【正文】 速調試P39003根據(jù)變頻調速原理，在變頻器的控制輸入回路中接入頻率設定電路，由PLC輸出的脈沖信號來控制變頻器的輸出頻率，實現(xiàn)電機速度控制。此時變頻器輸出頻率按變頻器參數(shù)的設置進行輸出。在礦機提升機運行中的爬行時間段內，由于箕斗的受力情況不同，為達到以相同安全速度爬行，上升和下降時分別以不同的穩(wěn)定頻率運行，既為變頻器的2段固定頻率控制。為了保護報警輸出的觸電，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得點，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SB為止，報警才能解除。 提升機調速系統(tǒng)的制動控制回路提升機負載由于慣性較大，當變頻器的輸出頻率下降至0Hz時，常常停不住，而有“蠕動”（也稱爬行）現(xiàn)象，在礦井提升機這種大負載機械中，蠕動現(xiàn)象有可能造成十分危險的后果。在變頻調速系統(tǒng)中，電動機的降速和停機，是通過逐漸減小頻率來實現(xiàn)的。當同步轉速低于轉子轉速時，轉子電流的相位機會改變了180176。與此同時，電動機軸上的轉矩變成了制動轉矩，使電動機的轉速迅速下降。變頻調速系統(tǒng)的工作狀態(tài)電動機再生的電能與逆變管反并聯(lián)的續(xù)流二極管全波整流后反饋到直流電路，由于直流電路的電能無法回輸給電網(wǎng)，盡管各部分電路還在消耗電能，但電容上仍有短時間的電荷堆積，形成“泵生電壓”，使直流電壓升高。因此，當直流電壓超過一定值時，就要求提供一條放生回路，將再生的電能消耗掉。歸根結底，是通過消耗能量而獲得制動轉矩的，屬于能耗制動狀態(tài)。 1． 能耗制動電路的構成 ： 能耗制動和制動單元電路 是制動電阻，用于電動機的再生電能轉換成熱能而消耗掉。BV 為制動單元，制動單元BV 的功能是：當直流回路的電壓 超過規(guī)定的限值時，接通耗能電路，使直流回路通過釋放能量。的常用器件是GTR 或IGBT。這時，轉子繞組切割磁力線后產(chǎn)生的電磁轉矩與轉子的旋轉方向相反，稱之制動轉矩。 直流制動強度即預置在定子繞組上施加直流電壓 或直流電流的大小，它決定了直流制動的強度，如下圖所示：預置直流制動電壓 （或制動電流 ）的主要依據(jù)是負載慣性的大小，慣性越大者，直流制動強度也應越大。 即施加直流制動時間的長短。依據(jù)變頻器各項參數(shù)設定。它是通過光點編碼將電動機的轉速變換成電脈沖信號，此信號反饋給變頻器輸入端對電動機進行控制。帶PG閉環(huán)控制的控制方式又可以分為控制方式和矢量控制方式。矢量控制方式：速度控制精度高，速度控制范圍較大，價格稍高，適用于轉速控制精度要求較高的場合。 提升機調速系統(tǒng)的PLC 控制部分設計 PLC簡介可編程序控制器是一種綜合了計算機技術、半導體集成技術、自動控制技術、數(shù)字技術和通信網(wǎng)絡技術發(fā)展起來的通用工業(yè)自動控制裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計?？删幊绦蚩刂破骷捌溆嘘P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充功能的原則而設計。PLC控制技術代表著當前程序控制的先進水平，PLC裝置已成為自動化系統(tǒng)的基本裝置[[] 聶國倫，[J].煤礦機械，2011（4）：157158 ]。在滿足基本要求的前提下，PLC選型主要從經(jīng)濟性、適應性、可擴展性及網(wǎng)絡通訊性能等方面綜合考慮。S7200系列PLC具有以下特點:1． 可靠性高，抗干擾能力強。單從這一角度而言，PLC在可靠性上優(yōu)于繼電接觸器系統(tǒng)是明顯的。例如，對主要器件和部件用導磁良好的材料進行屏蔽、對供電系統(tǒng)和輸入電路采用多種形式的濾波、I/O回路與微處理器電路之間用光電耦合隔離器、系統(tǒng)軟件具有故障檢測功能、信息保護和恢復、循環(huán)掃描時間的超時警戒等。當生產(chǎn)工藝和流程進行局部的調整和改動時，通常只需要對PLC的程序進行改動，或者配合以外圍電路的局部調整即可實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的改造。第一編程語言(梯形圖)是一種圖形編程語言，與多年來工業(yè)現(xiàn)場使用的電器控制圖非常相似，理解方式也相同，非常適合現(xiàn)場人員學習。由于PLC的系列化、模塊化、標準化及良好的擴展性和連網(wǎng)性能，在大多數(shù)情況下，PLC系統(tǒng)是一個較好的選擇。5． 維修方便。而由于PLC的體積小，并且有些采用模塊化結構，因而可以通過更換整機或模塊迅速排除故障。由軟件實現(xiàn)的邏輯控制，可以大量節(jié)省繼電器、定時器的數(shù)量。7． 功能強，性價比高。同時，PLC的連網(wǎng)通信功能有利于實現(xiàn)分散控制、遠程控制、集中管理等功能，與同等規(guī)?；虺杀镜睦^電接觸器控制系統(tǒng)相比，無論其功能和性能，都具有無可比擬的優(yōu)勢[[] 陳為信，姜華，魏永平，劉竟雄．礦井提升機行程速度全數(shù)字監(jiān)控器的研制[M]．工礦自動化，2002，(04)]。 提升機調速系統(tǒng)的PLC的I/O端口分配如下表所示： PLC的I/O端口輸入端子輸入外設輸出端子輸出外設 啟動 變頻器通電 停止 電機啟動 復位 電機在工頻下正轉 上升 電機在工頻下反轉 下降 電機在變頻下正轉 過卷 電機在變頻下正轉 松繩復位 過載速度輸出1 限位開關速度輸出2 限位開關安全回路繼電器 限位開關 限位開關 限位開關 限位開關 限位開關 限位開關 提升機調速系統(tǒng)的PLC外部電路設計PLC是本控制系統(tǒng)中關鍵一環(huán)，主要的控制功能有如下幾項：主令操作控制、保護監(jiān)視控制。PLC根據(jù)運行方式對變頻器實現(xiàn)S形速度給定控制，實現(xiàn)箕斗運行速度的準S形曲線。監(jiān)控內容主要包括：超速監(jiān)視、過卷監(jiān)視、實時速度監(jiān)視、井筒過卷監(jiān)視、變頻器故障監(jiān)視、過載監(jiān)視等，以上監(jiān)視內容出現(xiàn)故障時，通過報警回路或安全回路實現(xiàn)抱閘停車保護。： 起動、停止梯形圖 2． 提升機系統(tǒng)的上升和下降在控制回路中利用正轉繼電器K1的常閉觸點控制反轉繼電器K2的線圈；利用反轉繼電器K2的常閉觸點控制正轉繼電器K1的線圈。： 正反轉梯形圖3． 提升機系統(tǒng)的保護及連鎖功能 上過卷、下過卷保護：在離井口安全處和離井底一定距離處分別轉上霍爾常開型接近開關，當?shù)V車由于故障后操作人員失誤，礦車越過安全線時，傳感器動作，同時PLC控制安全回路動作，實現(xiàn)保護，并伴隨聲光報警。 5． 松繩保護：用一根細絲和一個常開型開關，在鋼絲繩下放一定距離垂直鋼絲繩方向處架起，當電機下放速度過快時，就會出現(xiàn)松繩現(xiàn)象。4 系統(tǒng)抗干擾措施 PLC的抗干擾 PLC的干擾來源1． 來自空間的輻射干干擾。若PLC系統(tǒng)置于所射頻場內，就回收到輻射干擾，其影響主要通過兩條路徑：一是直接對PLC內部的輻射，由電路感應產(chǎn)生干擾；而是對PLC通信內網(wǎng)絡的輻射，由通信線路的感應引入干擾。其主要包括來自電源的干擾、信號線引入的干擾和接地系統(tǒng)混亂時的干擾。主要由系統(tǒng)內部元器件及電路間的相互電磁輻射產(chǎn)生，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。必要時可采用帶有屏蔽層的輸入和輸出信號電纜。3． 所有機柜、操作臺等均需保護接地，臺柜內需有獨立的PLC直流地、機殼安全地、電纜屏蔽地接地端子，與結構內部未接地電路板在電氣上隔離。4． 引至PLC柜的電纜要盡量遠離那些會產(chǎn)生電磁干擾的裝置。因此對數(shù)字信號和模擬信號，在任何情況下，都必須分開電纜迸行傳輸。盡量縮短模擬量加信號線的長度，并采用雙芯屏蔽線作為信號線。7． 采用標準化軟件程序可以提高運行的可靠性，故障診斷軟件定期的檢測外界環(huán)境，以便及時進行處理[[] 能昌信，劉琳，叢俊杰． 礦井提升信號通訊系統(tǒng)的抗干擾設計[N]．河北建筑科技學院學報，2002，(01)]。電網(wǎng)中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變頻器。這些負荷都使電網(wǎng)中的電壓、電流產(chǎn)生波形畸變，從而對電網(wǎng)中其它設備產(chǎn)生危害的干擾。供電電源的干擾對變頻器主要有（1）過壓、欠壓、瞬時掉電（2）浪涌、跌落 （3）尖峰電壓脈沖 （4）射頻干擾。它使變頻器輸入側的整流電路有可能因出現(xiàn)較大的反向回復電壓而受到損害，從而導致輸入回路擊穿而燒毀。在補償電容投入或切出的暫態(tài)過程中，網(wǎng)絡電壓有可能出現(xiàn)很高的峰值，其結果是可能使變頻器的整流二極管因承受過高的反向電壓而擊穿。變頻器的整流橋對電網(wǎng)來說是非線性負載，它所產(chǎn)生的諧波對同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設備產(chǎn)生諧波干擾。因此變頻器對系統(tǒng)內其它的電子、電氣設備來說是一電磁干擾源。除了能構成電源無功損耗的較低次諧波外，還有許多頻率很高的諧波成分。 1) 輸入電流的波形 變頻器的輸入側是二極管整流和電容濾波電路。因此，充電電流總是出現(xiàn)在電源電壓的振幅值附近，呈不連續(xù)的沖擊波形式。有關資料表明，輸入電流中的5次諧波和7次諧波的諧波分量是最大的，分別是50HZ基波的80％和70％。但其中與載波頻率相等的諧波分量仍是較大的[[] 胡青榮．變頻調速節(jié)能裝置抗干擾措施[J]. 電氣時代, 2005,(04)]。具體為:首先對周圍的電子、電氣設備產(chǎn)生電磁輻射。并傳導干擾到電源，通過配電網(wǎng)絡傳導給系統(tǒng)其它設備。同樣，系統(tǒng)內的干擾信號通過相同的途徑干擾變頻器的正常工作。由于輸入電流為非正弦波，當變頻器的容量較大時，將使網(wǎng)絡電壓產(chǎn)生畸變，影響其他設備工工作，同時輸出端產(chǎn)生的傳導干擾使直接驅動的電機銅損、鐵損大幅增加，影響了電機的運轉特性。 2． 感應耦合方式 當變頻器的輸入電路或輸出電路與其他設備的電路挨得很近時，變頻器的高次諧波信號將通過感應的方式耦合到其他設備中去。 3． 空中幅射方式 即以電磁波方式向空中幅射，這是頻率很高的諧波分量的主要傳播方式[[] 譚波，李燕林．變頻器諧波干擾及解決辦法[J]. 電氣時代, 2004，(01)]。為防止干擾，可采用硬件抗干擾和軟件抗干擾。具體措施在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。2． 屏蔽干擾源：變頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏。為使屏蔽有效，屏蔽罩可靠接地。其主要功能有： 通過抑制諧波電流，將功率因數(shù)提高至（）； 削弱輸入電路中的浪涌電流對變頻器的沖擊； 削弱電源電壓不平衡的影響。5 提升機調速控制系統(tǒng)軟件設計和調試 提升機調速系統(tǒng)的控制程序流程主程序完成系統(tǒng)初始化、自檢、故障診斷、調速系統(tǒng)控制。根據(jù)實際情況和需要啟動提升機上升或下降，進入速度控制程序。其中包括兩個主要的功能模塊：中斷子程序功能模塊和故障處理子程序功能模塊。當有故障出現(xiàn)時可轉到相應的故障處理模塊進行故障處理，并通過報警回路報警或安全回路實現(xiàn)抱閘停車保護。同時判斷并記錄首發(fā)故障，便于現(xiàn)場工作人員進行維護，快速地查找和排除故障。 對于較重故障，如果當前提升機處于停車狀態(tài)，則不允許開車；如果當前為運行狀態(tài)，則依靠傳動控制系統(tǒng)實現(xiàn)電氣制動，使提升機以正常的減速度減速、停車、抱閘[[] Lojy DC. Computeraided analysis of mechanical systems [J]. PrenticeHall Inc,2002,p3337 ]。STEP7Micro/WIN32編程軟件是S7200系列PLC使用的編程軟件，運行在32位的Windows操作系統(tǒng)下。在STEP7編程軟件中設置參數(shù)，采用PC/PCI電纜建立個人電腦與PLC之間的通信，把PC/PCI電纜的PC斷連接到計算機的RS232通信端，把PC/PCI電纜的PPI端連接到PLC的RS485接口即可。 ： 啟動程序變頻器通電調試結果 提升機正反轉調試結果6 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。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。本文主要為礦井提升機設計一套PLC控制的變頻調速控制系統(tǒng)，設備包括系統(tǒng)操作臺、變頻柜、電源柜、動力柜及PLC柜，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。采用變頻器實現(xiàn)提升機的調速運行，結合PLC的強大功能，實現(xiàn)在司機控制室對提升機的控制運行及參數(shù)調節(jié)，克服了原繼電器系統(tǒng)的不足，系統(tǒng)安全可靠，性價比提高，且控制程序可根據(jù)需要修改，對提高控制技術水平具有廣闊的應用前景。在使用過程中實現(xiàn)了軟起動、軟停車，減少了機械沖擊，使運行更加平穩(wěn)可靠；該系統(tǒng)四象限運行，可實現(xiàn)提升機的調速、換向、能量回饋制動等功能，適應范圍廣，節(jié)能效果更加明顯?？偨Y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。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。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。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。3． 加強研究提升機的通信功能，從而可以建立企業(yè)內部局域網(wǎng)，通過這個網(wǎng)絡可以對提升機進行遠程監(jiān)控、維護；通過遠程數(shù)據(jù)交換，還可以實現(xiàn)全礦遠程監(jiān)控。 在這里我衷心感謝吳錚老師的指導，從課題的選擇到論文的完成，她始終給予我細心的指導和不懈的支持，在此謹向吳錚老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。參考文獻