào)速性能差、故障率高、能耗大等問題展開的。在本文中主要探討了PLC所要完成的保護(hù)控制功能及其極為重要的提升機(jī)速度控制理論與實(shí)現(xiàn)。確定基于PLC控制的大功率礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)由動(dòng)力裝置、液壓站、變頻器、操作臺(tái)和控制監(jiān)視系統(tǒng)組成。它與PLC通過模擬量輸入接口相連，提升機(jī)S形速度給定曲線由PLC通過軟件編程產(chǎn)生通過變頻器模擬量輸入器對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制。PLC控制部分采用日本三菱FX2N—80MR，主要接受外部控制信號(hào)，改變相應(yīng)電控系統(tǒng)的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)啟動(dòng)、等速運(yùn)行、減速、爬行、停車等。監(jiān)控內(nèi)容主要包括：超速監(jiān)視、過載監(jiān)視、松繩監(jiān)視、井筒過卷監(jiān)視、變頻器故障監(jiān)視、礦車行程監(jiān)視、深度指示器失效監(jiān)視等，以上監(jiān)視內(nèi)容出現(xiàn)故障時(shí)，通過報(bào)警回路報(bào)警或安全回路實(shí)現(xiàn)抱閘停車保護(hù)。提升機(jī)速度控制理論分析及抗干擾保護(hù)煤礦副井提升機(jī)經(jīng)常被用來接送上下班的工人，因此在保證提升機(jī)的安全性之外舒適性也很重要。為了保證其安全生產(chǎn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采用隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾措施。雖然經(jīng)過以上的設(shè)計(jì)和研究本調(diào)速控制系統(tǒng)能用于礦山的實(shí)際生產(chǎn)，但在功能上及控制的精度上和同類先進(jìn)產(chǎn)品還有一定的差距，還需要在后續(xù)工作中進(jìn)一步完善。首先，感謝我的導(dǎo)師，他嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的學(xué)術(shù)作風(fēng)和孜孜不倦的求學(xué)精神激勵(lì)并培養(yǎng)了我實(shí)事求是、認(rèn)真踏實(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，并使我懂得了作為科學(xué)工作者應(yīng)具備的品德和修養(yǎng),所有這些，都將使我受益終身。自己一定要在以后的學(xué)習(xí)和工作中好好學(xué)習(xí)自己的專業(yè)知識(shí)，使自己真正掌握這一門