【正文】 調(diào)速水平。國內(nèi)變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展較慢，產(chǎn)品性能較差，很難滿足連續(xù)化工生產(chǎn)的需求，而且無法實現(xiàn)閉環(huán)自動控制。變頻器的基本結(jié)構(gòu)如圖 22 所示。 MM440 通用 變頻器 的簡介 變頻器 MM440 系列（ MicroMaster440）是德國西門子公司廣泛應(yīng)用與工業(yè)場合的多功能標準變頻器。對于變頻器的應(yīng)用，必須首先熟練對變頻器的面板操作，以及根據(jù)實際應(yīng)用，對變頻器的各種功能參數(shù)進行設(shè)置 MM420 變頻器是利用電力半導(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。變頻器的電路一般由整流、中間直流環(huán)節(jié)、逆變和控制 4 個部分組成。 圖 23 交 直 交變頻器結(jié)構(gòu)圖 異步電機的 VVVF 調(diào)速系 統(tǒng)一般簡稱變頻調(diào)速系統(tǒng)。交流調(diào)速系統(tǒng)的控制量最基本上是轉(zhuǎn)矩、速度、位置，根據(jù)不同的用途適當組合可構(gòu)成各種閉環(huán)系統(tǒng)。 2. MM440 變頻調(diào)速的原理 異步電動機定子對稱的三相繞組中通入對稱的三相交流電，在電機氣隙內(nèi)會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)速度為同步轉(zhuǎn)速： pf160n0? (2－ 1) 式中 f1定子繞組電源頻率； P電機磁極對數(shù)。 變 轉(zhuǎn)差率 s：定子調(diào)壓、轉(zhuǎn)子串電阻、電磁轉(zhuǎn)差離合器、串極調(diào)速。交流拖動中以改變轉(zhuǎn)差率為目的調(diào)速方法有：定子調(diào)壓調(diào)速、轉(zhuǎn)子變電 阻調(diào)速、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速、串極調(diào)速等。 圖 24 MM440 變頻調(diào)速系統(tǒng)接線圖 本文研究的定子調(diào)壓調(diào)速主要是通過改變電動機定子電源的頻率，從而改變其同步轉(zhuǎn)速的調(diào)速方法，當負載轉(zhuǎn)矩一定時，隨著電機定子電壓的降低，主 磁通減少，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動勢減少，轉(zhuǎn)子電流減少，轉(zhuǎn)子受到的電磁力減少，轉(zhuǎn)差率 s 增大，轉(zhuǎn)速減小，從而達到速度調(diào)節(jié)的目；同理，定子電壓升高，轉(zhuǎn)速增加。調(diào)壓調(diào)速既非恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，也非恒功率調(diào)速，比較適合于大型類的負載。如圖 24 所示。如表 21 所示。 （ 2）設(shè)定 P0003=3， P0010=1， P3900=1,P0003=3,允許訪問擴展參數(shù)。 變頻器各端子說明 25 所示。 表 22 變頻器各端子功能說明 端子號 符號 功能說明 1 10V 電源輸出 +10V 2 0V 電源輸出 0V 3 AIN1+ 模擬輸入 1（ +） 4 AIN 1 模擬輸入 1（ ） 10 AIN2+ 模擬輸入 2（ +） 11 AIN2 模擬輸入 2（ ） 5 DIN1 數(shù)字輸入 1 第二章 主要元部件的選擇 17 6 DIN2 數(shù)字輸入 2 7 DIN3 數(shù)字輸入 3 8 DIN4 數(shù)字輸入 4 16 DIN5 數(shù)字輸入 5 17 DIN6 數(shù)字輸入 6 9 24V 帶隔離的輸出 +24V 28 控制電源接地端 14 PTCA 過熱保護輸入端 （ +） 15 PTCB 過熱保護輸入端 （ ） 12 AOUT1+ 模擬輸出 1（ +） 13 AOUT1 模擬輸出 1（ ） 26 AOUT2+ 模擬輸出 2（ +） 27 AOUT2 模擬輸出 2（ ） 20 COM 數(shù)字輸出 1/轉(zhuǎn)換觸點 19 NO 數(shù)字輸出 1/常開觸點 18 NC 故障常閉點 29 P+ RS485 信號 （ +） 30 N RS485 信號 （ ） 電動機的選擇 調(diào)速的本質(zhì)是根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩的變化控制驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)矩，而交流電動機的轉(zhuǎn)矩決定了定子、轉(zhuǎn)子磁通勢矢量的大小與相對位置。因此本次設(shè)計選用三相交流籠型異步電動機。從圖中可以看到，系統(tǒng)分別從 L LL3 三個端子引出三根線接到變頻器上，從變頻器的輸出端引出三根線經(jīng)過熔斷器、接觸器、熱繼電器接到三相交流繞線電動機上邊，從而達到變頻調(diào)速。 PLC 與變頻器的外圍接線圖如圖 32 所示， PLC 的 端接電機啟動按鈕 SB1， 端接電機停止按鈕 SB2，再使用 PLC 的一個模擬量輸出點作為使電機正轉(zhuǎn)啟動的輸出信號，接到 MM420 變頻器的 AIN1+， AIN1端子上。變頻器可以輸出頻率可調(diào)的交流電源，在變頻器的控制輸 入回路中接入頻率設(shè)定電路，本系統(tǒng)中通過 PLC 輸出電壓信號 (0～ 12 V)來控制變頻器的頻率。 聲光報警回路：變頻器報警輸出的動斷（常閉）觸點 30B30C 串聯(lián)在 KM1 的線圈第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 20 電路內(nèi)，當變頻器因故障不能正常工作時，報警輸出的常閉觸點動作，使 KM1 線圈失電，將變頻器與電源斷開，進行安全保護。同時（常開 ） 觸點 30B30C 閉合，將報警指示燈 HL 和電笛 HA 接通，進行聲光報警。 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，在礦山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。 圖 33 變頻調(diào)速主控電路接線圖 礦井提升機控制系統(tǒng)的控制回路 PLC 的 兩個輸入點 和 分別作為系統(tǒng)的啟動和停止信號的輸入點。 的輸入端 、 為提升機上升、下降開關(guān)控制端； 、 、 為提升機的過卷、松繩、過載控制端。 的輸出端 和 接報警、安全回路繼電器。 圖 34 系統(tǒng)控制回路電路圖 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 22 其 I/O 口分配如表 31 所 示： 表 31 控制系統(tǒng) Ｉ /Ｏ 分配表 PLC I/O 分配表 輸 入 輸 出 電機啟動按鈕 工頻輸出端 電機停止按鈕 變頻輸出端 變頻控制端 正轉(zhuǎn)繼電器 工頻控制端 反轉(zhuǎn)繼電器 上升控制端 安全回路繼電器 下降控制端 報警繼電器 過卷保戶端 復(fù)位 松繩保戶端 點動控制 過載保護端 COM AC 220V 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 23 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 提升速度圖及分析 提升設(shè)備在一次提升過程中，提升速度、轉(zhuǎn)矩等運行參量隨提升時間變化的曲線，稱為提升工作圖。提升工作圖是根據(jù)提升設(shè)備運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟性的要求確定的。 圖 41 箕斗提升速度圖 （ 1） t1 段：初加速階段。 （ 2） t2 段：主加速階段。對于箕斗提升，加速度 a2 一般不大于 178。提升速度以規(guī)定的最大速度 V max 運行。這時重載箕斗已接近井口，空箕斗接近裝載點，提升容器以加速度 a4 運行， a4 一般不大于 178。提升容器進入裝卸載曲軌，為減小沖擊并且便于停車，容器一般要以 。提升容器到達終點，提升機施閘停車，井底箕斗裝載，井口箕斗卸載。 PLC 控制主程序完成系統(tǒng)初始化、自檢、故障診斷、調(diào)速系統(tǒng)控制及安全保護等工作。當有故障出現(xiàn)時可轉(zhuǎn)到相應(yīng)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。具體規(guī)則如下： 1. 梯形圖的每一行指令都在母線右邊開始畫起。 3. 觸點應(yīng)在水平線上，不能在垂直分支上，且應(yīng)遵循自左 至右、自上而下的原則。 5. 在有幾個串聯(lián)回路相并聯(lián)時，應(yīng)將觸點最多的那個串聯(lián)回路放在梯形圖的最上面；而在有幾個并聯(lián)回路相串聯(lián)時，應(yīng)將觸點最多的并聯(lián)回路放在梯形圖的最左面。 I 0 . 0I 1 . 0I 0 . 2 I 2 . 02 3451Q 0 . 0 圖 43 梯形圖簡圖 系統(tǒng)梯形圖 由于控制工藝比較復(fù)雜，本程序 采用主子程序模塊化順序結(jié)構(gòu)進行編程，程序中的內(nèi)存地址可分成 :參數(shù)設(shè)定、上位機顯示、故障存儲、運行數(shù)據(jù)存儲、中間量這五部分，系統(tǒng)各種子程序均由主循環(huán)程序調(diào)用執(zhí)行，按事先輸入的控制程序?qū)崿F(xiàn)自動控制，系統(tǒng)編程靈活，修改程序方便，僅需修改子程序梯形圖程序就可改變控制功能，便于現(xiàn)場維護管理，使提升機運行安全性和可靠性得到了大幅度提高。當需要開機運行時，按下起動按鈕 (SB1)，其輸出繼電器 KM1 便吸合，置于電源與變頻器之間的常開 觸點閉合，將三相 AC380V 動力電接入變頻調(diào)速回路中；當減速停車，并實現(xiàn)機第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 26 械抱閘制動后，可以將變頻器與動力電源脫開，按下停止按鈕 (SB2)，使繼電器KM1 失電，其常開觸點斷開，變頻器便與動力電源脫開。從而達到互鎖作用。此時變頻器 REV 與 CM 端相連 ，電機反轉(zhuǎn)下放重物。此時 FWD 與 CM相連，電機正轉(zhuǎn)上提煤車。 3)、工頻與變頻轉(zhuǎn)換 工變頻轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可使電機轉(zhuǎn)速需在工頻運行或變頻出現(xiàn)故障時進行自由切換。此時繼電器 KM2 得電， KM3 失電；置于變頻器與電機之間的KM2 常開觸點閉合，跨過變頻器，連接電機與三相動力電源的 KM3 常開觸點斷開。當變頻器出現(xiàn)故障或需要對電機進行點動調(diào)節(jié)時，按下工頻按鈕 ，使 KM2 斷開， KM3 閉合，電機進入工頻狀態(tài)。 控制系統(tǒng)的梯形圖如圖 44 所示： 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 27 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 28 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 29 圖 44 系統(tǒng)梯形圖 調(diào)試過程 1． 先將程序傳入 PLC 中，連接外部連線和按鍵以及各個狀態(tài)指示燈。 3．在各個時刻切換各種狀態(tài)觀察狀態(tài)指示燈 以及電壓輸出情況。所以在本系統(tǒng)中也不例外，有必要考慮系統(tǒng)的抗干擾措施。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(nèi)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(jié)構(gòu)內(nèi)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。 干擾信號的傳播方式主要有：電路傳導(dǎo)方式、感應(yīng)耦合方式和空中輻 射方式。主要措施有：合理布線、削弱干擾源、對線路進行屏蔽、隔離干擾信號和準確接地。在這個設(shè)計中我既感到了很多的不足，也學(xué)到了很多的知識。在此向?qū)煴硎旧钌畹母兄x和崇高的敬意。我首先向指導(dǎo)老師表達誠摯的謝意，他嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，廣博的理論知識，豐富的工作經(jīng)驗，務(wù)實的工作態(tài)度，使我受益匪淺。在整個設(shè)計過程中肖老師提出來寶貴的意見和建議，指導(dǎo)我如何準備材料，整理文章以及寫設(shè)計過程中提出了許多解決方案，才使我的畢業(yè)設(shè)計獲得全面改進，順利完成。向?qū)忛啽驹O(shè)計的各位老師 表示深深地謝意。論文寫作比較規(guī)范，格式基本符合要求，結(jié)構(gòu)較合理，層次清楚，表述較準確。 2．論文內(nèi)容與工作量 本論文的基于 PLC 的礦井提升機變頻調(diào)速控制系統(tǒng)由控制監(jiān)視系統(tǒng)、操作臺、 PLC、編碼器、變頻器和液壓站等系統(tǒng)組成。當有故障出現(xiàn)時可轉(zhuǎn)到相應(yīng)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。 3 稿（ 4 月份）： 30 學(xué)時 。 3．論文結(jié)論與創(chuàng)新性 作者根據(jù)確定的研究內(nèi)容和研究方案，開展了 礦井提升機的電控系統(tǒng) 的設(shè)計、仿真和驗證， 完成了基于 PLC 礦井提升機的電控系統(tǒng) 的設(shè)計，本畢業(yè)設(shè)計基本達到了預(yù)定的目標。 34