【正文】 置和速度的檢測(cè)，計(jì)算后向變頻器發(fā)送控制信號(hào)，并監(jiān)視 PLC 的運(yùn)行情況。 PLC 采用西門子 S7300 型， 24 點(diǎn)數(shù)字量輸入、 16 點(diǎn)數(shù)字量輸出， 5 個(gè)模擬量輸 入 、兩個(gè)模擬量輸出，主要實(shí)現(xiàn)電機(jī)電樞繞組的成組切換、直流制動(dòng)，反接制動(dòng)，失電保護(hù)，電機(jī)的速度檢測(cè)及失步保護(hù)等功能。 變頻器采用西門子 MM440 型變頻器，主要完成直線電機(jī)運(yùn)行速度的控制、回饋電 網(wǎng)電能和過載保護(hù)等功能。 基于 PLC技術(shù)的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 22 直線同步電動(dòng)機(jī)垂直運(yùn)輸系統(tǒng)的特點(diǎn) 永磁直 線同步電動(dòng)機(jī)具有高效率、低能耗的特點(diǎn)。永磁直線同步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用于礦井提升機(jī)是對(duì)傳統(tǒng)提升系統(tǒng)的一次重大變革，與傳統(tǒng)的提升系統(tǒng)相比有以下一個(gè)特點(diǎn)： 1）啟動(dòng)性能好； 2）電機(jī)自身有良好的防護(hù)性能，可以在比較惡劣的條件下工作； 3）無污染、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、成本低； 4）可多臺(tái)并用，互不干擾，也不存在負(fù)載分配不均等問題； 5）使用靈活性較大； 6）節(jié)能 。 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 23 4 檢測(cè)和保護(hù)程序的設(shè)計(jì) 檢測(cè)程序的設(shè)計(jì) 永磁直線同步電機(jī)提升系統(tǒng)的 PLC 檢測(cè)和保護(hù)程序包括 同步電機(jī) 的速度位置檢測(cè)程序及失步保護(hù)程序 。 位置檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)思路 電機(jī)的提升重物的過程分為三個(gè)階段：?jiǎn)?dòng)、勻速運(yùn)行和停車制動(dòng)，在整個(gè)過程中，變頻器的供電頻率如圖 41 所示，第一階段為電機(jī)的啟動(dòng)階段，頻率由 0Hz 上升到 5Hz，上升時(shí)間為 1秒，即直線電機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間為 1 秒；第二階段為勻速運(yùn)行階段，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)頻率為 5Hz，此時(shí)電機(jī)運(yùn)行速度是穩(wěn)定的，由同步電機(jī)的基本原理知運(yùn)行速度 2svf?? ；第三階段為停車制動(dòng)階段，停車制動(dòng)時(shí)變頻器的頻率有 5Hz 下降到 0Hz，制動(dòng)時(shí)間 也是 1秒。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 1 t f 5 圖 41變頻器的供電頻率 The Frequency that supply power of Frequency changer 下面簡(jiǎn)單介紹一下直線同步電機(jī)在上升狀態(tài)時(shí)三個(gè)階段的位置 [4]： 假設(shè)罐籠在地面時(shí)的位移為 0，向上為位移的正方向，第一階段頻率與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系式為 )(1 tff ?,第三階段頻率與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系式為 )(3 tff ?，第二階段為穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 ,f(t)=5。 第一階段為直線電機(jī)啟動(dòng)階段，變頻器的供電頻率由 0Hz上升到 5Hz，上升的時(shí)間為1秒。也就 是 說直線電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間為 1秒，其中電機(jī)的位移可由公式（ 41）計(jì)算得出： ?? 10 11 )( dttfS (41) 基于 PLC技術(shù)的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 24 第二階段為直線電機(jī)的勻速運(yùn)行階段，穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)變頻器的供電頻率為 5Hz，運(yùn)行速度 ?fvS 2? ，假設(shè)運(yùn)行時(shí) 間為 1t ， 故位移為： ?fS 22 ? ? ?1 1t?? (42) 第三階段為停車制動(dòng)階段，變頻器的供電頻率由 5Hz 下降到 0Hz，制動(dòng)時(shí)間也是 1秒，故位移為： ? ?? 123 11 )(tt dttfS (43) 任意時(shí)刻的位移為 321 SSSS ??? 。 運(yùn)行和檢測(cè)原理 永磁直線同步電動(dòng)機(jī)的次級(jí)運(yùn)行速度與供電頻率成正比，即： ?fvs 2? (44) 本系統(tǒng)中的極距為 ? =10m，變頻器的設(shè)定曲線參數(shù)值為：加速時(shí)間為 1s，基準(zhǔn)頻率 為5Hz。永磁直線同步電機(jī)的參數(shù)為：極距為 10m，鐵芯長(zhǎng)為 60m。鐵芯的長(zhǎng)度和兩組電機(jī)間的間隔是固定的，可以求出兩個(gè)位置傳感器間的距離 L 為鐵芯長(zhǎng)度即初級(jí)長(zhǎng)度 60m 與 電機(jī)組間隙 60* 之和 ，等于 90m。如果知道動(dòng)子的上升時(shí)間 t可以測(cè)出次級(jí)的運(yùn)行距離 S,有公式 : LSZ? (45) 式中 Z為整數(shù) 0,1,2,3... 如果 S/L 為整數(shù) ,那么 表明電動(dòng)機(jī)次級(jí)達(dá)到電機(jī)組切換時(shí)刻 ,從而可以很精確的確定動(dòng)子的位置。這樣就可以知道永磁直線電動(dòng)機(jī)的動(dòng)子運(yùn)行的速度和具體位置。 速度位置檢測(cè)梯形圖程序設(shè)計(jì) 根據(jù)直線電機(jī)的工作原理，結(jié)合位置檢測(cè)程序的設(shè)計(jì)思路和運(yùn)行檢測(cè)原理，編寫的速度位置檢測(cè)梯形圖程序如下 [5]： 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 25 NE T WORK : 4 M 4 .7I 1 2 5 .2 ( ) M W6 M W2 4NE T WORK : 1NE T WORK : 2NE T WORK : 3 M W2 M W4M 5 .0 ( ) ( ) ( )M 5 .1M 5 .2M 5 .3 ( ) JM PM 5 .1 M 4 .7I 1 2 4 .6M OV E E N I N E NO OUT PI W4 8M OV EM OV ES_ _ PUL SE E N E NO I N OUT PI W2 4 0 E N I N E NO OUT STVR Q BI BCD S 5 T 2 0 ( )M 5 .0 P I W1M W6 M W2 4CM PIM W6 M W2 4CM P=ICM PI M W2 4M W6 CA S0 IN1 IN1 IN1 I N2 I N2 I N2 T 5 基于 PLC技術(shù)的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 26 NET WORK : 5 M 5 .2NET WORK : 6 M 5 .3NET WORK : 7 M 5 .4NET WORK : 8 M5 .5 OUT M W1 8 M W1 2 M W2 0 ( ) M W8 M W1 0 M W1 2 M W1 4 M W1 6 M W1 8M UL_ I EN E NO IN1 IN2 OUTM UL_ IM UL_ I IN2 IN2 IN1 IN1 E NO E NO OUT OUTM W2 MW2 4 EN EN MW2 4 MW2 4L120 M W1 0M UL_ ISUB_I EN EN E NO E NO OUT OUT IN1 IN1 IN2 IN2 MW2 4M W2 L 5 L 1 ( ) M 5 .4M UL_ I EN E NO IN1 I N2 OUT M W1 4 M W1 6 ( ) M5 .5AD D_I EN E NO IN1 I N2M 5 .6 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 27 N E T WO RK : 9 M N E T WO RK : 10I M N E T WO RK : 11 N E T WO RK : 12 M M N E T WO RK : 13 M L 2 M W2 2 M W2 2 L 48 2 L 2D I V _I EN I N 2 E N O O U T I N 1 M W2 0 M W2 2 ( ) CMPI I N 1 I N2CMP=ICMP I ( ) ( ) ( ) M M M M W2 2 M W2 2 M W2 2 I N 1 I N 1 I N2 I N2 L 1 L 1 L 1 ( ) JMPCA S0 ( )Q 124 .1CMP=ICMP=ICMPI I N 1 I N 1 I N 1 I N2 I N2 I N2 L 2 M W2 2 ( ) ( ) ( ) M M M 基于 PLC技術(shù)的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) 28 M N E T WORK: 14 N E T WORK: 15 M N E T WORK: 16 M N E T WORK: 17 M N E T WORK: 18 M N E T WORK: 19 M I N2 M W 2 2 M W 2 2 L 4 L 4 ( ) JM PCAS0 ( )Q 1 2 4 .2CM P ICM P= ICM P I I N1 I N1 I N1 I N2 I N2 I N2 M ( ) ( ) ( ) M M L 3 L 3 L 3 M W 2 2 M W 2 2 M W 2 2JM P ( )CAS0 ( ) Q 1 2 4 .3CM P ICM P= ICM P I I N1 I N1 I N1 I N2 I N2 M W 2 2 L 4 ( ) ( ) ( ) M M M 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 29 N E T WORK: 20 M N E T WORK: 21 M N E T WORK: 22 N E T WORK: 23 M M N E T WORK: 24 M ( ) ( ) M M JM P ( ) Q12 4 .5JM P ( )CAS0 Q 1 2 4 .4 ( )CM P ICM P= I M W 2 2 M W 2 2 L 5 L 5 I N1 I N1 I N2 I N2 ( )CAS0 控制程序和保護(hù)程序的設(shè)計(jì) 基本的設(shè)計(jì)思路 目前，對(duì)于同步電機(jī)的失步問題沒有太好的保護(hù)辦法使其很快轉(zhuǎn)為同步工作，唯一的方法是將其制動(dòng)停車。本設(shè)計(jì)中是將直線電機(jī)的三相繞組短接，相當(dāng)于在直線電機(jī)的初級(jí)中通入頻率為 0Hz 的電壓，由公式 ?fv 2? 可知電機(jī)的運(yùn)行速度為 0，從而實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)制停車。電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)有三種：上升、下降和停車，電機(jī)在這三個(gè)狀態(tài)下電機(jī)組的工作順序是不相同的， 基本的流程框圖如圖 42所 示 [7]。 子程序的設(shè)計(jì) 基本的控制程序和失步保護(hù)程序共有 4個(gè)分別為：上升子程序、下降子程序、停車子程序和失步保護(hù)子程序，下面逐個(gè)分析。 1）上升子程序 上升時(shí)電機(jī)組的切換順序?yàn)?1和 2和 3和 4和 5，每一時(shí)刻都有兩 電機(jī)同時(shí)工作，電機(jī)組的切換時(shí)間由 位置傳感器的信號(hào)確定