隔爆兼本安型全数字矿井提升机
变频调速电控系统
技术培训
一、目录
?系统概述
?系统组成
?变频调速系统
?PLC控制系统
?提升信号系统
一、系统概述
1 ,变频绞车
煤矿井下斜井绞车，以前主要是以交流异步电机转子串电阻调速绞车
(电气拖动）,液压绞车(液压拖动)等几种方式为主，但这些设备在安全可
靠性、调速、节能、操作、维护等方面都不同程度的存在缺陷。
串电阻调速主要缺陷有:
1),属于有级调速, 开环运行,因而调速精度低,特别是在出现负力提升
时,要由司机判断速度来人为投入低频或动力制动装置,因而很不安全。
2),转子串入附加电阻后，电机机械特性很软，低速运行时负载稍有变
化转速波动很大。
3),电机低速运行时效率很低，电动机电磁功率中的转差功率全部转化
为转子回路中的铜耗以发热的形式消耗掉，浪费了大量的电能。
4),由于电机转子回路串有大量金属电阻,在运行中电阻散发出大量热
量，造成电阻箱变形失爆。
5),安装大量的金属电阻,大大增加了电控峒室的面积,也大大增加了峒
室的开拓费用。
液压绞车在一定程度上解决了串电阻调速的缺点,但是在使用过程中,发现液压绞车易漏油,噪声大,传动效率低,维修工作量大,液压马达故障率高等问题,这些问题都造成系统后期的运行费用很高,因而液压绞车并不是煤矿安全生产的最佳产品。
防爆变频绞车的问世,使矿井提升机的装备水平发生了质的变化。目前变频绞车已成为市场的主导产品，其主要特点如下：
1),结构紧凑、体积小、移动方便、用于矿山井下可节省大量开拓费用。
2),安全防爆,适用于煤矿井下等含有煤尘，瓦斯或其它易燃易爆气体的场所。
3),变频绞车是以全数字变频调速为基础,以矢量控制技术为核心，使异步电机的调速性能可以与直流电机相媲美。表现在低频转矩大、调速平滑、调速范围广、精度高、节能明显等。
4),采用双PLC控制系统,使斜井绞车的控制性能和安全性能更加完善。
5),操作简单、运行安全稳定、故障率低、基本免维护
2 ,用途及适用范围
变频绞车电控系统,适用于交流异步电动机(绕线型或鼠笼型)驱动的单滚筒或双滚筒缠绕式绞车。既可以与新安装的绞车配套使用,也适合于对老绞车电控系统的技术改造。
变频绞车电控设备适用于以下场所：
1),海拔高度不超过1000米,如超过这个海拔高度,元器件在功率、容量方面应按海拔高度的增加,适当降容使用。
2),周围环境温度不高于+40℃,不低于-20℃；
3),相对湿度不超过95±3％；
4),在无淋水、滴水、无剧烈振动和颠簸的地点使用;
5),没有强磁场作用；
6),防爆设备适用于煤矿井下等含有煤尘,瓦斯或其它易燃易爆气体的场所。
3 ,技术参数
1),电机型式及调速方式：
电机:交流异步电动机,推荐采用鼠笼电机；
单机最大容量:660V,500kW;1140V,630kW；
电机电压等级:380V,660V,1140V;电压波动范围: ±10％；
调速方式：交流异步电动机变频调速；
主回路:交-直-交电压型；
功率器件:IGBT或SKiiP。
2),控制方式:PLC双线制控制。
3),适用范围:井下暗斜井、暗立井;地面斜井、立井;单水平、多水平;单滚筒、双滚筒。
4) ,产品类型: 隔爆型;矿用一般型;普通型。
4, 注意事项
1),变频绞车电控设备主要由电力电子器件和半导体集成电路等组成,在运输及安装过程中,严禁水泡雨淋,要尽量避免强烈的震动,尽量垂直运输。长期不用时,应存放在清洁干燥的地方。储存与使用场所严禁有害气体和湿度超标,防止电子元器件及有关设备受腐蚀损坏。
2),防爆设备,在出厂前均已按要求装配调试合格,严禁用户改动装置壳体结构和电气元件,以确保本产品的防爆性能和电气性能。
3),严禁对变频器进行耐压和绝缘测试。
4),严禁对现场调试好的设备的电气参数和软件私自随意修改。
5),严禁擅自改变设备使用电压等级,更换使用对象和使用功率。
6),设备安装时,应严格按照厂方提供的图纸施工。严禁在强磁场附近安放和使用。变频器供电电源要求采用独立的变压器就近供电;供电回路馈电开关, 应尽量采用电控厂家所推荐的开关;变频器的输入与输出电缆应采用屏蔽电缆,电缆屏蔽层尽可能多处接地,并且应尽量避免与通讯线,瓦斯检测装置和检测线及一些电子仪器仪表等在同一巷道,同一地方相邻。如果相邻，距离要求大于500mm。
二、系统组成
变频绞车电控系统是由变频调速系统，PLC控制系统，信号系统三部份组成。
变频调速系统是根据PLC控制系统发出的控制指令，通过对绞车交流异步电动机转矩和频率的控制,来完成对绞车运行速度的控制。交流异步电动机采用了矢量控制技术后, 使异步
电机的调速性能可以与直流电机相媲美。表现在低频输出转矩大、调速平滑、调速范围广、精度高、节能明显等。
PLC控制系统主要完成绞车从启动、加速、等速、减速、爬行到停车的整个运行过程的逻辑控制；行程测量、控制与指示；故障检测、报警与保护；安全电路及液压站工作制动与安全制动控制等。PLC控制系统极大地提高了控制系统本身的安全可靠性，使绞车控制性能和保护性能更加完善；使控制系统的硬件组成和线路更加简化；操作和维护更加容易。PLC控制系统受信号系统控制与闭锁。
信号系统是根据上下井口和各个中段的生产情况,在具备开车条件后，由各水平信号工以打点的形式,通知司机按要求开车,同时与PLC控制系统之间有各种信号闭锁,可避免因司机误操作造成安全故障。信号系统内部有严格的逻辑闭锁和安全保护功能，并有信号显示，声光报警和通话功能。
三、变频调速系统
（一），基础知识
1,异步电动机的转速:
异步电动机定子磁场的旋转速度被称为异步电动机的同步转速。
由于当转子的转速达到电动机的同步转速时其转子绕组将不再切割定子旋转磁场，因此转子绕组中不再产生感应电流，也不再产生转矩。因此异步电动机的转速总是小于其同步转速。
异步电动机的同步转速由电动机的极对数和电源频率所决定。
同步转速：
转差率：
电动机的转速：
其中：n———电动机转速，r/min；
n s———同步转速，r/min；
f ———电源频率，Hz；
p ———电动机极对数；
s ———转差率。
2，三相异步电动机调速方法：
根据异步电动机的转速表达式可知，异步电动机的调速通过改变极对数，
改变转差率和改变频率三种方式。现归纳如下：
变极调速------仅适用于笼型异步电动机
变转差率调速
a，调节转子电压
b，转子串电阻------仅适用于绕线式电机
c，串级调速------仅适用于绕线式电机
变频调速
a，交—直—交变频
b，交—交变频
电磁转差离合器调速
3，变频调速:
变频调速是通过改变电动机定子供电频率f 来改变同步转速ns, 从而实现交流电动机的调速。
4，交—直—交电压型变频器:
先将工频交流电通过整流器变成直流电，再经过逆变器将直流电变换成可控频率的交流电。由于中间直流环节采用大电容滤波，直流电压波形比较平直，相当于内阻抗为零的恒压源，因此这种变频器属于交-直-交电压型变频器。
5，IGBT（Isolated Gate Bipolar Transistor，隔离门极双极型晶体管）：是目前广泛应用于中小容量变频器中的一种半导体开关器件。由于它集功率MOSFET 和功率晶体管的优点于一身，具有输入阻抗高、开关速度快等特点。
6，IPM（Intelligent Power Module，智能功率模块）：
是一种将功率开关器件及其驱动电路，保护电路和部份检测电路等集成在同一封装内的集成模块。目前的IPM一般采用IGBT作为功率开关器件，通过接口电路对IGBT进行驱动，并同时具有过流、短路保护，过温保护等保护功能。其功率损耗小，发热低，为解决防爆变频调速装置的散热问题提供了有利的条件。
7，PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）控制：
在逆变器中对半导体开关元器件按一定规律控制其导通与关断，使输出端获得一系列宽度不等的矩形脉冲电压波形。改变脉冲宽度可以控制逆变器输出交流基波电压的幅值，改变调制周期，可以控制其输出频率。如果所获得的矩形脉冲电压是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形就叫做正弦脉宽调制波形（SPWM）。
8，矢量控制：
矢量控制的基本思想就是按照交流电动机产生与直流电动机磁场等效的原则，将交流电动机的定子电流分为产生磁场的励磁电流分量和与其相垂直的产生转矩的转矩电流分量
并分别加以控制。由于在这种控制方式中必须同时控制异步电动机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，故这种控制方式被称为矢量控制方式。
采用矢量控制方式后使交流电动机调速性能可以与直流电动机一样好。
9，发电运行状态：
绞车在重物下放或重物上提的减速段，电机的同步转速小于实际转速，这时电机中电磁转矩方向和转子的旋转方向相反，电机是处于发电制动状态。
10，动力制动(直流制动)：
在电机定子上施加直流电源，在定子内形成一固定磁场，当转子旋转时在转子内生成的感应电流所产生的转矩方向与转速方向相反，形成制动转矩。
11，能耗制动：
对于二象限交-直-交电压型变频器，电机处于发电状态时的再生能量通过逆变器进入直流回路，使直流母线电压升高，制动单元实时采样直流母线电压值，当其值升到某一阈值时，制动单元接通制动电阻将这部份能量消耗在电阻上。
12，回馈制动：
对于四象限交-直-交电压型变频器，电机的再生能量通过逆变器进入直流回路后，可通过可控整流器回馈到电网中。
可控整流器可采用整流/回馈单元和AFE回馈单元两种形式。
a,整流/回馈单元：
整流/回馈单元是由两组晶闸管三相全控桥反并联构成的，逆变桥是通过一台自耦变压器接到电网上。当电机产生再生能量使直流母线电压升高时，逆变桥可将这部份能量通过自耦变压器回馈电网。
b,AFE回馈单元:
整流器与逆变器具有相同的主回路结构，是由IGBT模块组成。其显著特点是电源侧电流波形为正弦波；功率因数可调；可工作在电动或发电状态；有电压提升功能可补偿电网电压降低的影响；在发电状态时，当电网电压消失时不会造成逆变失败。
二），三种常用的变频器在提升机系统中的应用
1，二象限变频器：
二象限变频器配上制动单元和制动电阻后，可以进行四象限运行。由于电动机的再生能量完全消耗在电阻上，浪费了大量的电能，因而这类变频器适用在小功率的电机上，并且也适用在非防爆的矿井提升机上。图示交-直-交电压型变频器主回路是由交-直变换电路，直-交变换电路和能耗制动电路组成。
1），交-直变换电路
交-直变换电路就是整流和滤波电路，其作用是把电源的三相交流电变换成平稳的直流电。整流电路采用的是由二级管组成的三相全波整流电路。滤波电路是由若干个电解电容器串并联而成。因为电解电容器的电容量有较大的离散性，使它们承受的电压不相等，通过在每个电容器上并联阻值相等的均压电阻来均压。
2），直-交变换电路
三相逆变桥的功能是把直流电变换成频率可调的三相交流电。逆变电路中的功率开关器件目前主要采用的是IGBT，IGBT的栅极接受控制电路中SPWM调制信号的控制，将直流电压变成三相交流电。与IGBT并联的二极管构成续流电路，可为电动机绕组的无功电流及电机的再生能量反馈到直流电路提供通路。
3），能耗制动电路
在下放重物或减速时，电动机的同步转速低于转子转速，电动机处于发电制动状态。电动机的再生能量经逆变侧续流二极管全波整流后反馈到直流电路，由于直流电路的电能无法通过由二极管组成的三相整流电路回馈到电网，因而使直流电压升高，当直流电压超过一定值时，制动单元接通制动电阻，使直流回路通过制动电阻释放能量。这种通过消耗能量而获得制动转矩方式就属于能耗制动。
二象限变频器无法实现将电机的再生能量回馈到电网，是靠能耗制动来获得制动转矩的，因而造成电能浪费；另外，整流桥只有在电源的线电压大于电容器两端的直流电压时才有冲电电流，因而冲电电流总是出现在电源电压的峰值附近，呈不连续的冲击波形式，具有很强的谐波成份。5次和7次谐波分量约占总谐波的80%和70%。
2，带整流/回馈单元的变频器：
带整流/回馈单元的变频器属于四象限变频器。整流/回馈单元是由两组6脉动晶闸管三相全控桥反并联构成的，逆变桥是通过一台自耦变压器接到电网上。当电机产生再生能量使直流母线电压升高时，逆变桥可将这部份能量通过自耦变压器回馈电网。整流/回馈单元为了工作在发电状态，必须将加在逆变桥上的电压提高20%，用自耦变压器来实现这种电压配合。
带整流/回馈单元的变频器的主要缺点是功率因数低，电流谐波含量大，并且当变频器工作在逆变状态时，如果电源电压消失容易造成逆变失败。
3，AFE变频器：
AFE变频器是目前性能最好的电压型四象限变频器，其整流回路与逆变回路具有完全相同的主回路结构，主要特点如下：
1）,具有由IGBT组成的自换向整流器；
2）,电网侧电流波形近似为正弦波，无谐波污染；
3）,电网侧功率因数可人为设置；
4）,直流母线电压升高时能实现回馈制动；
5）,有电压提升功能可补偿电网电压降低的影响；
6）,在发电状态时，当电网电压消失时不会造成逆变失败。
（三），ZJT-200四象限隔爆型变频器
ZJT-200隔爆兼本安智能变频调速装置是我公司在引进国外先进的变频调速技术和主要元器件的基础上开发的适用于煤矿井下有防爆要求的四象限变频调速装置。
1,主要特点：
1）,采用全数字无速度传感器矢量控制，使系统调速范围宽，调速精度高，变频器在低频运行时也保证有100%额定转矩输出。最大转矩为额定转矩的2倍，0.5Hz可达到1.7倍的起动转矩。
2）,采用AFE自换相技术，在绞车减速或重物下放时，能自动将电动机的再生能量反馈至电网，实现回馈制动，节能效果明显。
3）,网侧变频器采用单独的CPU实行PID控制，对网侧交流电流的大小和相位进行实时检测和控制，使网侧功率因数接近于1。网侧变频器采用了SPWM控制，使输入电流波形为正弦波，大大减少了对电网的谐波污染，总谐波电流含量小于0.5%。
4）,变频器采用交-直-交电压型主回路，整流器与逆变器结构相同，功率器件采用SKiiP 模块（一种IPM模块），散热器采用高效能的热管散热器，因而使整个变频器结构紧凑，体积小，节省了安装面积。
5),变频器具有过流，短路，过压，欠压，过温，缺相等保护，安全可靠
性高。
2，设备组成：
ZJT-200型变频调速装置是由输入电抗器箱（+VFD1）和变频器箱（+VFD2）组成。变频调速系统是由主回路和控制回路组成。
主回路是由旁路接触器，充电电阻，输入电抗器，滤波电容器和6组SKiiP模块组成。由6组SKiiP模块组成二组三相全控整流电路，其中一组为整流器，另一组为逆变器。
控制回路是由隔离变压器，控制电源板，主控板（整流侧和逆变侧各一块），PIB板（整流侧和逆变侧各一块），显示屏（整流侧和逆变侧各一块），PID板（只装在逆变器上）组成。
充电接触器，充电电阻，输入电抗器等装在输入电抗器箱内，其它器件装在变频器箱内。3，设备功能：
1）,输入电抗器箱:箱体内主要元器件及其功能如下:
输入电抗器: 输入电抗器的电感量是按通入变频器额定电流时其阻抗压降为电源相电压的15%计算的。其主要功能为：
* 作为储能元件，使电感上的电压与电源电压的相量和高于电源电压，从而可以提高变频器直流母线电压，为能量回馈制动作好准备。
* 抑制由电源回路流入的浪涌电压和电流；
* 衰减由变频器产生的或外电路流入的谐波电流；
※充电电阻:用来限制电容器的充电电流。
※旁路接触器:当直流母线电压上升到一定值时, 自动旁路充电电阻。
※变频器控制回路变压器:800V A,660V(1140V)/380V,为变频器箱电源板提供三相380V电源。
※PLC控制回路变压器:1200V A,660V(1140V)/110V,24V,为PLC控制箱提供电源。
※熔断器RU1、RU2:用来保护PLC控制回路变压器。
※制动油泵控制回路:由断路器Q1,接触器K1,热继电器KH1,油泵选择接触器K2、K3组成。为液压站制动油泵提供电源。
※润滑油泵控制回路:由断路器Q2,接触器K4,热继电器KH2,油泵选择接触器K5、K6组成。为润滑站油泵提供电源。
2）,变频器箱:变频器所采用的功率器件和控制板件均为进口产品, 其主要功能如下:
※可控整流器:由三组SKiiP模块组成三相全控桥。由MSC2控制板通过接口板
（PIB）对三相全控桥实行SPWM控制，可实现能量在电源侧和直流侧的双向传
输，同时系统可将电源侧的功率因数调整到任何希望的数值，且电源侧的电流
为近乎完美的正弦波。SKiiP模块是一种集功率半导体器件，驱动电路，检测
电路，保护电路等为一体的智能功率模块（即IPM模块）。可控整流器的参数
设置和运行参数及故障参数显示均在整流器上的显示屏上完成。可控整流器的
主要功能如下：
* 能将电动机的发电制动能量回馈到电网，实现回馈制动；
* 内置的PID控制器动态调整输入电流，使直流母线电压稳定在设定值上，不受电网电压的波动而变化；
* 电源侧功率因数为1；
* 电源侧电流接近正弦波，谐波含量小于5%；
* 具有过压、欠压、短路、过流、过载、过温等保护。
※滤波电容器:主要作为直流回路滤波和储能用,能为电机提供所需的无功功
率。由于用作滤波的电解电容器的电容量有较大的离散性，使它们承受的电压
不相等，通过在每个电容器上并联阻值相等的均压电阻来均压。
※逆变器:由三组SKiiP模块组成三相全控桥。由MSC3控制板通过接口板
（PIB）对三相全控桥实行PWM控制，可实现能量在电机侧和直流侧的双向传输。由于采用了矢量控制技术，使交流异步电动机的调速性能与直流电动机的几乎相同。逆变器的参数设置和运行参数及故障参数显示均在逆变器上的显示屏上完成。加装在逆变器主板上的两块PID板分别用来输出电机的电流和频率。逆变器的主要功能如下：
* 最大输出转矩可达到变频器额定输出转矩的2倍，并能持续一分钟；
* 低频运行时输出转距能达到100%变频器额定输出转矩；
* 调速平滑，调速范围广（1：10），精度高（<0.5%）；
* 具有过压、欠压、短路、过流、过载、过温等保护。
4，相关参数设置：
1),整流侧
a) F00 REFERENCES （参考源）↙
F01 BUS LEVEL (直流母线电压参考源) ↙
R01 V PRESET1 (直流母线电压预置值) 1130VDC b) G00 INPUT/OUTPUT (输入/输出) ↙
G01 RUN COMMAND （运行命令）↙
G02 ENABLE （使能端有效）
G04 RELAY1 （继电器1）↙
O01 RUN （运行）
G05 RELAY2 （继电器2）↙
O01 RUN （运行）
2),逆变侧
a) B00 MOTOR (电机) ↙
B01 MOTOR VOLTS （电机额定电压）电机额定电压B02 MOTOR AMPS （电机额定电流）电机额定电流B03 MOTOR Hz （电机额定频率）50Hz
B04 MOTOR RPM （电机额定转速）电机额定转速b) C00 PERFORMANCE (电机工作特性设定) ↙
C01 MIN Hz （最小频率）0Hz
C02 MAX Hz （最大频率）50Hz
C03 RAMP （升/降速设置）↙
C04 AECEL TIME （线性升速时间）现场设定
C05 DECEL TIME （线性降速时间）现场设定
C07 FLUX PLUS (磁通补偿) 现场设定
c) D00 PROTECTION (保护功能)↙
D01 CURRENT LIM (电流限制) 电机额定电流*1.5 D02 I2t （I2t保护）电机额定电流*1.2
D05 REVERSE (反转) ↙
H00 ENABLE (有效)
d) E00 STOP/START (停止/起动)
E01 STOPPING (停止) ↙
E03 COAST (自由停车)
e) F00 REFERENCES (速度基准)↙
F01 REMOTE （远距离控制）↙
R00 AN1 （模拟量输入1）↙
R01 AN1 ZERO% (零值) 0.0%
R02 AN1 SPAN% (最大值) 125%
f) G00 INPUT/OUTPUT (数字量输入/输出)↙
G11 DIG IN1 （数字量1输入）↙
I07 RESET （复位）
G12 DIG IN2 （数字量2输入）↙
I03 FWD （正转运行）
G13 DIG IN3 （数字量3输入）↙
I04 REV （反转运行）
G14 DIG IN4 （数字量4输入）↙
I11 REMOTE （远方控制）
G15 RELAY1 （继电器1）↙
O00 RUN （运行）
G16 RELAY2 （继电器2）↙
O01 TRIP （故障）
P01L Analog opt （左侧PID板模拟量输出）V04 Amps ↙
P02L Zero opt% (零输出) 0% ↙
P03L Max opt% (最大值输出) 100%↙
P04L Min opt% （最小值输出）0%
P01R Analog opt （右侧PID板模拟量输出）V01 Hz ↙
P02R Zero opt% (零输出) 0% ↙
P03R Max opt% (最大值输出) 125%↙
P04R Min opt% （最小值输出）0%
5，使用说明：
1),变频调速装置为电力电子器件组成，在运输过程中应尽量避免强烈震动，且尽量垂直运输。
2),变频器上的散热器为薄铜管制成，在运输过程中不能强烈碰撞，以免造成损坏。
3),变频器应尽量安装在干燥通风的区域，变频器上散热片距离墙壁或遮挡物的距离应大于1.0米，以保证变频器散热与通风良好。
4),变频器上的散热片应定期清洁，以保证其良好的散热效果。清洁时不要用水冲洗，以免水渗到箱体内部，造成元器件损坏，可采用干布、毛刷或皮老虎之类的物品除尘。
5),变频器在带电情况下，严禁松动隔爆壳紧固件，在检修或处理故障时，请注意“断电源后开盖”。（注：本安接线腔不受此限制）
6),变频器应可靠接地。
7),在防爆主腔内进行操作时，手上必须带接地导线或静电环。
8),禁止对变频器主回路和控制回路进行耐压和绝缘试验，如对与变频器相连的设备进行耐压和绝缘试验时,应先将与变频器相连的电路切断。如对变频器电源侧相关设备或电缆进行耐压和绝缘试验时，必须先把与输入电抗器箱上的L1、L2、L3端子相连的电缆断开。如对电机或电机侧电缆进行耐压和绝缘试验时，必须先把与变频器箱上的U、V、W端子
相连的电缆断开。
9),变频器输出端不允许加装电容器或阻容吸收装置。
10),变频器输入电抗器防爆接线腔内的R. S. T端子必须要与变频器防爆接线腔内的R. S. T 端子一一对应。变频器整流侧PIB板上的三相电源相位应与输入电抗器箱进线电源相位一致。变频器主回路输入输出线严禁接反。
11),打开变频器与输入电抗器的防爆主腔，察看腔体内有无脱落的螺栓, 螺母,平垫及弹垫，主回路有无松动，IPM驱动线有无松动及其它控制线有无接触不实之处。
12),变频器断电后10分钟内禁止对变频器防爆主腔内的任何电路进行操作，且必须用仪表确认腔内电容组已放电完毕，方可实施腔内的操作。
13),变频器停电后，在1分钟内禁止再次送电。
14),变频器在运行过程中尽量不要切断供电电源。
15),动力电缆与控制电缆应分开走线，且之间的距离不小于500mm。
16),未经唐山开诚电器有限责任公司许可，用户不得随意改动本系统安装调试后设置的ZJT-MSC参数及ZJT-MSC2参数（尤其是不允许通过操作防爆主腔内部的键盘更改ZJT-MSC2参数）。
17),绞车电控系统EMC即“电磁兼容性”说明:
a),EMC的含义是指装置在整套系统的电磁环境中要具备良好的抗干扰能力，且装置在工作中不能产生对其它工作装置所不能接受的电磁干扰。EMC决定了装置应具有两方面的特性，一方面装置本身应具有符合规定的抗干扰能力，另一方面装置本身产生的电磁干扰必须符合相关的规定。
b),该变频调速装置在设计上遵循了国家关于变频调速产品的相关规定以及“GB12668. 3-2003/IEC61800-3: 1996 《调速电气传动系统产品的电磁兼容性及其特定的试验方法》”的相关规定，在取得“防爆合格证”的电气性能试验中也包括“上海电器设备检验所EMC 检验站”所做的EMC测试。
c),整套传动系统包括供电变压器,馈电开关,变频调速装置及控制系统等，与变频调速装置相连的设备如磁力启动器,馈电开关,漏电保护器等多数未进行EMC测试，不符合国家对于该设备所规定的EMC标准。对于馈电开关来说，电磁式馈电开关抗干扰能力稍好，电子综合保护馈电开关抗干扰能力较差，智能（单片机）综合保护馈电开关抗干扰能力最差。
d),与变频调速装置相连的综合保护器或漏电保护器应尽量选择抗干扰能力较强的产品，最好选择通过国家相关机构EMC测试过的产品。
e),为防止本系统对其它系统及其它系统对本系统的干扰，应尽量采用单独变压器供电。变频器的输入、输出电缆应使用屏蔽电缆，屏蔽层两端接地。信号电缆和动力电缆必须分开敷设。
6, 维护与保养:
1),检查
变频器在正常使用时，除日常检查外尚需定期（如机器大修时或按规定最多6个月）检查，请参照下表实施，以防患于未然。
在检查时，不可无故拆卸或摇动器件，更不能随意拔掉接插件，否则将不能正常运行或进入故障显示状态及导致元器件的故障甚至主开关器件ＩＧＢＴ模块损坏。
在需要测量时，应注意各种不同的仪表可能得出差别较大的测量结果。推荐用指针电压表测量输入电压，用整流式电压表测量输出电压，用钳式电流表测量输入输出电流，用电动式瓦特表测量功率。
2),必需定期更换的器件
为保证变频器可靠运行，除定期保养、维护外，尚应对机内长期承受机械磨损的器件所有冷却用的风扇和用於能量缓存与交换的主回路滤波电容器以及印刷电路板等进行定期更换。一般连续使用时，可按下表之规定更换，尚应视使用环境、负荷情况及变频器现状等具体情况而定。
3),储存与保管
变频器购入后不立即使用，需暂时保管或长期储存时，应做到下述各项：
※应放于标准规范所规定温度范围内且无潮、无灰尘及无金属粉尘，通风良好的场所。
※如果超过一年仍未使用，则应进行充电试验，以使机内主回路滤波电容器的特性得以恢复。充电时，可使用调压器慢慢升高变频器的输入电压，直至额定输入电压，通电时间要在1-2小时以上。上述试验至少每年一次。
※不可随意实施耐压试验，它将导致变频器寿命降低。
4),测量与判断
※使用一般钳形电流表时，在输入端的电流会有不平衡的现象，一般差异在30% 以内属於正常，若差异在50%时应通知原厂更换整流桥，或检查输入三相电压是否偏差超过5V。输出三相电压若采用一般万用表测量时，因载波频率的干扰，所读的数据均不准确，只作参考。输出的电压不会高于输入端电压的有效值，若有超过表示电表被干扰，而非输出不正常。
7，常见故障处理：
ZJT-200变频器内部的故障信号是通过逆变侧主板上的一个DO端子输出到一个继电器上与外电路进行闭锁的。变频器整流侧与逆变侧是通过整流器的“运行信号”进行闭锁的，如果整流侧不运行，逆变侧不能工作。变频器出现故障时，司机台上“变频器故障”指示灯就会亮，具体的故障信息在逆变侧显示屏上可以看到，如果显示的信息是“RL Y OPEN”，说明故障发生在整流侧，需要再看整流侧显示屏。整流侧与逆变侧常见故障处理
如下:
1),整流侧
a) OUTPUT SHORT 输出短路
* 整流侧功率模块的驱动相序与电压检测的相序不对应，检查相序。
* 系统本身输出有短路的地方，检查线路。
* 因驱动板供电电压低而保护，测量控制系统的供电电压是否正常。
* 功率模块自身损坏而使输出短路，测量功率模块的各个参数是否正常。b) OVER CURRENT ( OC ) 过流保护
* 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 实际输出的电流超过了系统所允许的最大值。
c) OVER VOLTAGE ( OV ) 过压保护
* 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 直流母线电压已超过了系统所允许的最大值。
d) POWER FAILUE 电源故障
* 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 交流输入电压是否正常。
* 直流母线电压是否正常。
e) OVER THERM ( OT ) 过热保护
* 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 检查整流侧接口板没有用的温度接口是否短接。
* 系统温度已超出所允许的最大值。
f) DC LOW 欠压保护
* 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 直流母线电压低于系统所允许的最小值。
g) RLY OPEN 继电器开路
* 检测直流母线电压是否正常。
* 如以上正常，检测接口板+24V与COM之间是否有电压，电压是否正常。
* 如以上正常，检测中间继电器的线圈及触点工作是否正常。
* 如以上正常，检测主接触器的供电电压是否正常。
* 如以上正常，检测主接触器的线圈及触点工作是否正常。
h) I2t TRIP 过载保护
* 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 整流侧I2t保护值是否设定的偏小。
* 电机是否已超载运行。
i) IMBAL 输出不平衡
* 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 检测三相输入电流是否平衡。
2),逆变侧
a) OUTPUT SHORT 输出短路
* 逆变侧功率模块的驱动相序与电压检测的相序不对应，检查相序。
* 系统本身输出有短路的地方，检查线路。
* 因驱动板供电电压低而保护，测量控制系统的供电电压是否正常。
* 功率模块自身损坏而使输出短路，测量功率模块的各个参数是否正常。b) OVER CURRENT ( OC ) 过流保护
* 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 实际输出的电流超过了系统所允许的最大值。
c) OVER VOLTAGE ( OV ) 过压保护
* 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 直流母线电压已超过了系统所允许的最大值。
d) POWER FAILUE 电源故障
* 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 交流输入电压是否正常。
* 直流母线电压是否正常。
e) OVER THERM ( OT ) 过热保护
* 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 检查逆变侧接口板没有用的温度接口是否短接。
* 系统温度已超出所允许的最大值。
f) DC LOW 欠压保护
* 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 直流母线电压低于系统所允许的最小值。
g) RLY OPEN 继电器开路
* 整流器停止工作,查看整流器显示屏故障信息。
h) I2t TRIP 过载保护
* 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
* 逆变侧I2t保护值是否设定的偏小。
* 电机是否已超载运行。
i) IMBAL 输出不平衡
* 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。
?检测三相输出电流是否平衡。
OPT SC
四、PLC控制系统
(一) 、主要特点：
1、双线制:PLC控制系统主要由两套PLC系统组成。PLC1作为主控系统，PLC2作为监控系统。每套PLC系统都带有各自独立的位置检测元件（轴编码器）。正常工作时，两套PLC 系统同时投入运行，实现了绞车的“双线制”控制与保护。为了确保两套PLC系统能同步工作,在PLC1内对两套PLC系统的位置信号和速度信号进行实时比较，一但偏差过大，就会立即报警。两套PLC系统主要是以通讯的方式进行数据交换
2、应急方式:如果有一套PLC出现故障或其位置检测元件出现故障，则可在“应急1”或“应急2”方式下，由单套PLC继续工作。绞车在应急方式下工作时，应有的保护并没有缺少，只是没有了“双线制”。但为了保证绞车运行的安全可靠性，将运行速度降为半速。如果两套位置检测元件出现故障，绞车只能以不超过0.5m/s的速度运行。
3、双路速度源：控制系统中的实际速度来自变频器和轴编码器两个不同的速度源,参与控制和超速保护的实际速度取自两者的最大值。
4、位置控制:PLC自动产生以行程为自变量的速度给定v(s)，对等速段以后的速度给定实行v(t)与v(s)双重给定，在两者不一致时，以行程给定v(s)为主。
5、试验方式:可以在静态时对系统的一些关键故障进行模拟测试。
6、半自动操作方式:与传统意义上的半自动操作方式不同,是利用司机台上的“速度选择开关”来同时控制绞车的运行速度与工作闸的开闭,特别适用于斜井绞车的运行情况。(二) 、设备组成与说明：
PLC控制系统主要由PLC控制箱(+DS),司机台(+PA)和附件等组成。
1、PLC控制箱(+DS)
主要由两套PLC、供电电源、继电器和接触器、深度信号转换板等组成。
PLC选用的是日本三菱公司的FX2N系列产品,PLC1(-A1)作为主控系统,PLC2 (-A2)作为监控系统。
1),PLC系统
PLC1由基本单元-A10(128MT)，模拟量输入单元-A11(4AD)，模拟量输出单元-A12(4DA)组成；PLC2由基本单元-A20(64MT)，模拟量输入单元-A21(4AD)，模拟量输出单元-A22(4DA)组成。
(1)、PLC基本单元
主要由电源、CPU、锂电池、RS485通讯、数字量输入（其中:X0-X7为高速计数器输入端）、数字量输出(晶体管输出)等部分组成。
A, 电源：额定输入电压:AC100～240V。电压允许范围:AC85～264V。本系统输入的电源电压为AC110V。
B, CPU单元：CPU是PLC的核心，含有编程接口等。绞车的控制程序储存在CPU 内部的RAM存储器中，电源中断后，可由锂电池保持。PLC上有内置的”RUN/STOP”开关，由人工进行操作。
CPU工作方式:
①、“STOP”方式
－不扫描程序
－禁止输出(信号状态为“0”)
－可对PLC 编程或修改程序。
②、“RUN”方式
－循环进行输入刷新、执行程序和输出刷新
面板LED指示灯主要有：
－电源指示(POWER):亮时电源正常
－运行指示(RUN) :亮时PLC运行正常
－电池电压指示(BATT.V) :亮时须在一个月内更换锂电池
－出错指示(PROGE.E) :闪亮时可能程序有错
－I/O点状态指示: 亮时有输入或输出信号
C, 锂电池:在PLC电源故障时，保存程序和程序中所有带停电保持的软元件的内容。
D, RS485通讯:系统中两套PLC通过RS485通讯交换数据。PLC1为主站，由M800-M899，D490-D499发送数据；由M900-M999，D500-D509接收数据。PLC2为分站，由M800-M899，D490-D499接收数据；由M900-M999，D500-D509发送数据。
E,数字量输入
由现场过程来的数字量信号用24VDC电压等级输入。每个输入均采用光电隔离。输入信号状态变化时，PLC上有对应的灯光指示。数字量输入地址采用的是8进制数。PLC输入端子号与程序中表示的输入信号相同。X0-X7可作为高速计数器输入端，能直接接收轴编码器A，B两相脉冲信号，并能根据A，B两相的相位进行增减计数。
F,数字量输出
PLC执行完整个程序后,可将运算结果通过输出端子输出。输出信号状态变化时, PLC上有对应的灯光指示。数字量输出地址也采用的是8进制数。PLC输出端子号与程序中表示的输出信号相同。
2)、模拟量输入单元
模拟量输入单元将现场过程来的模拟量信号（电压或电流信号）采集进来，转化为PLC 内部的数字量，来参与程序控制。对于4AD，外部输入10V，对应PLC内部2000数字量。系统中主要模拟量输入信号有：手动速度给定（8V对应额定速度）；变频器速度（8V对应额定速度）；电机电流（10V对应变频器最大电流）；液压站油压信号。在程序中看到的都是经过规格化的实际物理量。4AD输入电压超过±15V时模块就可能损坏。
(3)、模拟量输出单元
PLC将运算结果（数字量）通过模拟量输出单元转化为模拟量信号（电压或电流信号）。对于4DA，PLC内部2000数字量，对应外部10V输出。系统中主要模拟量输出信号有：变频器速度给定（8V对应额定速度）；变频器速度指示（0-10V）；电机电流指示（0-10V）；液压站油压指示（0-10V）。
2),供电电源
+DS箱内的进线电源来自+VFD1箱,有AC110V和AC24V。AC110V电源直接供给开关电源V1和V2（两开关电源都具有过载和短路保护功能）。
V1 (AC110V/DC5V）给司机台数字深度指示器提供5V电源；
V2（AC110V/DC24V）通过各路断路器分别给PLC1数字量输入输出和模拟量
输入输出模块提供DC24V电源（M1+，M0）；给PLC2数字量输入输出和模拟量输入输出提供DC24V电源（M2+，M0）；给整个控制回路提供DC24V电源
（M+，M-）。AC110V电源还通过断路器Q3供给PLC1基本单元；Q4供给PLC2基本单元。
AC24V电源供给单相整流桥变成直流后，给蓄电池进行浮充，再经过二级管降压后，可作为UPS电源给液压站电磁阀提供DC24V电源。UPS电源可保证液压系统在整个电源断电后，仍能正常进行二级制动。
3),继电器、接触器
PLC控制系统所选用的继电器HH54P-FL，DC24V是一种合资产品。共有4对转换接点，带指示灯和过电压吸收元件；体积小、可靠性高；采用导轨安装、易于更换。在控制系统中主要用作硬软件信号转换，逻辑闭锁和保护等。接触器选用的是西门子3TH系列直流操作交流接触器，主要用在安全电路、液压站控制、油泵控制等回路。
4),深度信号转换板
由于PLC数字量输出单元为漏型输出,而数字深度指示器的输入信号为正电平触发,因而必须在两者之间加深度信号转换板进行电平转换。实际上就是由三极管组成的倒向器。系统中共用了三块即A101-A103。每块上有16路倒向器。
2、司机台(+PA)
司机台主要由主令手柄、制动手柄、转换开关、按(旋)钮、指示仪表、指示灯、数字深度指示器、信号显示屏等组成。对矿用一般型和普通型系统还可配上位机。
1),主令手柄(--B1)
主令手柄是一个独立的机构，是由手柄、高耐磨电位器、和转换开关等组成。前后推动手柄时，可带动电位器的中心头滑动，按照一定的接线可连续的改变电阻值的大小，同时手柄带动转换开关旋转，在不同位置可接通相应的接点。手动开车时手柄通过改变加在电位器上的电压值，给出0-8V的电压信号作为速度给定，还可给出“手柄零位”，“正向”，“反向”接点。
2),制动手柄(--B2)
与主令手柄机构相同,但作为工作闸给定时所要求的转换开关接点接通的位置不同。手动开车时手柄通过改变加在电位器上的电压值，给出0-12V的电压信号加在闸控板的输入端，经闸控板放大后可对工作闸线圈提供相应的驱动信号。制动手柄在零位时，可给出“零位”接点。
3),转换开关
主要有:“制动油泵选择”,“润滑油泵选择”,“过卷旁路”,“水平选择”,“操作方式选择”,“应急方式选择”，“半自动速度给定”等转换开关。
4),按钮、旋钮
主要有:“报警解除”,“事故复位”,“急停”,“运人”和制动油泵和润滑油泵起停等按钮；“检修”和各种试验用旋钮。
5),指示仪表
有“电源电压指示”,“电流指示”,“速度指示”,“工作闸电流指示”,“油压指示”,“电机温度指示”。
6),指示灯
有24个故障指示灯和24个状态指示灯。
7),数字深度指示器
可以对容器的位置进行数码管精指示和发光二级管粗指示。通常以主容器在上井口的停车位置作为系统的基准点(矸石山绞车是以装载站为基准点)，对应数字深度指示器一边的精指示值为0m，粗指示在最上端。主容器在基准点以下时精指示值变为负值，以上时变为正值。精指示值的指示范围为：±1999.99m。数字深度指示器的驱动信号是由PLC高速计数器采集轴编码器的脉冲信号，并在PLC内转换为位置信号，经PLC输出端输出的。精指示值的增加与减少是由编码器输出的A，B两相的相位决定的。
8),信号显示屏
主要显示打点信号，如“2”：快上、“3”：快下、“4”：慢上、“5”：慢下。提升种类信号，如“提物”、“提人”、“检修”。
9),上位机
由上位机组成的监视系统，能以内容丰富、画面鲜明生动的动态形式，实时反映绞车的各种运行状态；能自动生成速度和电流的实时趋势曲线；能逼真的模仿提升容器在轨道上的运行情况；硬软件安全电路，真实的反映了所发生的故障及故障发生的原因、日期和时间。上位机监视系统是通过与PLC控制系统通讯获得数据的。
3、附件:
主要有轴编码器,位置开关等。
1),轴编码器
轴编码器是PLC控制系统中最关健的位置传感器。轴编码器的可靠性直接关系到PLC 控制系统的安全可靠性。
(1),轴编码器选型:不同厂家的轴编码器其电气性能存在一定的差别。从使用的角度来衡量轴编码器的电气性能主要有以下几点：
* 抗干扰能力:在复杂的电气环境中,如在有变频器工作的现场，其输出的脉冲信号的相位和脉冲数都应正常等。
* 精度:在高速旋转过程中,用示波器看到的脉冲波形应清晰整齐,上升沿和下降沿陡度好,并不出现多脉冲或少脉冲现象。
* 灵敏度:在转速急速上升或下降时,轴编码器输出脉冲要能及时跟随变化。
按照以上要求，并经过现场使用比较，选用欧姆龙的轴编码器，能够满足对变频绞车的使用要求。
(2),轴编码器每转脉冲数的确定:轴编码器的脉冲数不宜过高或过低。过高后，就会产生大量的运算数据，占用PLC的程序执行时间。当然，如果所选的脉冲数太低，则电控系统的控制精度也就降低了。通常按照1个脉冲对应0.5cm—1cm选择。
(3),轴编码器的安装位置及安装:
A,安装位置:理想的安装位置是滚筒轴端一个，电机轴端一个。但实际上由于所用机械设备不同，可能存在的安装位置有：滚筒轴端,电机轴端,减速器高速轴端、低速轴端,机械式深度指示器轴端等。不管装在哪个位置，对于现有规格的轴编码器，能基本满足1个脉冲对应0.5cm—1cm即可。现有规格：800P/R；100P/R；30P/R。一般情况下:800P/R可装在滚筒轴端或减速器低速轴端;100P/R可装在机械式深度指示器轴端;30P/R可装在电机轴端或减速器高速轴端
B,安装:轴编码器如果安装不同心，不仅容易损坏,而且给PLC的脉冲信号也可能不准确。绞车上所用的轴编码器大部分都是在现场进行安装的，因而安装的同心度很难保证,所以必须采用软连接。比较理想的软连接是用软的电缆胶皮连接，但轴编码器轴端与连接轴轴端必须绑扎结实，否则容易打滑,造成计数误差。电缆胶皮时间长了易老化，应注意及时更换。C,轴编码器接线:轴编码器的连接电缆,应采用屏蔽电缆,且电缆两端屏蔽层都应该可靠接地。电缆线不允须与主回路电缆一同走线，若能单独穿钢管走线，可靠性更高。对于欧姆龙的轴编码器,其接线为，棕色：电源正；蓝色：电源负；黑色：A相；白色：B相；橘红色：Z相（不用接）；屏蔽线。轴编码器送电前，应检查其电源线是否正确。
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 焦作华飞提升机电控系统 的安全保护 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-5165-11 焦作华飞提升机电控系统的安全保 护 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 矿井提升机承担矿物提升、人员上下、材料运输等重大任务，它是整个矿井的枢纽，矿井提升电控是提升机的控制中心，控制系统的性能直接影响提升效率和安全，它是一个典型而复杂的控制系统。焦作华飞生产提升机电控系统著称，在这里面，可编程序控制器的作用可以说是表现得淋漓尽致，我们以可编程控制器为控制核心，建立安全回路双线制保护系统，在运行过程中有极高的可靠性和安全性。下面就安全保护的实现做简单的介绍： （1)高压断路器联锁保护高压断路器联锁保护为电源馈电柜过负荷和低电压保护的联锁，断路器常开点直接串联于安全回路，电源跳闸时动作于外部安全回路。高压换向柜门闭锁开关及紧急制动保护为防止
基于 PLC 的矿井提升机控制系统设计
2010-2-9 20:25:00 来源：
1 引言目前，我国绝大部分矿井提升机（超过 70% ）采用传统的交流提升机电控系统（tkd-a 为代 表）。tkd 控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经 过多年的发展，tkd-a 系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见， 它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事 故不断发生。采用 plc 技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经 验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。2 总体设计方案基于 plc 技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构如图 1 所示，要由以下 5 部分组成：高压主电路 （包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源）、主控 plc 电路、提升行程检测与显示电路、提 升速度检测、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。
图 1 矿井交流提升机电控系统 框图 工作过程：当井口或井底通过信号通信电路发出开车信号后，开车条件具备。司机将制动手柄向前推 离紧闸位置，主电动机松闸。司机将主令控制器的操作手柄推向正向（或反向）极端位置，主控 plc 通 过程序控制高压换向器首先得电，使高压信号送入主电动机定子绕组，主电动机接入全部转子电阻启 动，然后依次切除 8 段电阻，实现自动加速，最后运行在自然机械特性上。交流提升机运行时，旋转 编码器跟随主电动机转动，输出 2 列 a/b 相脉冲，分别接到主控 plc 的高速计数器 hsc0 的 a/b 相脉冲输 入端，由主控 plc 根据 a/b 脉冲的相位关系，自动确定 hsc0 的加、减计数方式。根据 hsc0 的计数值，就 可以计算出提升行程并显示。同时只根据旋转编码器输出的 a 相脉冲，主控 plc 进行加计数。根据 hsc1 在恒定间隔时间内的计数值，就可以计算出提升速度。 3 硬件设计 3.1 提升机主回路部分设计主回路用于供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和 调节转速。主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动 电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头（1jc～8jc）和装在司机操作台上的 指示电流表和电压表等组成。系统原理图如图 2 所示。
1、把电控箱通上电源，把操作旋钮打到手动位置；点动启动电机，观察电机旋向是否正确。（从风叶方向看为顺时针旋转） 2、弄清手动换向阀的三个位置：（1）拉向压力表端为松绳；（2）中位不通；（3）推向蓄能器端为紧绳。 3、压力调整，手动开动油泵，把手动换向阀手柄打在中间位置，把两个溢流阀的手柄都松开，手动按下电磁阀按钮通电，把手动换向阀打到张紧位置，缓慢调整系统溢流阀（在阀块上面），观察压力表指示针（黑色针），超过压力上限（红色针）一个格为宜，停止油泵后再重新启动油泵，缓慢调节工作压力溢流阀（侧面），等压力超过上限一格后停止，把两个溢流阀的调节螺栓锁紧，手动调整完成，把控制箱的操作旋钮打到自动位置启动完成即可。正常工作时，手动阀手柄必须打到张紧位置。 4、液压油缸的活塞杆伸出600～1000mm即可，不能太长，也不能太短，油压压力在9～12MPa之间，也可根据现场情况确定：（1）回柱绞车不能将油缸完全拉出，也不要让油缸完全缩回去；（2）皮带带载运行时不打滑即可。 5、收带时操作，机架托辊拆完后，皮带机开动，移动机尾，回柱绞车紧绳，紧绳时注意观察、听绞车电机是否有异响。如皮带机不开动，先移动机尾，让皮带完全松开，再紧拉紧绞车，预紧完成后再开动皮带机，开动回柱绞车，完成张紧。
提升机保护探讨 交流提升机可编程电控系统保护装置设置标准探讨 矿井提升电控系统是一个典型而复杂的控制和系统。在这里面，可编程序控制器的作用可以说是表现得淋漓尽致，当前，焦作华飞、中矿传动、洛阳矿机、天津民意等生产提升机电迭系统为著称的厂家无不以可编程控制器为控制核心。笔者曾多次跟随集团公司外出检查，常听说因可编程电控系统保护装置问题出现这样或那样的问题，甚至发生了提升事故，可以说，提升机可编程电控系统保护装置设置因厂家而异，有很大的随意性，国家也无相关的标准设计规范。因此，笔者说交流提升机可编程电控保护装置的设置作以下控讨。 1.交流提升机可编程电控系统的组成原则 按照原煤炭部西安会议精神要求，利用可编程控制器为控制核心的提升机电控系统应设置为双线制。笔者认为，电控系统具备两台可编程控制器不能就单纯地称双线制，提升机可编程电控系统应符合以下组成原则： （1） 组成双线制的两部可编程序控制器应相互补充、互相独立、互为备用。即正常时两台可编程器并列运行，其中一台可编程控制器故障时，另一部可编程控制器能够独立运行，完成提升任务。两台可编程控制器各有一套输出接口，能够相互切换。但是，两台可编程控制器有两套安全回路接点串联，单台运行时，另一台的安全回路自
隔爆兼本安型全数字矿井提升机 变频调速电控系统 技术培训 一、目录 ?系统概述 ?系统组成 ?变频调速系统 ?PLC控制系统 ?提升信号系统 一、系统概述 1 ,变频绞车 煤矿井下斜井绞车，以前主要是以交流异步电机转子串电阻调速绞车 (电气拖动）,液压绞车(液压拖动)等几种方式为主，但这些设备在安全可 靠性、调速、节能、操作、维护等方面都不同程度的存在缺陷。 串电阻调速主要缺陷有: 1),属于有级调速, 开环运行,因而调速精度低,特别是在出现负力提升 时,要由司机判断速度来人为投入低频或动力制动装置,因而很不安全。 2),转子串入附加电阻后，电机机械特性很软，低速运行时负载稍有变 化转速波动很大。 3),电机低速运行时效率很低，电动机电磁功率中的转差功率全部转化 为转子回路中的铜耗以发热的形式消耗掉，浪费了大量的电能。 4),由于电机转子回路串有大量金属电阻,在运行中电阻散发出大量热 量，造成电阻箱变形失爆。 5),安装大量的金属电阻,大大增加了电控峒室的面积,也大大增加了峒 室的开拓费用。 液压绞车在一定程度上解决了串电阻调速的缺点,但是在使用过程中,发现液压绞车易漏油,噪声大,传动效率低,维修工作量大,液压马达故障率高等问题,这些问题都造成系统后期的运行费用很高,因而液压绞车并不是煤矿安全生产的最佳产品。 防爆变频绞车的问世,使矿井提升机的装备水平发生了质的变化。目前变频绞车已成为市场的主导产品，其主要特点如下： 1),结构紧凑、体积小、移动方便、用于矿山井下可节省大量开拓费用。 2),安全防爆,适用于煤矿井下等含有煤尘，瓦斯或其它易燃易爆气体的场所。 3),变频绞车是以全数字变频调速为基础,以矢量控制技术为核心，使异步电机的调速性能可以与直流电机相媲美。表现在低频转矩大、调速平滑、调速围广、精度高、节能明显等。 4),采用双PLC控制系统,使斜井绞车的控制性能和安全性能更加完善。 5),操作简单、运行安全稳定、故障率低、基本免维护 2 ,用途及适用围 变频绞车电控系统,适用于交流异步电动机(绕线型或鼠笼型)驱动的单滚筒或双滚筒缠绕式绞车。既可以与新安装的绞车配套使用,也适合于对老绞车电控系统的技术改造。 变频绞车电控设备适用于以下场所： 1),海拔高度不超过1000米,如超过这个海拔高度,元器件在功率、容量方面应按海拔高度的增加,适当降容使用。
矿井提升机电控系统原理设计 摘要 我国矿井提升机大多是采用交流异步电机拖动，其电气控制系统采用转子串、切电阻调速，由继电器-接触器构成逻辑控制装置。本文以安全、可靠、高效、经济为出发点，以可靠性原则为依据，对矿井交流提升机电控系统进行研究设计，由可编程控制器(PLC)代替继电器-接触器构成的逻辑控制装置。其中简单介绍了国内外矿井提升机发展概况，提升机机械结构、工作原理，分析了其技术经济性。对于PLC的控制原理及应用做了一般性的介绍。详述了提升机电控系统和调速原理，如：测速部分和保护部分。本文以TKD-NT 单绳缠绕式矿井提升机为例，提出了研究设计方案，并且在实践中成功实施。PLC电控系统实现了对提升过程的程序控制，精度高；实现了速度、电流以及矢量的数字交换等，对提升机进行闭环调节；实现行程、速度等重要参数及提升状态的监视；实现无触点控制，寿命长，可靠性大大提高，具有良好的控制监视系统；实现了显示、记录等有关数据的全部自动化。 关键词：矿井交流提升机，PLC，调速，电控技术研究
THE DESIGN OF ELECTRIC CONTROL SYSTEM BASED ON MINE ELEVATOR ABSTRACT In China, mine elevator whose electric control system uses speed regulation by means of stringing and slicing the rotor resistance, and it constitutes the logic control device by the relay and contactor adopting the means of the drive of AC asynchronous motor in most cases. This paper which studies and designs the electric control system of AC mine elevator, adopting PLC which takes the place of the logic control device constituted by the relay and contactor takes the security, reliability, high efficiency, economy as a starting point, and takes the reliability principle as the basis. There into, this paper gives a brief introduction on the development of mine elevator in home and abroad, its framework and theory, while doing some economic study. Then, it introduces the theory and application of PLC simply. On the side, it goes into particulars about electric control system, for example, speed measurement and safeguard. This paper sets TKD-NT elevator for an example, proposes the research and design plan which puts in practice successfully. The electric control system based on PLC has carried out the procedure control of hoist process and high accuracy, closed-cycle control of mine elevator through speed, electric current as well as digital switching of vector and so on, the monitor of important parameters such as the distance of travel, speed, the state of hoist. In addition, the system also has carried out contact less control, long life-span, reliability greatly improved, good control supervisory system and completely automation of relevant data’s demonstration, recording and so on. KEY WORDS: AC mine elevator, PLC, speed regulation, electric control
毕业设计（论文） 题目：矿井提升机设计 姓名：饶祖文 2015年9月20日
摘要 毕业设计是培训学生综合运用本专业所学的理论和专业知识，用来分析和解决实际问题的能力的重要教学环节，对三年所学知识的复习与巩固。同样，也促使了同学们之间的相互探讨，相互学习。因此，我们必须认真、谨慎、塌实、一步一步的完成设计，给我们三年的学习生涯画上一个圆满的句号。 毕业设计是一个重要的教学环节，通过毕业实习使我们了解到一些实际与理论之间的差异。通过毕业设计，不仅可以巩固专业知识为以后的工作打下坚实的基础，而且还可以培养和熟练地使用资料、运用工具书的能力，在各位老师及有关技术人员的指导下锻炼自己独立思考、分析、解决问题的能力，把我们所学的课本知识与实践相结合起来，起到温故而知新的作用。在毕业设计过程中，我们要较系统地了解矿井提升设计中的每一个环节，包括从总体设计原则。本次设计综合三年所学的专业课程，以《设计任务书》的指导思想为中心，参照有关资料，有计划、有头绪、有逻辑地把这次设计搞好！ 由于时间仓促，再加上所学知识有限，设计中，难免出现错误或不当之处，恳请各位教师给予一定的批评和建议，我表示非常感激，并诚恳地接受，以便将来在不断的商讨和探索中，有更好的改进，以便在今后的人生道路上，不断完善。
目录 第1章绪论 (1) 1.1国内外提升机的研究状况 (1) 1.2课题研究的目的和意义 (4) 1.3本论文承担的任务 (8) 1.4小结 (10) 第2章矿井提升机的组成及分类 (11) 2.1科技名词定义 (11) 2.2矿井提升机的组成 (11) 2.3矿井提升机的分类 (11) 第3章矿井提升机的制动装置与安全装置 (13) 3.1矿井提升机的制动装置 (13) 3.1.1制动装置的组成及种类 (13) 3.1.2制动装置的作用 (13) 3.1.3《煤矿安全规程》对制动力矩的规定 (13) 3.1.4制动装置的有关规定 (14) 3.2矿井提升机的安全保护装置 (14) 3.2.1提升机机房的管理 (15) 3.2.2设备电气火灾的预防措施 (14) 3.2.3提升机机房的保安措施 (16) 3.2.4井下提升机电控制室对风量和温度的具体要求 (16) 3.2.5斜井（巷）提升，常用的跑车防护装置及设施类型 (16) 第4章提升机调速控制系统硬件实现 (17) 4.1引言 (17) 4.2提升机电控系统总体结构 (17) 4.3提升机电控制系统变频器的选择 (18) 4.4变频控制部分设计 (19) 4.4.1变频调速主系统设计 (19) 4.4.2变频器外电路设计 (21) 4.5PLC 控制部分设计 (25) 4.5.1基本控制功能 (25) 4.5.2位置检测电路 (28) 4.6硬件调速控制系统保护措施 (29) 4.6.1调速控制系统抗干扰处理 (30) 4.7小结 (33) 第5章提升机调速控制系统软件实现 (31)
提升机电控系统 一、提升机控制系统组成 本系统装置适用于煤矿等行业的提升机控制。对现在沿用的TKD系统进行技术改造或控制设备更新尤为适用。 （1）使用范围 ①环境温度-5℃－+40℃ ②相对湿度不超过90％（+20℃） ③其周围环境空气中没有导电尘埃和绝缘材料的气体和微粒，无爆炸性气体和煤尘； ④没有剧烈振动、冲击的场所 ⑤没有高温、结霜、雨淋的场所 二、矿井提升机控制系统的功能 （1）手动和半自动功能 系统有手动和半自动两种运行功能，在半自动状态下，提升机的启动由主令手动给定速度，等运行到变坡点后通过司机按半自动运行按钮实现半自动运行，半自动运行时等速、减速及停车按预先设定的速度图运行；在手动状态下，提升机在操作司机的控制下运行。 （2）半自动验绳、半自动检修运行功能、应急开车方式 验绳时提升机的速度由PLC数字输出给变频器一个恒速(0.37m/s)运行命令，设备的起停和方向由司机操纵主令手柄控制。 半自动检修运行时，提升机的速度由PLC数字输出给变频器一个恒速(0.37m/s)运行命令，设备的起停和方向由司机操纵主令手柄控制。 应急开车只用在有一套PLC系统发生故障时运行。此时系统完全由一台PLC控制且各种保护具备，绞车能在限定的速度(0.37m/s)下由司机手动完成本次提升。 （3）测速及容器位置指示 安装在提升机上的两个轴编码器输出的数字脉冲与主电动机的转速成正比，一个用于提升机速度和行程的显示，另一个用于速度保护，两个轴编码器相互监测，如果一个失效，将切换到另一个进行提升机速度和行程的显示和速度保护。 （4）保护及联锁功能 ①首次上电或故障时安全继电器断电后，只有提升机在主令零位紧闸位才能再次接通安全继电器，当有故障时安全继电器断电后，配合液压站安全阀使提升机实现一级或二级制动；，工作闸继电器及制动油泵等控制回路断电，使制动油压降为零。 ②任何情况下，只有提升机在主令零位紧闸位才能接收到开车信号，只有当司机接到开车信号后，才能起动提升机使其运行。 ③当提升过程中发生润滑油压力过高、过低，润滑油温高、液压站油温高时、上位机和操作台上均有相应的一次提升故障信息显示，点亮相应信号灯，告知司机可以完成本次提升工作。当故障解除后才允许司机进行下一次提升工作。 ④当提升机因发生故障在中途停车，工控机上有相应的故障信息显示，排除故障后允许司机选择方向开车。 ⑤全矿停电时，由PLC保证提升机能实现二级制动，并作好提升机的后备保护。
矿用提升机电控装置通用安全要求 （试行） 1 产品名称型号 名称：提升机电控装置 型号：ZTK□ Z－装置类，T－提升，K－电控、□－产品设计序号，如（A）、（B）等。 2 主要技术指标 应包括以下技术指标： 电控箱额定输入电流、额定输入电压； 3 基本组成 矿用提升机电控装置一般由矿用可编程控制箱、操作台、显示屏、速度传感器、行程开关、压力传感器等组成。产品企业标准中应列出各组成部件的名称、型号。 4 主要安全技术要求 4.1 基本要求 4.1.1 装置的控制核心应包含两套PLC系统和两套测速装置。其中一套PLC系统及测速装置用来完成提升机的主控功能，另一套用来完成提升机的监控功能。两套PLC系统通过实时数据交换，完成相互监控。两套PLC的开关量输入端口不少于38个。开关量输出端口应根据矿用操作台显示方式的不同分别加以规定，但不应少于20个。模拟量输入通道数不少于5路，模拟量输出通道数不少于5路。 4.1.2 装置中的“安全回路”应采用硬软件冗余设计和“双线制”设计。硬软件“安全回路”应相互闭锁，同时动作。重大故障如过卷、超速、限速、减速等应采用多
4.1.3 装置除应具备正常操作功能外，还应具备检修控制方式。装置应能对提升机安全保护功能进行模拟测试。 4.1.4 装置应能具备提升机的行程监控（行程保护、位置控制）和速度监控（速度保护和速度控制）功能。应具备测速装置之间的相互监控。 4.1.5 装置应具备《煤矿安全规程》规定提升机系统必须具备的各种保护功能。 4.1.6 装置应能对调速系统实行速度控制与故障监控。 4.1.7 装置应能实现与提升机信号系统之间的相互闭锁。 4.1.8 装置应能满足提升机制动系统中工作闸与安全闸的控制与保护要求。 4.1.9 装置应具备直接对提升机辅助设备如制动油泵、润滑油泵、主电机风机等的控制功能，同时宜具有对这些设备的供电、保护功能。 4.1.10 装置应具备与前级馈电开关的闭锁功能。 4.1.11 装置应具有完备的显示功能。如对提升机的行程、速度、电机电流、电机温度、工作闸电流、制动油压及各种故障与运行状态进行显示，还应具有故障记忆功能及提升机速度、电流趋势图显示功能。 4.2 电气联锁 产品标准中应保证产品能全面地保护提升机安全运行。 4.2.1 手柄零位与安全回路联锁：只有制动手柄和主令手柄都在零位时，安全回路才能复位； 4.2.2 允许开车信号与提升机开车回路联锁：不发“允许开车”信号，提升机不能启动； 4.2.3 信号系统紧急停车与安全回路联锁：信号系统按下紧急停车按钮后，提升机应实施安全制动； 4.2.4 液压站故障与提升机开车回路联锁：液压站出现过温等故障时，应有报警显示，完成本次提升后，自动锁定； 4.2.5 润滑站故障与提升机开车回路联锁：润滑站过压、欠压或过温时，应有报警显示，完成本次提升后，自动锁定； 4.2.6 主电机等设备过温时，应有报警显示，完成本次提升后，自动锁定； 4.2.7 制动闸间隙超标时，应有声光报警显示,完成本次提升后，自动锁定；4.2.8 过卷方向与开车方向闭锁：提升容器过卷时，提升机只能向过卷的反方向
学士学位论文 矿井提升机直流电控系统设计 作者姓名：董佩 导师姓名：张开如 专业名称：自动化 所在学院：信息与电气工程学院 山东科技大学 2009年6月
摘要 矿井直流提升机电控系统由直流电动机、卷筒、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操作系统等组成。与传统提升机电控系统相比，该系统具有单机容量大、体积小、重量轻、起动平滑性好、调速范围宽、精度高和安全可靠性高等优点。本文主要介绍该系统的硬件电路设计、保护电路的设计和系统的工作原理。 根据课题的设计要求，本系统从主电路结构的选择和计算、控制方案的选择、保护电路的设计和系统的动静态特性的分析计算等方面出发，进行矿井直流提升机电控系统的设计。该系统能完成对矿井直流提升机的起动、加速运行、匀速运行、减速运行和回馈制动的控制，并且可以实现提升机的四象限运行。 关键词：提升机电控系统磁场可逆逻辑无环流
ABSTRACT The mine DC hoist electric control system consists of the DC motor, drum, brake system, in-depth instruction systems, gun systems and operating systems and so on. With the traditional mechanical and electrical control system upgrade; this system has a single large capacity, small size, light weight, a good smooth start-up feature, high precision and high security and reliability. This paper describes hardware circuit design, protection circuit design and the working principle of the system. In accordance with the design requirements of the subject, the design of the mine DC hoist electric control system is from the choice and calculation of the main circuit of the system, the choice of the control program, the design of the protection system and system analysis and calculation of static and dynamic characteristics. The system is able to complete the start, the running of speed up, uniform running, deceleration running and feedback control, furthermore it can run in the four quadrants. Key words：Hoist The electric control system Reversible magnetic field The logic of non-circulation
某煤矿变频提升电控系统改造方案 一、引言 湖南某煤矿4 矿提升机系统现有主井提升电控系统均为交流绕线式电机转子串电阻调速控制系统。这种系统属于有级调速，低速转矩小，转差功率大，启动电流和换档电流冲击大，中高速运行振动大，制动不安全不可靠，对再生能量处理不力，低速运行到终点时易出现“过卷”现象，故障率高，运行效率低等缺点，矿用生产是24 小时连续作业，即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。集团公司领导下决心对该提升机电控系统进行改造。 因此该煤矿提升机系统拟对原有提升控制系统进行变频改造，改造后的系统采用变频调速控制，针对此低压变频改造工程，武汉市通益电气有限公司通过对生产工艺流程、现场使用条件的充分调研和反复研讨、论证，认为采用武汉市通益电气有限公司生产的 TYCHON系列高压变频器完 全能满足要求，制定出如下技术方案，此方案具有以下特点： 优良的调速性能，可完全满足生产工艺要求； 良好的节能效果，可提高系统运行效率； 实现电机软启动，减小启动冲击，降低维护费用，延长设备使用寿命； 系统安全、可靠，确保负载连续运行； 控制方便、灵活，自动化水平高，可以灵活的扩充上位机，方便实现DCS空制； 纤小的设备体积，可以有效的缩小设备占地面积，便于集中控制。 二、对高压变频器的要求由于提升类负载对变频器有着不少特殊的要求，所以一般 普通变频器不可能直接用到提升机上。提升机对变频器要求有以下主要特点： （1）要求可靠性高； （2）要求能实现四象限运行，解决能量回馈； （3）要求有完善的数字控制功能； （4）技术指标要求高（例如启动转矩 2 倍以上，150%额定电流以下连续运行，200%额定电流 一分钟保护）； （5）要求适应恶劣的使用环境； （6）要求标准的数字通信接口； （7）运行速度曲线成S形，加减速平滑。 三、原矿山提升机调速系统简介该煤矿4矿提升机系统现有主井提升电控系统均为 交流绕线式电机转子串电阻调速控制系统。 设备存在的问题突出表现在： （1）串联电阻调速，其调速呈跳跃状有级调速，使得减速机齿轮，天轮，矿车与轨道之间，在加减速运行阶段均受到冲击力的作用，使设备易损坏，钢丝绳易疲劳，导致维修量大，检修费用增加。如2007 年年终检修中发现：一矿地面绞车减速箱三档低速齿因受巨大冲击力矩使齿轮崩裂；四矿地面绞车减速箱一档高速齿轮轴齿尖崩裂；仅此两项维修材料费用高达45 万元。 （2）串联电阻调速，使得矿车起动，调速，减速或长时间开慢车时，大部分电能白白消耗在电阻器上；当电动机在电压下降时，力矩下降，转差率增大，如发生斜井掉道时，绞车难以启动，易发生溜车事故，如处理不当极易发生人身伤亡事故。 (3)能耗高，低速时机械特性软。因为转速的降低是通过转子外接电阻消耗能量来实现的，并且转速越低，机械特性越软，消耗在电阻中的能量比例越大。
矿用提升机电控装置通用安全要求 1 产品名称型号 名称：提升机电控装置 型号：ZTK□ Z－装置类，T－提升，K－电控，□--传动系统：直流（Z）、变频（P）、交流（J）。 2 主要技术指标 应包括以下技术指标： 电控装置额定输入电流、额定输入电压；适应电机功率等。 3 适用范围及基本组成 矿用提升机电控装置适用于非防爆要求的煤矿、金属和非金属矿山场所中单绳缠绕式和多绳摩擦式矿用提升机。 矿用提升机电控装置一般由传动装置、操作台、显示屏、速度传感器、行程开关、压力传感器等组成。产品企业标准中应列出各组成部件的名称、型号。 （因为有的厂家可编程不单独装箱，可编程控制箱不做硬性规定） 4 主要安全技术要求 4.1 基本要求 4.1.1 装置的控制核心应包含两套PLC系统和两套测速装置。其中一套PLC系统及测速装置用来完成提升机的主控功能，另一套用来完成提升机的监控功能。两套PLC系统通过实时数据交换，完成相互监控。两套PLC的开关量输入端口不少于38个。开关量输出端口应根据矿用操作台显示方式的不同分别加以规定，
但不应少于20个。模拟量输入通道数不少于5路，模拟量输出通道数不少于5路。 4.1.2 装置中的“安全回路”应采用硬软件冗余设计和“双线制”设计。硬软件“安全回路”应相互闭锁，同时动作。重大故障如过卷、超速、限速、减速等应采用多重保护，并具有失电断开特性。 4.1.3 装置除应具备正常操作功能外，还应具备检修控制方式。装置应能对提升机安全保护功能进行模拟测试。 4.1.4 装置应能具备提升机的行程监控（行程保护、位置控制）和速度监控（速度保护和速度控制）功能。应具备测速装置之间的相互监控。 4.1.5 装置应具备《煤矿安全规程》规定提升机系统必须具备的各种保护功能。 4.1.6 装置应能对调速系统实行速度控制与故障监控。 4.1.7 装置应能实现与提升机信号系统之间的相互闭锁。 4.1.8 装置应能满足提升机制动系统中工作闸与安全闸的控制与保护要求。 4.1.9 装置应具备直接对提升机辅助设备如制动油泵、润滑油泵、主电机风机等的控制功能，同时宜具有对这些设备的供电、保护功能。 4.1.10 装置应具备与前级馈电开关的闭锁功能（失压保护）。 4.1.11 装置应具有完备的显示功能。如对提升机的行程、速度、电机电流、电机温度、工作闸电流、供电电源电压、制动油压及各种故障与运行状态进行显示，还应具有故障记忆功能及提升机速度、工作闸电流、电流趋势图显示等功能。 4.2 电气联锁 产品标准中应保证产品能全面地保护提升机安全运行。 4.2.1 手柄零位与安全回路联锁：只有制动手柄和主令手柄都在零位时，安全回
矿井提升机的现状及发展 矿井提升机是煤矿、有色金属矿中的重要运输设备，是“四大运转设备”之一。矿井提升系统具有环节多、控制复杂、运行速度快、惯性质量大、运行特性复杂的特点，且工作状况经常交替转换。虽然矿井提升系统本身有一些安全保护措施，但是由于现场使用环境条件恶劣，造成了各种机械零件和电气元件的功能失效，以及操作者的人为过失和对行程监测研究的局限性，使得现有保护未能达到预期的效果，致使提升系统的事故至今仍未能消除。一旦提升机的行程失去控制，没有按照给定速度曲线运行，就会发生提升机超速、过卷事故，造成楔形罐道、箕斗的损坏，影响矿井正常生产，甚至造成重大人员伤亡，给煤矿生产带来极大的经济损失。 提升机电气控制系统在很大程度上决定了提升机能否实现平稳、安全、可靠地起制动运行，避免了严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。所以，提升机电气控制系统的研究一直是社会各届人士共同关注的一个重大课题。随着矿井提升系统自动化，改善提升机的性能，以及提高提升设备的提升能力等的要求，对电气传动方式提出了更高的要求。对矿井提升机电气传动系统的要求是：有良好的调速性能，调速精度高，四象限运行，能快速进行正、反转运行，动态响应速度快，有准确的制动和定位功能，可靠性要求高等。 而随着科学技术的进步和矿井生产现代化要求的不断提高，人们对提升机工作特性的认识进一步深化，提升设备及拖动控制系统也逐步趋于完善，各种新技术、新工艺逐步应用于矿井提升设备中。特别是模拟技术、微电子技术、微电脑技术在提升机控制中的应用已成为必然的发展方向。 目前国内提升机电气传动系统现状：对于大型矿井提升机，主要采用晶闸管变流器—直流电动机传动控制系统和同步电动机矢量控制交一交变频传动控制系统。这两种系统大都采用数字控制方式实现控制系统的高自动化运行，效率高，有准确的制动和定位功能，运行可靠性高，但造价昂贵，中小矿井难以承受。 对于中、小型提升机，则多采用交流绕线式电动机转子切换电阻调速的交流电气传动系统，即TKD电控系统。这种电气传动系统设备简单，但属于有级调速，提升机在减速和爬行阶段的速度控制性能较差，特别在负载变动时很难实现恒加
本科生毕业设计（论文） 题目：矿井提升机电控制系统设计 学生姓名： 系别： 专业年级： 指导教师： 2011年 6 月 20 日
摘要 煤矿矿井提升机是煤矿的重要设备，随着计算机和PLC技术的不断进步，采用先进的控制技术来改造传统矿山行业的传统控制系统，从而使矿井提升机的控制性能得到很大的改善，其控制系统的技术性能和可靠性直接影响煤矿的安全生产。本文采用PLC技术对TKD-A电控系统进行改造，保持原操作方式、按钮、开关、主令控制器作用不变，使用户使用方便，不需要适应期。同时可以利用PLC的高速计数功能、信号显示功能等来增加一些新的控制功能，系统安全性也将大大提高，运行更加平稳、准确。改造后的系统能够满足矿山生产的苛刻要求，而且投资相对较少，性价比较高，具有很强的实用价值。 关键词：矿井提升机；PLC；电控系统
ABSTRACT Mine hoist is a important equipment in mining operation，with the development of computer science and PLC technology，advanced electronic controlling technology has been applied in control system upgrading .The technical performance and reliability of the mine hoist control system directly relate to the mine production safety.The paper presents a innovative design，which integrates the PLC technology into the TKD-A system while keeps its original operation mode，buttons，switches and master controller.This will be convenient for user's operation and utilize PLC high speed counting function and signal indication function.The new design will greatly improve the system safety.The modified TKD-A system can run in a more stable and accurate condition and meet strict requirements of practical mine production.Extra investment of the new system is comparatively small.Therefore，it is a kinds of cost effective design，which deserve to be generalized. Key words: Shaft hoist ；PLC ；Electrically controlled system
提升机电气控制十大安全保护 矿井提升PLC可编程电控系统是一个典型而复杂的控制和系统。目前，北京企宜同创、洛阳源创、中信自动化、天津深蓝等生产提升PLC电控系统厂家，在集团内部矿山采用。笔者通过参加集团公司检查，发现提升机PLC电控系统保护装置的设置因厂家不同而存在差异，有很大的随意性，国家无相关的标准设计规范。 1.提升机PLC可编程电控系统的组成原则 利用PLC可编程控制器为控制核心的提升机电控系统应设置为双线制。笔者认为，电控系统具备两台可编程控制器不能就单纯地称双线制，提升机可编程电控系统应符合以下组成原则： （1）组成双线制的两部可编程序控制器应相互补充、互相独立、互为备用。即正常时两台可编程器并列运行，其中一台可编程控制器故障时，另一部可编程控制器能够独立运行，完成提升任务。两台可编程控制器各有一套输出接口，能够相互切换。但是，两台可编程控制器有两套安全回路接点串联，单台运行时，另一台的安全回路自动屏蔽。现在，国内提升机电控均不能满足此种要求： （2）双线制的两台可编程控制器不应有过多的共享数据。对于一台可编程控制器故障后，通过简单外部设置应能够屏蔽数据，同时，可以屏蔽通信协议。对于利用可编程控制器组成局域岗的电控系统，通信协议还可重新自动设置。 （3）可编程控制器的最大优点就是利用计算机技术取代了模拟量和时间继电器减少了调试环节，增加了控制的灵活性，减少了现场布线。但是，对于一个些外部开关器什形成的保护接点不应接入可编程控制器，而应直接接入实际控制回路。无需调节的接点经过可编程控制器“二传手”控制，往往会发生不必要的事故。为增强显示功能，外部开关器件可提供多对接点，其中一对接点输入至可编程控制器。 2《煤矿安全规程》（2001版）要求的九大保护装置 （1）防止过卷装置 防止过卷装置应设置为四线制，即可编程电控系统主控机、监控制分别由各自获得的脉冲行程计算出一个过卷保护点，输出串接于内部安全回路；同时井架和深度指示器又各自形成两套实际过卷装置，其接点直接串接于外部安全回路中。大部分矿井都将实际过卷接点输入至可编程控制器，然后返回控制，笔者认为不可取，原则上，四线制过卷保护装置过卷数据应以到位点为累加数据基础点，不应全行程进行累加。受深度指示器螺杆传动误差影
基于PLC的矿井提升机控制系统设计
基于PLC的矿井提升机控制系统设计 2010-2-9 20:25:00 来源： 1 引言目前，我国绝大部分矿井提升机（超过70% ）采用传统的交流提升机电控系统（tkd-a 为代表）。tkd控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经过多年的发展，tkd-a系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见，它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事故不断发生。采用plc技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。 2 总体设计方案基于plc技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构如图1所示，要由以下5部分组成：高压主电路（包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源）、主控plc电路、提升行程检测与显示电路、提升速度检测、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。 图1 矿井交流提升机 电控系统框图 工作过程：当井口或井底通过信号通信电路发出开车信号后，开车条件具备。司机将制动手柄向前推离紧闸位置，主电动机松闸。司机将主令控制器的操作手柄推向正向（或反向）极端位置，主控plc通过程序控制高压换向器首先得电，使高压信号送入主电动机定子绕组，主电动机接入全部转子电阻启动，然后依次切除8段电阻，实现自动加速，最后运行在自然机械特性上。交流提升机运行时，旋转编码器跟随主电动机转动，输出2列a/b相脉冲，分别接到主控plc的高速计数器hsc0的a/b相脉冲输入端，由主控plc根据a/b脉冲的相位关系，自动确定hsc0的加、减计数方式。根据hsc0的计数值，就可以计算出提升行程并显示。同时只根据旋转编码器输出的a相脉冲，主控plc进行加计数。根据hsc1在恒定间隔时间内的计数值，就可以计算出提升速度。 3 硬件设计 3.1 提升机主回路部分设计主回路用于供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和调节转速。主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头（1jc～8jc）和装在司机操作台上的指示电流表和电压表等组成。系统原理图如图2所示。
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 焦作华飞提升机电控系统的安全 保护(最新版)
焦作华飞提升机电控系统的安全保护(最新 版) 导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 矿井提升机承担矿物提升、人员上下、材料运输等重大任务，它是整个矿井的枢纽，矿井提升电控是提升机的控制中心，控制系统的性能直接影响提升效率和安全，它是一个典型而复杂的控制系统。焦作华飞生产提升机电控系统著称，在这里面，可编程序控制器的作用可以说是表现得淋漓尽致，我们以可编程控制器为控制核心，建立安全回路双线制保护系统，在运行过程中有极高的可靠性和安全性。下面就安全保护的实现做简单的介绍： （1)高压断路器联锁保护高压断路器联锁保护为电源馈电柜过负荷和低电压保护的联锁，断路器常开点直接串联于安全回路，电源跳闸时动作于外部安全回路。高压换向柜门闭锁开关及紧急制动保护为防止工作人员误操作和特殊状况下司机采取紧急措施，高压换向柜门闭锁开关常开点和脚踏紧急制动开关常闭点串接于高压断路器失压回路，高压断路器跳闸后动作于外部安全回路。