四象限變頻絞車(chē)電控系統(tǒng)配訓(xùn)資料

1、隔爆兼本安全數(shù)字礦井提升機(jī)隔爆兼本安全數(shù)字礦井提升機(jī)變頻調(diào)速電控設(shè)備變頻調(diào)速電控設(shè)備使用與維護(hù)使用與維護(hù)唐山開(kāi)誠(chéng)電器有限責(zé)任公司唐山開(kāi)誠(chéng)電器有限責(zé)任公司 一、目錄一、目錄電路圖識(shí)別系統(tǒng)組成設(shè)備安裝變頻器使用與維護(hù)PLC控制系統(tǒng)使用與維護(hù)提升信號(hào)系統(tǒng)使用與維護(hù)一、電路圖識(shí)別1 1 圖紙說(shuō)明圖紙說(shuō)明 電控系統(tǒng)電路圖是按照國(guó)家新的電氣制圖標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定繪制的。電路圖采用A4圖幅，一幅圖面反映一種功能，并盡可能多的提供相關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，以便使用人員了解更多的信息。電控設(shè)備內(nèi)部接線圖和設(shè)備間外部接線圖都是以電路圖為依據(jù)設(shè)計(jì)的，因而調(diào)試和維修人員只要手持一本電路圖就能夠了解整個(gè)電控系統(tǒng)的硬件功能

2、和相關(guān)接口。2 2 功能代號(hào)功能代號(hào) 為了識(shí)別電路圖中元器件的去向，按照系統(tǒng)功能引入下列功能代號(hào)。 =DR：變頻調(diào)速系統(tǒng) =AK：控制與監(jiān)示系統(tǒng) =PLC：PLC控制系統(tǒng) 3 3位置代號(hào)位置代號(hào) 位置代號(hào)反映了電控系統(tǒng)中元器件的安裝位置 以及與外圍信號(hào)的聯(lián)接 端子，一臺(tái)電控箱對(duì)應(yīng)一個(gè)位置代號(hào)，本系統(tǒng)主要的位置代號(hào)有： +VFD：變頻器防爆箱 +DS：PLC防爆箱 +PA：司機(jī)操作臺(tái) + LM：提升信號(hào)箱4 4 舉例舉例 二、系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 變頻絞車(chē)電控系統(tǒng)是由變頻調(diào)速系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)，信號(hào)系統(tǒng)三部份組成。 提升機(jī)電控系統(tǒng)框圖 變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng)是根據(jù)PLC控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令，通

3、過(guò)對(duì)絞車(chē)交流異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和頻率的控制,來(lái)完成對(duì)絞車(chē)運(yùn)行速度的控制。交流異步電動(dòng)機(jī)采用了矢量控制技術(shù)后, 使異步電機(jī)的調(diào)速性能可以與直流電機(jī)相媲美。表現(xiàn)在低頻輸出轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速平滑、調(diào)速范圍廣、精度高、節(jié)能明顯等。 PLCPLC控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要完成絞車(chē)從啟動(dòng)、加速、等速、減速、爬行到停車(chē)的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的邏輯控制；行程測(cè)量、控制與指示；故障檢測(cè)、報(bào)警與保護(hù)；安全電路及液壓站工作制動(dòng)與安全制動(dòng)控制等。PLC控制系統(tǒng)極大地提高了控制系統(tǒng)本身的安全可靠性，使絞車(chē)控制性能和保護(hù)性能更加完善；使控制系統(tǒng)的硬件組成和線路更加簡(jiǎn)化；操作和維護(hù)更加容易。PLC控制系統(tǒng)受信號(hào)系統(tǒng)控制與閉鎖。 信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)是

4、根據(jù)上下井口和各個(gè)中段的生產(chǎn)情況,在具備開(kāi)車(chē)條件后，由各水平信號(hào)工以打點(diǎn)的形式,通知司機(jī)按要求開(kāi)車(chē),同時(shí)與PLC控制系統(tǒng)之間有各種信號(hào)閉鎖,可避免因司機(jī)誤操作造成安全故障。信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)部有嚴(yán)格的邏輯閉鎖和安全保護(hù)功能，并有信號(hào)顯示，聲光報(bào)警和通話功能。 變頻絞車(chē)電控設(shè)備在使用時(shí)應(yīng)注意變頻絞車(chē)電控設(shè)備在使用時(shí)應(yīng)注意: :1 變頻絞車(chē)電控設(shè)備主要由電力電子器件和半導(dǎo)體集成電路等組成,在運(yùn)輸及 安裝過(guò)程中,嚴(yán)禁水泡雨淋,要盡量避免強(qiáng)烈的震動(dòng),盡量垂直運(yùn)輸。長(zhǎng)期不 用時(shí),應(yīng)存放在清潔干燥的地方。儲(chǔ)存與使用場(chǎng)所嚴(yán)禁有害氣體和濕度超標(biāo), 防止電子元器件及有關(guān)設(shè)備受腐蝕損壞。2 設(shè)備,在出廠前均已按要求裝配調(diào)

5、試合格,嚴(yán)禁用戶(hù)改動(dòng)裝置殼體結(jié)構(gòu) 和電氣元件,以確保本產(chǎn)品的防爆性能和電氣性能。3 嚴(yán)禁對(duì)變頻器進(jìn)行耐壓和絕緣測(cè)試。4 嚴(yán)禁對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試好的設(shè)備的電氣參數(shù)和軟件私自隨意修改。5 嚴(yán)禁擅自改變?cè)O(shè)備使用電壓等級(jí),更換使用對(duì)象和使用功率。6 設(shè)備安裝時(shí),應(yīng)嚴(yán)格按照廠方提供的圖紙施工。嚴(yán)禁在強(qiáng)磁場(chǎng)附近安放和使 用。變頻器供電電源要求采用獨(dú)立的變壓器就近供電變頻器供電電源要求采用獨(dú)立的變壓器就近供電; ;供電回路饋電開(kāi)關(guān)供電回路饋電開(kāi)關(guān), , 應(yīng)盡量采用電控廠家所推薦的開(kāi)關(guān)應(yīng)盡量采用電控廠家所推薦的開(kāi)關(guān); ;變頻器的輸入與輸出電纜應(yīng)采用屏蔽電變頻器的輸入與輸出電纜應(yīng)采用屏蔽電 纜纜, ,電纜屏蔽層盡可能多

6、處接地電纜屏蔽層盡可能多處接地, ,并且應(yīng)盡量避免與通訊線并且應(yīng)盡量避免與通訊線, ,瓦斯檢測(cè)裝置和瓦斯檢測(cè)裝置和 檢測(cè)線及一些電子儀器儀表等在同一巷道檢測(cè)線及一些電子儀器儀表等在同一巷道, ,同一地方相鄰。同一地方相鄰。 三、設(shè)備安裝三、設(shè)備安裝1開(kāi)裝檢查：開(kāi)裝檢查： 電控設(shè)備到達(dá)礦方后，應(yīng)有專(zhuān)人按照驗(yàn)貨清單核對(duì)設(shè)備數(shù)量、型號(hào)、證件和資料等；檢查外包裝及內(nèi)部箱體是否有缺損。檢驗(yàn)合格后，防爆設(shè)備應(yīng)作好下井運(yùn)輸?shù)臏?zhǔn)備。若暫時(shí)不用，應(yīng)存放在清潔干燥、無(wú)有害氣體的地方妥善保管。 防爆設(shè)備下井前有必要進(jìn)行開(kāi)箱檢查,主要檢查經(jīng)長(zhǎng)途運(yùn)輸后箱體內(nèi)元器件是否有損壞、脫落、缺件等情況。2 安裝前準(zhǔn)備工作安裝前準(zhǔn)

7、備工作 電控設(shè)備安裝前應(yīng)作好如下準(zhǔn)備工作： 1)、按照電控廠家或設(shè)計(jì)院提供的電纜表購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)規(guī)格型號(hào)和耐壓等級(jí)的電纜，如動(dòng)力電纜，控制電纜等。煤礦井下電纜要求全部采用阻燃電纜，控制電纜要求采用多股軟銅線電纜。動(dòng)力電纜（如6kV，660V，1140V）要求采用帶接地線和屏蔽層的銅芯電纜。 2)、安裝人員必須熟悉“絞車(chē)電控系統(tǒng)電路圖”和“絞車(chē)電控系統(tǒng)外部接線圖”。了解各個(gè)設(shè)備之間連接電纜的規(guī)格型號(hào)、耐壓等級(jí)和長(zhǎng)度。 3)、準(zhǔn)備好電纜標(biāo)牌，導(dǎo)線套管，寫(xiě)號(hào)筆和各種常用工具。3設(shè)備布置與接地設(shè)備布置與接地電控設(shè)備布置布置和接地接地如圖2所示。 電控設(shè)備應(yīng)安裝在干燥、通風(fēng)、無(wú)腐蝕性氣體的室內(nèi)。最好能放在高出

8、地面的水泥平臺(tái)或鋼支架上。設(shè)備后面要距墻面保持大約0.5-1m的距離，設(shè)備之間也要保持大約1.5m以上的距離,這樣便于散熱和走線。主回路設(shè)備和控制設(shè)備之間的距離應(yīng)盡可能遠(yuǎn)一些，避免產(chǎn)生干擾。 電控設(shè)備應(yīng)單獨(dú)建立一個(gè)接地極，接地電阻要求小于1歐姆。接地母線可以采用后度不小于4mm、截面積不小于100mm的鍍鋅鋼板或扁鐵。各個(gè)電控設(shè)備可以通過(guò)接地螺釘用截面積不小于25mm裸銅線直接連到接地母線上。接地母線應(yīng)在與主回路設(shè)備相連的一端與接地極相連，再由接地極與整個(gè)接地網(wǎng)相連。 變頻器要求采用單獨(dú)一臺(tái)變壓器變頻器要求采用單獨(dú)一臺(tái)變壓器(T)和饋電開(kāi)關(guān)和饋電開(kāi)關(guān)(Q)供電供電,并要求與變頻器并要求與變頻器

9、按圖所示的順序排放在一起。饋電開(kāi)關(guān)應(yīng)盡可能選擇電控廠家指定的產(chǎn)品按圖所示的順序排放在一起。饋電開(kāi)關(guān)應(yīng)盡可能選擇電控廠家指定的產(chǎn)品。在安裝變頻器的場(chǎng)所不允許裝設(shè)瓦斯檢測(cè)儀，瓦斯探頭和其它微電子儀。在安裝變頻器的場(chǎng)所不允許裝設(shè)瓦斯檢測(cè)儀，瓦斯探頭和其它微電子儀器儀表及通訊設(shè)備。器儀表及通訊設(shè)備。4 4 電纜敷設(shè)，接線電纜敷設(shè)，接線敷設(shè)電纜時(shí)必須遵循以下原則：敷設(shè)電纜時(shí)必須遵循以下原則： 1) 變頻器主回路電纜（變壓器副邊變壓器副邊-饋電開(kāi)關(guān)饋電開(kāi)關(guān)-輸入電抗器輸入電抗器-變頻器變頻器-電機(jī)電機(jī)）應(yīng)采用帶接地線和屏蔽層的動(dòng)力電纜，接地線應(yīng)可靠接在所連設(shè)備的接地端子上，屏蔽層也應(yīng)在每個(gè)連接處可靠接地。

10、 2) 變頻器主回路電纜與系統(tǒng)中其它電纜平行敷設(shè)時(shí)應(yīng)保持0.5m以上的距離。嚴(yán)禁與通訊線，瓦斯檢測(cè)裝置和檢測(cè)線及一些電子儀器儀表等在同一巷道嚴(yán)禁與通訊線，瓦斯檢測(cè)裝置和檢測(cè)線及一些電子儀器儀表等在同一巷道，同一地方相鄰。，同一地方相鄰。 3) 系統(tǒng)中所有模擬量信號(hào)電纜均采用屏蔽電纜,電纜屏蔽層要求在信號(hào)接收端單端接地。軸編碼器的連接電纜要求采用屏蔽絞合電纜，電纜屏蔽層應(yīng)兩端接地，另外電纜從安裝處到電纜溝或電纜架之間要求穿鋼管過(guò)渡，防止電纜被損壞。 4) 設(shè)備之間連接電纜的兩端必須要掛電纜標(biāo)牌，在標(biāo)牌上要注明電纜編號(hào)編號(hào)、起點(diǎn)、終點(diǎn)、規(guī)格、起點(diǎn)、終點(diǎn)、規(guī)格(總芯數(shù)和已用芯數(shù))。 5) 防爆設(shè)備電

11、纜都是通過(guò)接線咀進(jìn)入箱體的,一定要選擇與電纜外徑相匹配的膠圈和線咀走線。接線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)接線時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn): 1) 接動(dòng)力電纜線時(shí),剝裸的線頭的長(zhǎng)度與壓線板的寬度應(yīng)基本一致?？刂齐娎|的裸線頭的長(zhǎng)度應(yīng)與所連端子板的寬度基本一致。 2) 每個(gè)端子上最多只能壓兩條線，若多于兩條時(shí)，應(yīng)通過(guò)空余端子轉(zhuǎn)接。 3) 兩條電纜接頭時(shí)必須要經(jīng)過(guò)防爆接線盒進(jìn)行連接。 4) 每個(gè)接線頭上都要求套白色塑料套管, 套管長(zhǎng)度約2.5cm左右，套管上應(yīng)同時(shí)標(biāo)明本端和遠(yuǎn)端設(shè)備的端子號(hào)。如有條線一端接+DS箱X1的12號(hào)端，另一端接+PA X2的18號(hào)端，則在+DS箱內(nèi)應(yīng)標(biāo)為：X1:12/+PA X2:18；在+PA箱內(nèi)

12、應(yīng)標(biāo)為：X2:18/+DS X1:12。5軸編碼器的安裝位置及安裝軸編碼器的安裝位置及安裝 1)安裝位置:理想的安裝位置是滾筒軸端一個(gè)，電機(jī)軸端一個(gè)。但實(shí)際上由于所用機(jī)械設(shè)備不同，可能存在的安裝位置有：滾筒軸端,電機(jī)軸端,減速器高速軸端、低速軸端,機(jī)械式深度指示器軸端等。不管裝在哪個(gè)位置，應(yīng)能基本滿(mǎn)足1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)0.5cm1cm即可。 2) 安裝安裝:軸編碼器如果安裝不同心，不僅容易損壞,而且給PLC的脈沖信號(hào)也可能不準(zhǔn)確。絞車(chē)上所用的軸編碼器大部分都是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝的，因而安裝的同心度很難保證,所以必須采用軟連接。比較理想的軟連接是用軟的電纜膠皮連接，但軸編碼器軸端與連接軸軸端必須綁扎結(jié)實(shí)，

13、否則容易打滑,造成計(jì)數(shù)誤差。電纜膠皮時(shí)間長(zhǎng)了易老化，應(yīng)注意及時(shí)更換。 3) 軸編碼器接線軸編碼器接線:軸編碼器的連接電纜,應(yīng)采用屏蔽電纜,且電纜兩端屏蔽層應(yīng)該可靠接地。電纜線不允須與主回路電纜一同走線，若能單獨(dú)穿鋼管走線，可靠性更高。對(duì)于歐姆龍的軸編碼器,其接線為，棕色：電源正；藍(lán)色：電源負(fù)；黑色：A相；白色：B相；橘紅色：Z相（不用接）；屏蔽線。軸編碼器送電前，應(yīng)檢查其電源線是否正確。四、變頻器使用與維護(hù)變頻器使用與維護(hù)（一）基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)1 1 異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速: 異步電動(dòng)機(jī)定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度被稱(chēng)為異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速。 由于當(dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達(dá)到電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)其轉(zhuǎn)

14、子繞組將不再切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因此轉(zhuǎn)子繞組中不再產(chǎn)生感應(yīng)電流，也不再產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因此異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速總是小于其同步轉(zhuǎn)速。 異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速由電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)和電源頻率所決定。 同步轉(zhuǎn)速：ns = 60f / p 轉(zhuǎn)差率 ：s = ns - n / ns 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：n = ns ( 1 s ) = 60f / p ( 1 s ) 其中： n n 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min； n ns同步轉(zhuǎn)速，r/min； f 電源頻率，Hz； p 電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)； s 轉(zhuǎn)差率。2 2 三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法：三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速方法： 根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速表達(dá)式可知，異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速通過(guò)改變極對(duì)數(shù)，改變轉(zhuǎn)差率和改變

15、頻率三種方式?，F(xiàn)歸納如下： 變極調(diào)速變極調(diào)速-僅適用于籠型異步電動(dòng)機(jī) 變轉(zhuǎn)差率調(diào)速變轉(zhuǎn)差率調(diào)速a調(diào)節(jié)定子電壓 b 轉(zhuǎn)子串電阻-僅適用于繞線式電機(jī) c 串級(jí)調(diào)速-僅適用于繞線式電機(jī) 變頻調(diào)速變頻調(diào)速 a 交直交變頻 b 交交變頻 電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速 3 3 變頻調(diào)速變頻調(diào)速: 變頻調(diào)速是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)定子供電頻率 f 來(lái)改變同步轉(zhuǎn)速 ns, 從而實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。4 4 交交直直交電壓型變頻器交電壓型變頻器: 先將工頻交流電通過(guò)整流器變成直流電，再經(jīng)過(guò)逆變器將直流電變換成可控頻率的交流電。由于中間直流環(huán)節(jié)采用大電容濾波，直流電壓波形比較平直，相當(dāng)于內(nèi)阻抗為零的恒壓源，因此

16、這種變頻器屬于交-直-交電壓型變頻器。 5 IGBT5 IGBT（Isolated Gate Bipolar TransistorIsolated Gate Bipolar Transistor，隔離門(mén)極雙極型晶體管）：，隔離門(mén)極雙極型晶體管）： 是目前廣泛應(yīng)用于中小容量變頻器中的一種半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)器件。由于它集功率MOSFET和功率晶體管的優(yōu)點(diǎn)于一身，具有輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)速度快等特點(diǎn)。 6 IPM6 IPM（Intelligent Power ModuleIntelligent Power Module，智能功率模塊），智能功率模塊）： 是一種將功率開(kāi)關(guān)器件及其驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路和部份檢測(cè)電路等

17、集成在同一封裝內(nèi)的集成模塊。目前的IPM一般采用IGBT作為功率開(kāi)關(guān)器件，通過(guò)接口電路對(duì)IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并同時(shí)具有過(guò)流、短路保護(hù)，過(guò)溫保護(hù)等保護(hù)功能。其功率損耗小，發(fā)熱低，為解決防爆變頻調(diào)速裝置的散熱問(wèn)題提供了有利的條件。7 PWM7 PWM（Pulse Width ModulationPulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制）控制，脈沖寬度調(diào)制）控制： 在逆變器中對(duì)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)元器件按一定規(guī)律控制其導(dǎo)通與關(guān)斷，使輸出端獲得一系列寬度不等的矩行脈沖電壓波形。改變脈沖寬度可以控制逆變器輸出交流基波電壓的幅值，改變調(diào)制周期，可以控制其輸出頻率。如果所獲得的矩行脈沖電壓是與正弦波等

18、效的一系列等幅不等寬的矩行脈沖波形就叫做正弦脈寬調(diào)制波形（SPWM）。8 8 矢量控制矢量控制： 矢量控制的基本思想就是按照交流電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生與直流電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)等效的原則，將交流電動(dòng)機(jī)的定子電流分為產(chǎn)生磁場(chǎng)的勵(lì)磁電流分量和與其相垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩電流分量并分別加以控制。由于在這種控制方式中必須同時(shí)控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流的幅值和相位，即控制定子電流矢量，故這種控制方式被稱(chēng)為矢量控制方式。 采用矢量控制方式后使交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速性能可以與直流電動(dòng)機(jī)一樣好。9 9 發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)：發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)： 絞車(chē)在重物下放或重物上提的減速段，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速小于實(shí)際轉(zhuǎn)速，這時(shí)電機(jī)中電磁轉(zhuǎn)矩方向和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，電機(jī)是處

19、于發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。10 10 動(dòng)力制動(dòng)動(dòng)力制動(dòng)( (直流制動(dòng)直流制動(dòng)) )： 在電機(jī)定子上施加直流電源，在定子內(nèi)形成一固定磁場(chǎng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)在轉(zhuǎn)子內(nèi)生成的感應(yīng)電流所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反，形成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。11 11 能耗制動(dòng)：能耗制動(dòng)： 對(duì)于二象限交-直-交電壓型變頻器，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)時(shí)的再生能量通過(guò)逆變器進(jìn)入直流回路，使直流母線電壓升高，制動(dòng)單元實(shí)時(shí)采樣直流母線電壓值，當(dāng)其值升到某一閾值時(shí)，制動(dòng)單元接通制動(dòng)電組將這部份能量消耗在電組上。12 12 回饋制動(dòng)：回饋制動(dòng)： 對(duì)于四象限交-直-交電壓型變頻器，電機(jī)的再生能量通過(guò)逆變器進(jìn)入直流回路后，可通過(guò)可控整流器回饋到電網(wǎng)中。 可控整流器可采

20、用整流整流/ /回饋單元回饋單元和AFEAFE回饋單元回饋單元兩種形式。 a a 整流整流/ /回饋單元：回饋單元： 整流/回饋單元是由兩組晶閘管三相全控橋反并聯(lián)構(gòu)成的，逆變橋是通過(guò)一臺(tái)自耦變壓器接到電網(wǎng)上。當(dāng)電機(jī)產(chǎn)生再生能量使直流母線電壓升高時(shí)，逆變橋可將這部份能量通過(guò)自耦變壓器回饋電網(wǎng)。 b AFEb AFE回饋單元回饋單元: : 整流器與逆變器具有相同的主回路結(jié)構(gòu)，是由IGBT模塊組成。其顯著特點(diǎn)是電源側(cè)電流波形為正弦波；功率因數(shù)可調(diào)；可工作在電動(dòng)或發(fā)電狀態(tài)；有電壓提升功能可補(bǔ)償電網(wǎng)電壓降低的影響；在發(fā)電狀態(tài)時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)電壓消失時(shí)不會(huì)造成逆變失敗。 （二）（二）ZJT-200ZJT-200

21、四象限隔爆型變頻器四象限隔爆型變頻器 ZJT-200隔爆兼本安智能變頻調(diào)速裝置是我公司在引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)和主要元器件的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的適用于煤礦井下有防爆要求的四象限變頻調(diào)速裝置。1 1 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 1）采用全數(shù)字無(wú)速度傳感器矢量控制，使系統(tǒng)調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高，變頻器在低頻運(yùn)行時(shí)也保證有100%額定轉(zhuǎn)矩輸出。最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的2倍，0.5Hz可達(dá)到1.7倍的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 2）采用AFE自換相技術(shù)，在絞車(chē)減速或重物下放時(shí)，能自動(dòng)將電動(dòng)機(jī)的再生能量反饋至電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)，節(jié)能效果明顯。 3）網(wǎng)側(cè)變頻器采用單獨(dú)的CPU實(shí)行PID控制，對(duì)網(wǎng)側(cè)交流電流的大小和相位進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制

22、，使網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)接近于1。網(wǎng)側(cè)變頻器采用了PWM控制，使輸入電流波型為正弦波，大大減少了對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，總諧波電流含量小于0.5%。 4）變頻器采用交-直-交電壓型主回路，整流器與逆變器結(jié)構(gòu)相同，功率器件采用SKiiP模塊（一種IPM模塊），散熱器采用高效能的熱管散熱器，因而使整個(gè)變頻器結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，節(jié)省了安裝面積。 5) 變頻器具有過(guò)流，短路，過(guò)壓，欠壓，過(guò)溫，缺相等保護(hù)，安全可靠性高。 2 2 設(shè)備組成：設(shè)備組成： ZJT-200型變頻調(diào)速裝置是由輸入電抗器箱（+VFD1）和變頻器箱（+VFD2）組成。變頻調(diào)速系統(tǒng)是由主回路和控制回路組成。 主回路是由旁路接觸器，充電電阻，輸入電抗器

23、，濾波電容器和6組SKiiP模塊組成。由6組SKiiP模塊組成二組三相全控整流電路，其中一組為整流器，另一組為逆變器。 控制回路是由隔離變壓器，控制電源板，主控板（整流器和逆變器各一塊），PIB板（整流器和逆變器各一塊），顯示屏（整流器和逆變器各一塊），PID板（只裝在逆變器上）組成。 充電接觸器，充電電阻，輸入電抗器等裝在輸入電抗器箱內(nèi)，其它器件裝在變頻器箱內(nèi)。3 3 設(shè)備功能：設(shè)備功能： 1 1）輸入電抗器箱）輸入電抗器箱: :箱體內(nèi)主要元器件及其功能如下: 輸入電抗器輸入電抗器: 輸入電抗器的電感量是按通入變頻器額定電流時(shí)其阻抗壓降 為電源相電壓的15%計(jì)算的。其主要功能為： * 作為儲(chǔ)

24、能元件，使電感上的電壓與電源電壓的相量和高于電 源電壓， 從而可以提高變頻器直流母線電壓，為能量回饋制動(dòng)作好準(zhǔn)備。 * 擬制由電源回路流入的浪涌電壓和電流； * 衰減由變頻器產(chǎn)生的或外電路流入的諧波電流；充電電阻充電電阻:用來(lái)限制電容器的充電電流。旁路接觸器旁路接觸器:當(dāng)直流母線電壓上升到一定值時(shí), 自動(dòng)旁路充電電阻。變頻器控制回路變壓器變頻器控制回路變壓器:800VA,660V(1140V)/380V,為變頻器箱電源板提供三相380V電源。PLC控制回路變壓器控制回路變壓器:1200VA,660V(1140V)/110V,24V,為PLC控制箱提供電源。熔斷器熔斷器RU1、RU2:用來(lái)保護(hù)P

25、LC控制回路變壓器。制動(dòng)油泵控制回路制動(dòng)油泵控制回路:由斷路器Q1,接觸器K1,熱繼電器KH1,油泵選擇接觸器K2、K3組成。為液壓站制動(dòng)油泵提供電源。潤(rùn)滑油泵控制回路潤(rùn)滑油泵控制回路:由斷路器Q2,接觸器K4,熱繼電器KH2,油泵選擇接觸器K5、K6組成。為潤(rùn)滑站油泵提供電源。2 2）變頻器箱）變頻器箱: :變頻器所采用的功率器件和控制板件均為進(jìn)口產(chǎn)品, 其主要功能如下: 可控整流器可控整流器:由三組SKiiP模塊組成三相全控橋。由MSC2控制板通過(guò)接口板（PIB）對(duì)三相全控橋?qū)嵭蠵WM控制，可實(shí)現(xiàn)能量在電源側(cè)和直流側(cè)的雙向傳輸，同時(shí)系統(tǒng)可將電源側(cè)的功率因數(shù)調(diào)整到任何希望的數(shù)值，且電源側(cè)的電

26、流為近乎完美的正弦波。SKiiP模塊是一種集功率半導(dǎo)體器件，驅(qū)動(dòng)電路，檢測(cè)電路，保護(hù)電路等為一體的智能功率模塊（即IPM模塊）?？煽卣髌鞯膮?shù)設(shè)置和運(yùn)行參數(shù)及故障參數(shù)顯示均在整流器上的顯示屏上完成?？煽卣髌鞯闹饕δ苋缦拢?* 能將電動(dòng)機(jī)的發(fā)電制動(dòng)能量回饋到電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)； * 內(nèi)置的PID控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整輸入電流，使直流母線電壓穩(wěn)定在設(shè)定值 上，不受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)而變化； * 電源側(cè)功率因數(shù)為1； * 電源側(cè)電流接近正弦波，諧波含量小于5%； * 具有過(guò)壓、欠壓、短路、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)溫等保護(hù)。 濾波電容器濾波電容器: :主要作為直流回路濾波和儲(chǔ)能用,能為電機(jī)提供所需的無(wú)功功率。由于用作

27、濾波的電解電容器的電容量有較大的離散性，使它們承受的電壓不相等，通過(guò)在每個(gè)電容器上并聯(lián)阻值相等的均壓電阻來(lái)均壓。 逆變器逆變器: : 由三組SKiiP模塊組成三相全控橋。由MSC3控制板通過(guò)接口板（PIB）對(duì)三相全控橋?qū)嵭蠵WM控制，可實(shí)現(xiàn)能量在電機(jī)側(cè)和直流側(cè)的雙向傳輸。由于采用了矢量控制技術(shù)，使交流異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能與直流電動(dòng)機(jī)的幾乎相同。逆變器的參數(shù)設(shè)置和運(yùn)行參數(shù)及故障參數(shù)顯示均在逆變器上的顯示屏上完成。加裝在逆變器主板上的兩塊PID板分別用來(lái)輸出電機(jī)的電流和頻率。逆變器的主要功能如下： * 最大輸出轉(zhuǎn)矩可達(dá)到變頻器額定輸出轉(zhuǎn)矩的2倍，并能持續(xù)一分鐘； * 低頻運(yùn)行時(shí)輸出轉(zhuǎn)距能達(dá)到100

28、%變頻器額定輸出轉(zhuǎn)矩； * 調(diào)速平滑，調(diào)速范圍廣（1：10），精度高（0.5%）； * 具有過(guò)壓、欠壓、短路、過(guò)流、過(guò)載、過(guò)溫等保護(hù)。4 4 使用與維護(hù)：使用與維護(hù)： 使用時(shí)應(yīng)注意：使用時(shí)應(yīng)注意：1) 變頻器隔爆外殼及本安控制盒的結(jié)構(gòu)和非本安及本安電路的電氣參數(shù)，在出廠前均已裝配調(diào)試合格，用戶(hù)嚴(yán)禁改動(dòng)變頻調(diào)速裝置殼體的結(jié)構(gòu)和電氣參數(shù)，以確保本產(chǎn)品的防爆性能、電氣性能和本安性能。2) 設(shè)備在帶電情況下，嚴(yán)禁松動(dòng)隔爆殼緊固件，在檢修或處理故障時(shí)，請(qǐng)注 意“斷電源后開(kāi)蓋”。（注：本安接線腔不受此限制）3) 外殼應(yīng)可靠接地。4) 變頻器主回路輸入輸出線切忌接反。5) 在防爆主腔內(nèi)進(jìn)行操作時(shí)，手上必須帶

29、接地導(dǎo)線或靜電環(huán)。6) 裝置電源R、S、T停電以后5分鐘內(nèi)禁止對(duì)變頻器隔爆主腔內(nèi)的任意電路進(jìn)行操作，且必須用儀表確認(rèn)機(jī)內(nèi)電容已放電完畢，方可實(shí)施機(jī)內(nèi)作業(yè)。停電以后1分鐘內(nèi)禁止再次給電。7) 負(fù)載運(yùn)行過(guò)程中盡量減少瞬時(shí)停電次數(shù)。8) 禁止對(duì)變頻器主回路及控制回路進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，如對(duì)與變頻有電路聯(lián)系的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行耐壓試驗(yàn)之前應(yīng)將與變頻相關(guān)的電路切斷。9) 測(cè)量變頻器輸出電壓時(shí)必須使用整流式交流電壓表，使用其它非整流式電壓表測(cè)量高頻脈沖電壓時(shí)，容易產(chǎn)生誤操作或顯示不準(zhǔn)確。10) 變頻器安裝應(yīng)遠(yuǎn)離大容量變壓器及電動(dòng)機(jī)（容量為變頻器的10倍以上）。 11) 該系統(tǒng)輸出端不允許加裝電容器或阻容吸收裝置。12

30、) 該系統(tǒng)變頻器箱與電抗器箱連接必須完全按照相關(guān)圖紙進(jìn)行，以保證電源電壓相序一致。13) 未經(jīng)唐山開(kāi)誠(chéng)電器有限責(zé)任公司許可，用戶(hù)不得隨意改動(dòng)本系統(tǒng)安裝調(diào)試后設(shè)置的ZJT-MSC參數(shù)及ZJT-MSC2參數(shù)（尤其是不允許通過(guò)操作防爆主腔內(nèi)不允許通過(guò)操作防爆主腔內(nèi)部的鍵盤(pán)更改部的鍵盤(pán)更改ZJT-MSC2ZJT-MSC2參數(shù)參數(shù)）。 維護(hù)與保養(yǎng)維護(hù)與保養(yǎng)1) 1) 檢查與保養(yǎng)檢查與保養(yǎng) 變頻器在正常使用時(shí)，除日常檢查外尚需定期（如機(jī)器大修時(shí)或按規(guī)定且最多6個(gè)月）檢查，請(qǐng)參照下表實(shí)施，以防患于未然。 在檢查時(shí)，不可無(wú)故拆卸或搖動(dòng)器件，更不能隨意拔掉接插件，否則將不能正常運(yùn)行或進(jìn)入故障顯示狀態(tài)及導(dǎo)致元器件

31、的故障甚至主開(kāi)關(guān)器件模塊損壞。 在需要測(cè)量時(shí)，應(yīng)注意各種不同的儀表可能得出差別較大的測(cè)量結(jié)果。推薦用指針電壓表測(cè)量輸入電壓，用整流式電壓表測(cè)量輸出電壓，用鉗式電流表測(cè)量輸入輸出電流，用電動(dòng)式瓦特表測(cè)量功率。2) 2) 必需定期更換的器件必需定期更換的器件 為保證變頻器可靠運(yùn)行，除定期保養(yǎng)、維護(hù)外，尚應(yīng)對(duì)機(jī)內(nèi)長(zhǎng)期承受機(jī)械磨損的器件-所有冷卻用的風(fēng)扇和用于能量緩存與交換的主回路濾波電容器以及印刷電路板等進(jìn)行定期更換。一般連續(xù)使用時(shí)，可按下表之規(guī)定更換，尚應(yīng)視使用環(huán)境、負(fù)荷情況及變頻器現(xiàn)狀等具體情況而定。3) 3) 儲(chǔ)存與保管儲(chǔ)存與保管 變頻器購(gòu)入后不立即使用，需暫時(shí)保管或長(zhǎng)期儲(chǔ)存時(shí)，應(yīng)做到下述各項(xiàng)

32、： 應(yīng)放于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所規(guī)定溫度范圍內(nèi)且無(wú)潮、無(wú)灰塵及無(wú)金屬粉塵，通風(fēng) 良好的場(chǎng)所。 如果超過(guò)一年仍未使用，則應(yīng)進(jìn)行充電試驗(yàn)，以使機(jī)內(nèi)主回路濾波電容 器的特性得以恢復(fù)。充電時(shí)，可使用調(diào)壓器慢慢升高變頻器的輸入電壓， 直至額定輸入電壓，通電時(shí)間要在1-2小時(shí)以上。上述試驗(yàn)至少每年一次。 不可隨意實(shí)施耐壓試驗(yàn)，它將導(dǎo)致變頻器壽命降低。4) 4) 測(cè)量與判斷測(cè)量與判斷 使用一般勾表測(cè)量電流時(shí)，在輸入端的電流會(huì)有不平衡的現(xiàn)象，一般差 異在30% 以?xún)?nèi)屬於正常，若差異在50%時(shí)應(yīng)通知原廠更換整流橋，或檢查輸 入三相電壓是否偏差超過(guò) 5V。輸出三相電壓若采用一般萬(wàn)用表測(cè)量時(shí)，因 載波頻率的干擾，所讀的數(shù)據(jù)均不

33、準(zhǔn)確，只作參考。輸出的電壓不會(huì)高于 輸入端電壓的有效值，若有超過(guò)表示電表被干擾，而非輸出不正常。5 5，常見(jiàn)故障處理：，常見(jiàn)故障處理： ZJT-200變頻器內(nèi)部的故障信號(hào)是通過(guò)逆變側(cè)主板上的一個(gè)DO端子輸出到一個(gè)繼電器上與外電路進(jìn)行閉鎖的。變頻器整流側(cè)與逆變側(cè)是通過(guò)整流器的“運(yùn)行信號(hào)” 進(jìn)行閉鎖的，如果整流側(cè)不運(yùn)行，逆變側(cè)不能工作。變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，司機(jī)臺(tái)上“變頻器故障”指示燈就會(huì)亮，具體的故障信息在逆變側(cè)顯示屏上可以看到，如果顯示的的信息是“RLY OPEN”，說(shuō)明故障發(fā)生在整流側(cè)，需要再看整流側(cè)顯示屏。整流側(cè)與逆變側(cè)常見(jiàn)故障處理分別見(jiàn)下表:整流側(cè)常見(jiàn)故障處理整流側(cè)常見(jiàn)故障處理逆變側(cè)常見(jiàn)故障

34、處理逆變側(cè)常見(jiàn)故障處理五、PLC控制系統(tǒng)使用與維護(hù)( (一一) ) 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 1 1 雙線制雙線制: :PLC控制系統(tǒng)主要由兩套PLC系統(tǒng)組成。PLC1作為主控系統(tǒng)，PLC2作為監(jiān)控系統(tǒng)。每套PLC系統(tǒng)都帶有各自獨(dú)立的位置檢測(cè)元件（軸編碼器）。正常工作時(shí)，兩套PLC系統(tǒng)同時(shí)投入運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了絞車(chē)的“雙線制”控制與保護(hù)。為了確保兩套PLC系統(tǒng)能同步工作,在PLC1內(nèi)對(duì)兩套PLC系統(tǒng)的位置信號(hào)和速度信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)比較，一但偏差過(guò)大，就會(huì)立即報(bào)警。兩套PLC系統(tǒng)主要是以通訊的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 2 2 應(yīng)急方式應(yīng)急方式: :如果有一套PLC出現(xiàn)故障或其位置檢測(cè)元件出現(xiàn)故障，則可在“應(yīng)急1”或“

35、應(yīng)急2”方式下，由單套PLC繼續(xù)工作。絞車(chē)在應(yīng)急方式下工作時(shí)，應(yīng)有的保護(hù)并沒(méi)有缺少，只是沒(méi)有了“雙線制”。但為了保證絞車(chē)運(yùn)行的安全可靠性，將運(yùn)行速度降為半速。如果兩套位置檢測(cè)元件出現(xiàn)故障，絞車(chē)只能以不超過(guò)0.5m/s的速度運(yùn)行。 3 3 雙路速度源：雙路速度源：控制系統(tǒng)中的實(shí)際速度來(lái)自變頻器和軸編碼器兩個(gè)不同的速度源,參與控制和超速保護(hù)的實(shí)際速度取自?xún)烧叩淖畲笾怠?4 4 位置控制位置控制: :PLC自動(dòng)產(chǎn)生以行程為自變量的速度給定v(s)，對(duì)等速段以后的速度給定實(shí)行v(t)與v(s)雙重給定，在兩者不一致時(shí)，以行程給定v(s)為主。 5 5 試驗(yàn)方式試驗(yàn)方式: :可以在靜態(tài)時(shí)對(duì)系統(tǒng)的一些關(guān)鍵

36、故障進(jìn)行模擬測(cè)試。 6 6 半自動(dòng)操作方式半自動(dòng)操作方式: :與傳統(tǒng)意義上的半自動(dòng)操作方式不同,是利用司機(jī)臺(tái)上的“速度選擇開(kāi)關(guān)”來(lái)同時(shí)控制絞車(chē)的運(yùn)行速度與工作閘的開(kāi)閉,特別適用于斜井絞車(chē)的運(yùn)行情況。( (二二) ) 設(shè)備組成與說(shuō)明：設(shè)備組成與說(shuō)明： PLC控制系統(tǒng)主要由PLCPLC控制箱控制箱(+DS),司機(jī)臺(tái)司機(jī)臺(tái)(+PA)和附件附件等組成。1 PLC1 PLC控制箱控制箱(+DS)(+DS) 主要由兩套PLC、供電電源、繼電器和接觸器、深度信號(hào)轉(zhuǎn)換板等組成。 PLC選用的是日本三菱公司的FX2N系列產(chǎn)品,PLC1(-A1)作為主控系,PLC2 (-A2)作為監(jiān)控系統(tǒng)。1) PLC1) PL

37、C系統(tǒng)系統(tǒng) PLC1由基本單元-A10(128MT)，模擬量輸入單元-A11(4AD)，模擬量輸出單 元-A12(4DA)組成；PLC2由基本單元-A20(64MT)，模擬量輸入單元-A21(4AD)，模擬量輸出單元-A22(4DA)組成。(1) PLC(1) PLC基本單元基本單元 主要由電源、CPU、鋰電池、RS485通訊、數(shù)字量輸入（其中:X0-X7為高速 計(jì)數(shù)器輸入端）、數(shù)字量輸出(晶體管輸出)等部分組成。A A 電源電源：額定輸入電壓:AC100240V。電壓允許范圍:AC85264V。本系統(tǒng)輸 入的電源電壓為AC110V。B CPUB CPU單元單元：CPU是PLC的核心，含有編程

38、接口等。絞車(chē)的控制程序儲(chǔ)存在CPU 內(nèi)部的RAM存儲(chǔ)器中，電源中斷后，可由鋰電池保持。PLC上有內(nèi)置的 RUN/STOP”開(kāi)關(guān)，由人工進(jìn)行操作。 CPUCPU工作方式工作方式: : “STOP”方式 不掃描程序 禁止輸出(信號(hào)狀態(tài)為“0”) 可對(duì)PLC 編程或修改程序。 “RUN”方式 循環(huán)進(jìn)行輸入刷新、執(zhí)行程序和輸出刷新 面板面板LEDLED指示燈主要有：指示燈主要有： 電源指示(POWER):亮?xí)r電源正常 運(yùn)行指示(RUN) :亮?xí)rPLC運(yùn)行正常 電池電壓指示(BATT.V) :亮?xí)r須在一個(gè)月內(nèi)更換鋰電池 出錯(cuò)指示(PROGE.E) :閃亮?xí)r可能程序有錯(cuò) I/O點(diǎn)狀態(tài)指示: 亮?xí)r有輸入或輸

39、出信號(hào) C C 鋰電池鋰電池:在PLC電源故障時(shí)，保存程序和程序中所有帶停電保持的軟元件的 內(nèi)容。D RS485D RS485通訊通訊:系統(tǒng)中兩套PLC通過(guò)RS485通訊交換數(shù)據(jù)。PLC1為主站，由M800-M899，D490-D499發(fā)送數(shù)據(jù)；由M900-M999，D500-D509接收數(shù)據(jù)。PLC2為分站，由M800-M899，D490-D499接收數(shù)據(jù)；由M900-M999，D500-D509發(fā)送數(shù)據(jù)。E E 數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入 由現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程來(lái)的數(shù)字量信號(hào)用24VDC電壓等級(jí)輸入。每個(gè)輸入均采用光電隔離。輸入信號(hào)狀態(tài)變化時(shí)，PLC上有對(duì)應(yīng)的燈光指示。數(shù)字量輸入地址采用的是8進(jìn)制數(shù)。PLC

40、輸入端子號(hào)與程序中表示的輸入信號(hào)相同。X0-X7可作為高速計(jì)數(shù)器輸入端，能直接接收軸編碼器A，B兩相脈沖信號(hào)，并能根據(jù)A，B兩相的相位進(jìn)行增減計(jì)數(shù)。F F 數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出 PLC執(zhí)行完整個(gè)程序后,可將運(yùn)算結(jié)果通過(guò)輸出端子輸出。輸出信號(hào)狀態(tài)變化時(shí), PLC上有對(duì)應(yīng)的燈光指示。數(shù)字量輸出地址也采用的是8進(jìn)制數(shù)。PLC輸出端子號(hào)與程序中表示的輸出信號(hào)相同。(2) (2) 模擬量輸入單元模擬量輸入單元 模擬量輸入單元將現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程來(lái)的模擬量信號(hào)（電壓或電流信號(hào)）采集進(jìn)來(lái)，轉(zhuǎn)化為PLC內(nèi)部的數(shù)字量，來(lái)參與程序控制。對(duì)于4AD，外部輸入10V，對(duì)應(yīng)PLC內(nèi)部2000數(shù)字量。系統(tǒng)中主要模擬量輸入信號(hào)有：手

41、動(dòng)速度給定（8V對(duì)應(yīng)額定速度）；變頻器速度（8V對(duì)應(yīng)額定速度）；電機(jī)電流（10V對(duì)應(yīng)變頻器最大電流）；液壓站油壓信號(hào)。在程序中看到的都是經(jīng)過(guò)規(guī)格化的實(shí)際物理量。4AD輸入電壓超過(guò)15V時(shí)模塊就可能損壞。(3) (3) 模擬量輸出單元模擬量輸出單元 PLC將運(yùn)算結(jié)果（數(shù)字量）通過(guò)模擬量輸出單元轉(zhuǎn)化為模擬量信號(hào)（電壓或電流信號(hào)）。對(duì)于4DA，PLC內(nèi)部2000數(shù)字量，對(duì)應(yīng)外部10V輸出。系統(tǒng)中主要模擬量輸出信號(hào)有：變頻器速度給定（8V對(duì)應(yīng)額定速度）；變頻器速度指示（0-10V）；電機(jī)電流指示（0-10V）；液壓站油壓指示（0-10V）。 2) 2) 供電電源供電電源 +DS箱內(nèi)的進(jìn)線電源來(lái)自+VF

42、D1箱,有AC110V和AC24V。AC110VAC110V電源電源直接供給 開(kāi)關(guān)電源V1和V2（兩開(kāi)關(guān)電源都具有過(guò)載和短路保護(hù)功能）。 V1 (AC110V/DC5V）給司機(jī)臺(tái)數(shù)字深度指示器提供5V電源； V2（AC110V/DC24V）通過(guò)各路斷路器分別給PLC1數(shù)字量輸入輸出和模擬量 輸入輸出模塊提供DC24V電源（M1+，M0）；給PLC2數(shù)字量輸入輸出和模擬 量輸入輸出提供DC24V電源（M2+，M0）；給整個(gè)控制回路提供DC24V電源 （M+，M-）。AC110V電源還通過(guò)斷路器Q3供給PLC1基本單元；Q4供給PLC2基 本單元。 AC24V AC24V電源電源供給單相整流橋變成

43、直流后，給蓄電池進(jìn)行浮充，再經(jīng)過(guò)二級(jí)管 降壓后，可作為UPS電源給液壓站電磁閥提供DC24V電源。UPS電源可保證液 壓系統(tǒng)在整個(gè)電源斷電后，仍能正常進(jìn)行二級(jí)制動(dòng)。3) 3) 繼電器、接觸器繼電器、接觸器 PLC控制系統(tǒng)所選用的繼電器繼電器HH54P-FL，DC24V是一種合資產(chǎn)品。共有4對(duì) 轉(zhuǎn)換接點(diǎn)，帶指示燈和過(guò)電壓吸收元件；體積小、可靠性高；采用導(dǎo)軌安 裝、易于更換。在控制系統(tǒng)中主要用作硬軟件信號(hào)轉(zhuǎn)換，邏輯閉鎖和保護(hù) 等。接觸器接觸器選用的是西門(mén)子3TH系列直流操作交流接觸器，主要用在安全電 路、液壓站控制、油泵控制等回路。4) 4) 深度信號(hào)轉(zhuǎn)換板深度信號(hào)轉(zhuǎn)換板 由于PLC數(shù)字量輸出單元

44、為漏型輸出,而數(shù)字深度指示器的輸入信號(hào)為正電平 觸發(fā),因而必須在兩者之間加深度信號(hào)轉(zhuǎn)換板深度信號(hào)轉(zhuǎn)換板進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。實(shí)際上就是由 三極管組成的倒向器。系統(tǒng)中共用了三塊即A101-A103。每塊上有16路倒向 器。2 2 司機(jī)臺(tái)司機(jī)臺(tái)(+PA)(+PA) 司機(jī)臺(tái)主要由主令手柄、制動(dòng)手柄、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、按(旋)鈕、指示儀表、指示燈、數(shù)字深度指示器、信號(hào)顯示屏等組成。對(duì)礦用一般型和普通型系統(tǒng)還可配上位機(jī)。1) 1) 主令手柄主令手柄(-B1)(-B1) 主令手柄是一個(gè)獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，是由手柄、高耐磨電位器、和轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等組成。前后推動(dòng)手柄時(shí)，可帶動(dòng)電位器的中心頭滑動(dòng)，按照一定的接線可連續(xù)的改變電阻值的大小，同

45、時(shí)手柄帶動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)，在不同位置可接通相應(yīng)的接點(diǎn)。手動(dòng)開(kāi)車(chē)時(shí)手柄通過(guò)改變加在電位器上的電壓值，給出0-8V的電壓信號(hào)作為速度給定，還可給出“手柄零位”，“正向”，“反向”接點(diǎn)。2) 2) 制動(dòng)手柄制動(dòng)手柄(-B2)(-B2) 與主令手柄機(jī)構(gòu)相同,但作為工作閘給定時(shí)所要求的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)接點(diǎn)接通的位置不同。手動(dòng)開(kāi)車(chē)時(shí)手柄通過(guò)改變加在電位器上的電壓值，給出0-12V的電壓信號(hào)加在閘控板的輸入端，經(jīng)閘控板放大后可對(duì)工作閘線圈提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。制動(dòng)手柄在零位時(shí)，可給出“零位”接點(diǎn)。3) 3) 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 主要有:“制動(dòng)油泵選擇”,“潤(rùn)滑油泵選擇”,“過(guò)卷旁路”,“水平選擇”,“操作方式選擇”,“應(yīng)

46、急方式選擇”，“半自動(dòng)速度給定”等轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。4) 4) 按鈕、旋鈕按鈕、旋鈕 主要有:“報(bào)警解除”,“事故復(fù)位”,“急停”,“運(yùn)人” 和制動(dòng)油泵和潤(rùn)滑油泵起停等按鈕；“檢修”和各種試驗(yàn)用旋鈕。5) 5) 指示儀表指示儀表 有“電源電壓指示”,“電流指示”,“速度指示”,“工作閘電流指示”, “油壓指示”,“電機(jī)溫度指示”。6) 6) 指示燈指示燈 有24個(gè)故障指示燈和24個(gè)狀態(tài)指示燈。7) 7) 數(shù)字深度指示器數(shù)字深度指示器 可以對(duì)容器的位置進(jìn)行數(shù)碼管精指示和發(fā)光二級(jí)管粗指示。通常以主容器在上井口的停車(chē)位置作為系統(tǒng)的基準(zhǔn)點(diǎn)(矸石山絞車(chē)是以裝載站為基準(zhǔn)點(diǎn))，對(duì)應(yīng)數(shù)字深度指示器一邊的精指示值為0m

47、，粗指示在最上端。主容器在基準(zhǔn)點(diǎn)以下時(shí)精指示值變?yōu)樨?fù)值，以上時(shí)變?yōu)檎?。精指示值的指示范圍為?999.99m。數(shù)字深度指示器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是由PLC高速計(jì)數(shù)器采集軸編碼器的脈沖信號(hào)，并在PLC內(nèi)轉(zhuǎn)換為位置信號(hào)，經(jīng)PLC輸出端輸出的。精指示值的增加與減少是由編碼器輸出的A，B兩相的相位決定的。8) 8) 信號(hào)顯示屏信號(hào)顯示屏 主要顯示打點(diǎn)信號(hào)打點(diǎn)信號(hào)，如“2”：快上、“3”：快下、“4”：慢上、 “5”：慢下。提升種類(lèi)信號(hào)提升種類(lèi)信號(hào)，如“提物”、“提人”、“檢修”。9) 9) 上位機(jī)上位機(jī) 由上位機(jī)組成的監(jiān)視系統(tǒng)，能以?xún)?nèi)容豐富、畫(huà)面鮮明生動(dòng)的動(dòng)態(tài)形式，實(shí)時(shí)反映絞車(chē)的各種運(yùn)行狀態(tài)；能自動(dòng)生成速度和

48、電流的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線；能逼真的模仿提升容器在軌道上的運(yùn)行情況；硬軟件安全電路，真實(shí)的反映了所發(fā)生的故障及故障發(fā)生的原因、日期和時(shí)間。上位機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)是通過(guò)與PLC控制系統(tǒng)通訊獲得數(shù)據(jù)的。3 3 附件附件: : 主要有軸編碼器軸編碼器,位置開(kāi)關(guān)位置開(kāi)關(guān)等。1) 1) 軸編碼器軸編碼器 軸編碼器是PLC控制系統(tǒng)中最關(guān)健的位置傳感器。軸編碼器的可靠性直接關(guān)系到PLC控制系統(tǒng)的安全可靠性。(1) (1) 軸編碼器選型軸編碼器選型: :不同廠家的軸編碼器其電氣性能存在一定的差別。從使用 的角度來(lái)衡量軸編碼器的電氣性能主要有以下幾點(diǎn)： * 抗干擾能力抗干擾能力:在復(fù)雜的電氣環(huán)境中,如在有變頻器工作的現(xiàn)場(chǎng)，其輸

49、出 的脈沖信號(hào)的相位和脈沖數(shù)都應(yīng)正常等。 * 精度精度:在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中,用示波器看到的脈沖波形應(yīng)清晰整齊,上升沿 和下降沿陡度好,并不出現(xiàn)多脈沖或少脈沖現(xiàn)象。 * 靈敏度靈敏度:在轉(zhuǎn)速急速上升或下降時(shí),軸編碼器輸出脈沖要能及時(shí)跟隨變 化。 按照以上要求，并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用比較，選用歐姆龍的軸編碼器，能夠滿(mǎn)足對(duì)變頻絞車(chē)的使用要求。(2) (2) 軸編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)的確定軸編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)的確定: :軸編碼器的脈沖數(shù)不宜過(guò)高或過(guò)低。過(guò)高 后，就會(huì)產(chǎn)生大量的運(yùn)算數(shù)據(jù)，占用PLC的程序執(zhí)行時(shí)間。當(dāng)然，如果所選 的脈沖數(shù)太低，則電控系統(tǒng)的控制精度也就降低了。通常按照1個(gè)脈沖對(duì)應(yīng) 0.5cm1cm選擇。2)

50、,2),位置開(kāi)關(guān)位置開(kāi)關(guān) 在機(jī)械式深度指示器上還裝有過(guò)卷和減速開(kāi)關(guān)，這些開(kāi)關(guān)主要用作硬件后備保護(hù)。過(guò)卷位置和減速位置應(yīng)與PLC內(nèi)軟件設(shè)制的位置基本一致。 ( (三三) ) 主要控制功能：主要控制功能： 控制系統(tǒng)的控制功能主要由PLC軟件完成的。1 1 邏輯控制邏輯控制:1) 1) 方向選擇方向選擇 提升方向的選擇以主容器運(yùn)行方向?yàn)闇?zhǔn)，主容器向上運(yùn)行為正向，向下運(yùn)行為反向。雙滾筒絞車(chē)一般是以固定滾筒所掛的容器作為主容器。2) 2) 速度選擇速度選擇 根據(jù)提升種類(lèi)不同和多水平提升中各運(yùn)輸區(qū)段距離不同，所選擇的最高運(yùn) 行速度也不同。本系統(tǒng)中的速度種類(lèi)有以下幾種： (1)(1)全速全速: :一般為運(yùn)物

51、速度。 (2)(2)半速半速: : 一般為運(yùn)人方式和應(yīng)急方式下的速度。 (3)(3)檢修速度檢修速度: :為檢修方式下的速度0.3-1m/s。 (4)(4)爬行速度爬行速度: :爬行段的速度0.5m/s。 (5)(5)小于爬行速度小于爬行速度: : 檢修方式下的最低速度0.3m/s。 3) 3) 水平選擇水平選擇 在多水平提升中，根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)顯示的水平信號(hào)，在司機(jī)臺(tái)上可以進(jìn)行水平選擇。水平選定后，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)建立運(yùn)行方向，自動(dòng)選擇運(yùn)行速度，運(yùn)行到所選水平后會(huì)自動(dòng)減速和停車(chē)。 4) 4) 正反向開(kāi)車(chē)正反向開(kāi)車(chē) （1 1）開(kāi)車(chē)準(zhǔn)備）開(kāi)車(chē)準(zhǔn)備 （2 2）運(yùn)行準(zhǔn)備好）運(yùn)行準(zhǔn)備好 具備開(kāi)車(chē)條件時(shí),若信

52、號(hào)系統(tǒng)給了“允許開(kāi)車(chē)” 信號(hào),則“運(yùn)行準(zhǔn)備好” 指示燈閃亮,此時(shí)就可以開(kāi)車(chē)了。 （3 3）開(kāi)車(chē)）開(kāi)車(chē) 在手動(dòng)方式下同時(shí)操作主令手柄和制動(dòng)手柄就可以進(jìn)行正反向開(kāi)車(chē)，制動(dòng)手柄要完全推到松閘位置，主令手柄用來(lái)控制速度大小。在半自動(dòng)方式下通過(guò)操作“速度選擇開(kāi)關(guān)” 進(jìn)行正反向開(kāi)車(chē)，速度高低由“速度選擇開(kāi)關(guān)”選擇，工作閘自動(dòng)打開(kāi)。有運(yùn)行指令后，延時(shí)0-0.5S打開(kāi)工作閘，讓電機(jī)先建立力矩，防止倒轉(zhuǎn)。 5) 5) 減速減速 6) 6) 停車(chē)停車(chē) 2 2 位置控制位置控制: 容器在軌道上運(yùn)行時(shí),需要在不同的位置有不同的速度，對(duì)實(shí)際行程也有限制,不能發(fā)生過(guò)卷或過(guò)放現(xiàn)象，這些都離不開(kāi)位置控制。1) 1) 位置測(cè)量

53、位置測(cè)量 提升容器的位置信號(hào)是由PLC高速計(jì)數(shù)器接收安裝在絞車(chē)機(jī)械軸上的軸編碼器的脈沖信號(hào)，并在PLC內(nèi)將累加的脈沖數(shù)按照一定的關(guān)系換算成位置信號(hào)。這個(gè)過(guò)程涉及以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。 (1) PLC (1) PLC高速計(jì)數(shù)器高速計(jì)數(shù)器： X0-X7是FX2NPLC高速計(jì)數(shù)器的8路輸入端,本系統(tǒng)采用X0、X1兩路輸入端來(lái)接收編碼器A、B兩相脈沖信號(hào)，并選擇高速計(jì)數(shù)器C251來(lái)儲(chǔ)存脈沖數(shù)。 (2) (2) 軸編碼器軸編碼器:也叫旋轉(zhuǎn)編碼器或光電編碼器 本系統(tǒng)選用的是歐姆龍系列增量式軸編碼器，具有抗干擾能力強(qiáng)、精度和靈敏度高等特點(diǎn)。軸編碼器需要輸入一路DC24V電源,并輸出A、B兩相脈沖信號(hào)。A、B兩

54、相脈沖的相位決定了計(jì)數(shù)方向。在PLC中反映C251計(jì)數(shù)方向的信號(hào)為M8251，M8251“OFF”時(shí)為增計(jì)數(shù)，“ON”時(shí)為減計(jì)數(shù)，由此可以確定絞車(chē)的實(shí)際運(yùn)行方向。 (3) (3) 安裝位置安裝位置: 軸編碼器的安裝位置及安裝前面都已經(jīng)講過(guò)，這里要強(qiáng)調(diào)的是如果軸編碼器安裝處的速比不知道，則一定要準(zhǔn)確測(cè)量滾筒轉(zhuǎn)一圈時(shí)編碼器實(shí)際輸出的脈沖數(shù)，這樣才能準(zhǔn)確算出位置信號(hào)。 (4) (4) 脈沖脈沖- -位置換算位置換算: 由公式：C251*D/P可算出脈沖數(shù)所對(duì)應(yīng)的行程值（單位：cm）。D：滾筒直經(jīng)，P：滾筒轉(zhuǎn)一圈時(shí)編碼器實(shí)際輸出的脈沖數(shù)。 根據(jù)一定時(shí)間內(nèi)測(cè)得的行程差值S與該段時(shí)間T之比ST就可算出編碼

55、器所產(chǎn)生的速度信號(hào)。程序中用D162表示。2) 2) 位置同步校正位置同步校正 由于鋼絲繩存在拉長(zhǎng)現(xiàn)象，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)造成提升容器位置偏差，但通過(guò)對(duì)PLC中高速計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值進(jìn)行校正，就可以消除這種位置誤差。通常由裝在軌道上的電感式接近開(kāi)關(guān)或裝在機(jī)械式深度指示器上的接近開(kāi)關(guān)來(lái)完成。 所謂同步校正，就是在開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，將開(kāi)關(guān)所在位置所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)同步裝入高速計(jì)數(shù)器C251中，并在此基礎(chǔ)上繼續(xù)計(jì)數(shù)。 同步開(kāi)關(guān)的安裝位置通常設(shè)置在減速點(diǎn)之前，保證容器能可靠減速。容器到達(dá)停車(chē)位置時(shí)，由停車(chē)開(kāi)關(guān)再次進(jìn)行位置校正。沒(méi)有同步開(kāi)關(guān)和停車(chē)開(kāi)關(guān)時(shí)，還可由人進(jìn)行手動(dòng)調(diào)零。3) 3) 位置信號(hào)位置信號(hào) 在程序中，PLC將

56、當(dāng)前行程值與設(shè)定值進(jìn)行比較，可以產(chǎn)生各種位置信號(hào)，如減速點(diǎn)、二級(jí)制動(dòng)解除點(diǎn)、2m/s限速點(diǎn)、各水平停車(chē)點(diǎn)、過(guò)卷點(diǎn)等。這些軟開(kāi)關(guān)點(diǎn)設(shè)置靈活方便，動(dòng)作安全可靠，對(duì)絞車(chē)的安全運(yùn)行起著非常重要的作用。4) 4) 位置控制位置控制 這里所述的位置控制就是指對(duì)等速段以后的速度給定實(shí)行v(t)與v(s)雙重給定，在兩者不一致時(shí)，取兩者的最小值。v(s)是以行程為自變量的速度給定，是在PLC2內(nèi)按照有關(guān)參數(shù)（最高速度，爬行速度，減速度和減速距離）實(shí)時(shí)計(jì)算出來(lái)的。由位置信號(hào)位置信號(hào)參于的控制也屬于位置控制。5) 5) 行程指示行程指示 提升容器在軌道上的位置由司機(jī)臺(tái)“數(shù)字深度指示器”顯示。3 3 工作閘控制工作

57、閘控制: :1) 1) 帶電液比例調(diào)壓裝置的系統(tǒng)帶電液比例調(diào)壓裝置的系統(tǒng): : 在手動(dòng)方式下，制動(dòng)手柄通過(guò)改變與其相連的電位器上的電壓值給出電壓控制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)閘控板A201放大，再與工作閘繼電器和安全電路繼電器閉鎖后，按照工作閘線圈的控制要求，對(duì)工作閘線圈提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)（有電流和電壓信號(hào)）。液壓站的工作油壓與驅(qū)動(dòng)信號(hào)要基本成線性關(guān)系，這樣才能滿(mǎn)足變頻絞車(chē)的控制要求。 (1) 工作閘繼電器:當(dāng)控制系統(tǒng)有了運(yùn)行指令,并延時(shí)0-0.5秒時(shí), 工作閘繼電器“ON”,沒(méi)有運(yùn)行指令時(shí)“OFF”。變頻絞車(chē)松閘與緊閘是由工作閘繼電器來(lái)控制的，不允許司機(jī)在開(kāi)車(chē)過(guò)程中施閘。 (2) 工作閘線圈驅(qū)動(dòng)信號(hào),

58、可在司機(jī)臺(tái)上用電壓表（量程：010V）指示。如 果工作閘線圈驅(qū)動(dòng)信號(hào)為電壓信號(hào),用電壓表可直接指示。如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)為電流信號(hào)，須把電壓表的表盤(pán)改為電流指示（10V對(duì)應(yīng)1A），電壓信號(hào)從+DS箱內(nèi)串聯(lián)在驅(qū)動(dòng)信號(hào)回路中的電位器RP1（調(diào)整為10）上取。 (3) 在+PA內(nèi),調(diào)整電位器RP3,使制動(dòng)手柄推到最大時(shí),給+DS內(nèi)閘控板A201的電壓控制信號(hào)為10V左右。 (4) 閘控板A201上,能提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)有三種:10號(hào)端子可輸出01A;4號(hào)端子可輸出020mA；3號(hào)端子可輸出010V。選哪一種，取決于液壓站工作閘線圈的控制要求。 (5) 閘控板A201上,電位器RP1可調(diào)節(jié)運(yùn)放N1的放大倍數(shù);RP

59、2可調(diào)節(jié)半自動(dòng)方式下閘控板的控制電壓;RP3可調(diào)節(jié)3號(hào)端子處的輸出電壓。若工作閘線圈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)為電壓信號(hào)，調(diào)整A201-RP3，使3號(hào)端輸出010V；若驅(qū)動(dòng)信號(hào)為 420mA電流信號(hào)，調(diào)整A201-RP1和+PA內(nèi)的RP3，使4號(hào)端輸出020mA; 若驅(qū)動(dòng)信號(hào)為01A電流信號(hào)，調(diào)整A201-RP1和+DS內(nèi)串聯(lián)在驅(qū)動(dòng)信號(hào)回路中的電位器RP2及+PA內(nèi)的RP3，使10號(hào)端輸出01A，同時(shí)應(yīng)保證A201上最末級(jí)三極管V3的功耗小于5W，否則就很容易發(fā)熱。(6) 液壓站工作閘線圈共有兩個(gè),通常是一個(gè)工作,一個(gè)備用,由制動(dòng)油泵選擇繼電器進(jìn)行選擇。如果工作閘線圈驅(qū)動(dòng)信號(hào)接錯(cuò)了線圈，或驅(qū)動(dòng)信號(hào)的極性接反了

60、，則即是有驅(qū)動(dòng)信號(hào)，也不會(huì)有工作油壓。4 4 安全閥控制安全閥控制: : 絞車(chē)出現(xiàn)安全故障后最終控制的是液壓站安全閥，通過(guò)控制安全閥，釋放盤(pán)型制動(dòng)器中的油壓，達(dá)到安全制動(dòng)的目地。斜井絞車(chē)安全制動(dòng)屬于二級(jí)制動(dòng)。1) 二級(jí)制動(dòng)是指當(dāng)絞車(chē)出現(xiàn)安全故障進(jìn)行緊急制動(dòng)時(shí)，先釋放A管油壓，將系統(tǒng)油壓降到一級(jí)制動(dòng)油壓，使盤(pán)形制動(dòng)器產(chǎn)生的制動(dòng)減速度維持在一定值，經(jīng)過(guò)延時(shí)后，再釋放B管油壓，這時(shí)盤(pán)形制動(dòng)器將會(huì)以3倍的靜力矩施加在閘盤(pán)上。對(duì)于立井絞車(chē)，當(dāng)提升容器接近井口（或井底）某一位置時(shí)，若發(fā)生安全事故，絞車(chē)只能實(shí)行一級(jí)制動(dòng)，使制動(dòng)器的油壓迅速回到零，提升系統(tǒng)立即處于全制動(dòng)狀態(tài)。2) 二級(jí)制動(dòng)減速度:按照煤礦安全