提升機(jī)TKD電控系統(tǒng)PLC升級改造

1、提升機(jī)TKD電控系統(tǒng)PLC升級改造方 案 一概 述：礦井提升機(jī)擔(dān)負(fù)著礦井地面和井下運(yùn)送物料、人員、設(shè)備等重要工作，工作正常與否直接關(guān)系到人員生命、財(cái)產(chǎn)平安和礦井正常生產(chǎn)。老式TKD系統(tǒng)采用電磁繼電器組成的邏輯控制，直流測速發(fā)電機(jī)檢測速度，機(jī)械牌坊式路表表達(dá)提升長度。實(shí)踐證明這套系統(tǒng)存在著故障率高、可靠性低、查找故障難的嚴(yán)重缺陷。近年來開展起來的采用PLC、軸編碼器等先進(jìn)數(shù)字化技術(shù)對老式電控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)升級改造取得了很大成功，提高了系統(tǒng)可靠性，減少了機(jī)電事故的發(fā)生。本技術(shù)用于老式、2.0米、3.0米等礦井提升機(jī)TKD電控PLC升級改造，本錢低，效果較好，極大地提高了礦井提升機(jī)的平安可靠性。一、

2、主回路： 定子主回路和轉(zhuǎn)子回路仍然采用原有主回路不變，或改用真空接觸器，取消原有繼電器盤面和磁放大器盤面。如果原動力制動柜有010v或020mA控制端子及速度反應(yīng)端子，可以保存。二、 控制系統(tǒng)：1、 采用功能強(qiáng)大、可靠性極高的西門子S7200PLC作為系統(tǒng)控制核心，用高品質(zhì)的軸編碼器等傳感器檢測速度、長度、位置。2、 動力制動實(shí)現(xiàn)數(shù)字化閉環(huán)控制。3、 具有減速點(diǎn)自動減速，到位自動停車，等速超速，減速段超速，過卷，路表失效，編碼器失效、失壓、過載等各種平安保護(hù)。其中嵌入式后備保護(hù)裝置的減速點(diǎn)自動減速，等速超速，減速段超速，過卷保護(hù)具有完全獨(dú)立的一套專用智能儀表后備保護(hù)體統(tǒng)。4、 操作臺安裝有10

3、寸15寸彩色觸摸屏，動態(tài)顯示絞車點(diǎn)位信號、運(yùn)行速度圖、即時(shí)速度、長度和各相關(guān)設(shè)備狀態(tài)等。5、 觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，方便對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如提升長度、減速段長度、減速點(diǎn)位置等。6、 觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)故障即時(shí)報(bào)警，故障歷史紀(jì)錄，方便事故回查。7、 如果將礦井監(jiān)控系統(tǒng)與之聯(lián)網(wǎng)，還可以在屏幕上實(shí)現(xiàn)井上下甩車場實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測，更好的保證行車平安。三、控制系統(tǒng)方框圖如下： 礦井提升機(jī)交流電機(jī)轉(zhuǎn)子直流全數(shù)字控制系統(tǒng)方 案 二概 述：1、 主回路中，將交流電機(jī)轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行三相橋式整流后，串聯(lián)一定數(shù)量的電阻，用直流接觸器進(jìn)行切換，以實(shí)現(xiàn)啟動和調(diào)速即轉(zhuǎn)子直流控制。2、 控制回路中，采用PLC實(shí)現(xiàn)全數(shù)字邏輯控制和

4、動力制動數(shù)字化控制。軸編碼器精確檢測速度和位置，高壓系統(tǒng)真空化，專用數(shù)字智能儀表實(shí)現(xiàn)絞車雙線保護(hù)，操作臺上彩色觸摸屏用組態(tài)畫面實(shí)現(xiàn)智能顯示、故障報(bào)警。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。一、 系統(tǒng)主回路原理圖：二、控制系統(tǒng)方框圖：三、系統(tǒng)特點(diǎn)：1、 整個(gè)低壓控制系統(tǒng)只有一面1000×1000×2200柜體和一個(gè)操縱臺同時(shí)提供柜體和操縱臺之間的控制電纜，安裝時(shí)只需要對號入座，系統(tǒng)簡單、可靠、根本免維護(hù)。2、 主回路切換電阻的直流接觸器有磁吹弧裝置，其使用壽命與真空接觸器相當(dāng)，甚至更長。切換電阻時(shí)，每次只用一個(gè)觸頭，簡化了接線，最大限度降低了主回路電氣接點(diǎn)事故。3、 使用功能強(qiáng)大、可靠性極高

5、的西門子S7200 PLC作為系統(tǒng)控制核心，用高品質(zhì)的軸編碼器等傳感器檢測速度、長度、位置。4、 動力制動實(shí)現(xiàn)數(shù)字化閉環(huán)控制。5、 備有減速點(diǎn)自動減速、到位自動停車、等速超速、減速段超速、過卷、路表失效、編碼器失效、失壓、過載等各種平安保護(hù)。其中嵌入式后備保護(hù)裝置的減速點(diǎn)自動減速、等速超速、減速段超速、過卷保護(hù)具有完全獨(dú)立的一套專用智能儀表后備保護(hù)體統(tǒng)。6、 操作臺安裝有彩色觸摸屏，動態(tài)顯示絞車點(diǎn)位信號、運(yùn)行速度圖、即時(shí)速度、長度和各相關(guān)設(shè)備狀態(tài)等。7、 觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，很方便的對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如提升長度、減速段長度、減速點(diǎn)位置等。8、 觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)故障即時(shí)報(bào)警，故障歷史紀(jì)錄，方

6、便事故回查。9、 如果將礦井監(jiān)控系統(tǒng)與之聯(lián)網(wǎng)，還可以在屏幕上實(shí)現(xiàn)井上下甩車場實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測，更好的保證行車平安。礦井提升機(jī)全數(shù)字控制可控硅轉(zhuǎn)子編碼電控系統(tǒng)方 案 三概 述： 采用PLC實(shí)現(xiàn)全數(shù)字邏輯控制，軸編碼器精確檢測速度和位置，可靠的各項(xiàng)平安保護(hù)，大功率可控硅實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子回路調(diào)速電阻無觸點(diǎn)通斷，動力制動數(shù)字化控制、高壓系統(tǒng)真空化。操縱臺用彩色觸摸屏作為上位機(jī)用組態(tài)畫面實(shí)現(xiàn)智能顯示、故障報(bào)警，用專用數(shù)字式智能儀表實(shí)現(xiàn)絞車雙線保護(hù)。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。一、 系統(tǒng)原理圖： 轉(zhuǎn)子編碼電控系統(tǒng)主回路示意圖二、 控制系統(tǒng)方框圖：三、 電控系統(tǒng)特點(diǎn)：1、采用功能強(qiáng)大、可靠性極高的西門子S7-200PLC作為

7、系統(tǒng)控制核心，用高品質(zhì)的軸編碼器等傳感器檢測速度、長度、位置。2、采用數(shù)字控制可控硅動力制動裝置實(shí)現(xiàn)動力制動。3、采用性能優(yōu)良的進(jìn)口芯片晶閘管實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子回路分相編碼控制，電阻切換級數(shù)可以到達(dá)18級以上，這樣比采用交流接觸器控制切除電阻的系統(tǒng)調(diào)速更加平穩(wěn)。4、操作臺安裝有彩色觸摸屏，動態(tài)顯示絞車運(yùn)行速度圖、即時(shí)速度、運(yùn)行長度、各相關(guān)設(shè)備狀態(tài)等。5、動力制動實(shí)現(xiàn)數(shù)字化閉環(huán)控制。6、具有減速點(diǎn)自動減速、到位自動停車、等速超速、減速段超速、過卷、路表失效、編碼器失效、失壓、過載等各種平安保護(hù)。其中嵌入式后備保護(hù)裝置的減速點(diǎn)自動減速、等速超速、減速段超速、過卷保護(hù)具有完全獨(dú)立的一套專用智能儀表后備保護(hù)體統(tǒng)

8、。7、操作臺安裝有彩色觸摸屏，動態(tài)顯示絞車點(diǎn)位信號、運(yùn)行速度圖、即時(shí)速度、長度和各相關(guān)設(shè)備狀態(tài)等。8、觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，很方便的對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，如提升長度、減速段長度、減速點(diǎn)位置等。還可以實(shí)現(xiàn)故障即時(shí)報(bào)警，故障歷史紀(jì)錄，方便事故回查。9、如果將礦井監(jiān)控系統(tǒng)與之聯(lián)網(wǎng)，還可以在屏幕上實(shí)現(xiàn)井上下甩車場實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測，更好地保證行車平安。礦井提升機(jī)全數(shù)字可控硅轉(zhuǎn)子低同步雙饋?zhàn)冾l調(diào)速系統(tǒng)方 案 四概 述： 低同步雙饋?zhàn)冾l調(diào)速指交流繞線式異步電動機(jī)低于同步轉(zhuǎn)速調(diào)速；雙饋指電動機(jī)調(diào)速時(shí)，向異步電動機(jī)定子和轉(zhuǎn)子同時(shí)饋送電能；變頻指轉(zhuǎn)子向電網(wǎng)饋電時(shí)，是將轉(zhuǎn)子交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡賹⒅绷麟娹D(zhuǎn)變?yōu)楣ゎl電反

9、應(yīng)電網(wǎng)。電網(wǎng)向電動機(jī)饋電時(shí)，是將電網(wǎng)工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榈皖l交流電。一、系統(tǒng)構(gòu)成： 可控硅轉(zhuǎn)子低同步雙饋?zhàn)冾l調(diào)速系統(tǒng)由主高壓開關(guān)柜、副高壓開關(guān)柜、高壓換向器、電動機(jī)、轉(zhuǎn)子整流裝置、直流平波電抗器、直流快速開關(guān)、可控逆變橋、逆變變壓器、操縱臺等硬件和PLC控制軟件、微機(jī)智能控制器、工業(yè)計(jì)算機(jī)和組態(tài)軟件等組成。 主回路原理圖如下所示： 圖1圖中： GLK1-主高壓柜 NBQ-逆變橋 GLK4-副高壓柜 B-逆變變壓器 ZC、FC-高壓換向器 DJ-高壓電機(jī) ZLQ-整流橋 DK-直流電抗器 KSK-直流快速開關(guān)二、根本原理： 圖2 根本原理如上圖所示，電機(jī)定子通電后，在轉(zhuǎn)子上

10、產(chǎn)生了小于等于50赫茲的電動勢，通過整流橋ZLQ整流成直流電壓E，再通過逆變橋逆變成50赫茲交流電反應(yīng)回電網(wǎng)，通過控制逆變橋可控硅逆變角使等效電壓En為可調(diào)，此時(shí)等效電壓方向與轉(zhuǎn)子電壓方向相反，通過控制逆變橋等效電壓En從而控制轉(zhuǎn)子回路電流I，使電機(jī)速度能夠穩(wěn)定的從零到額定速度以下均勻調(diào)控,取代現(xiàn)有的用電阻調(diào)控轉(zhuǎn)子電流調(diào)速的方法。使有級調(diào)速變成無級調(diào)速，減少了消耗在電阻上的電能，將這局部電能通過逆變變壓器反應(yīng)回電網(wǎng)。 當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，由于轉(zhuǎn)子回路存在整流橋、逆變橋、變壓器、電抗器等元件，增加了一定的回路阻抗使轉(zhuǎn)速無法直接到達(dá)額定轉(zhuǎn)速。通過智能控制系統(tǒng)使逆變橋由逆變狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎鳡?/p>

11、態(tài)，等效電壓En方向由與轉(zhuǎn)子電壓相反變?yōu)橄嗤瑘D3，由電源通過逆變變壓器向電機(jī)轉(zhuǎn)子饋電，消除了轉(zhuǎn)子回路外加元件阻抗的影響，使電流I逐步上升，電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩也隨之升高，當(dāng)智能控制裝置檢測電機(jī)到達(dá)額定轉(zhuǎn)速后，自動將電機(jī)星點(diǎn)用接觸器短接，電機(jī)進(jìn)入自然特性曲線運(yùn)行。同時(shí)控制裝置將逆變橋由整流狀態(tài)退回至初始狀態(tài)，電流I變?yōu)?，提升機(jī)等速運(yùn)行。到達(dá)減速點(diǎn)后，智能控制器翻開轉(zhuǎn)子短接的接觸器，自動調(diào)控逆變橋逆變角，到達(dá)控制En和電流I圖2，使電機(jī)減速和爬行自動按預(yù)定曲線運(yùn)行。 圖3三、控制系統(tǒng)方框圖如下所示：四、系統(tǒng)特點(diǎn)：1、平安：各項(xiàng)保護(hù)齊全，方向記憶可以長期保持，啟動、加速、減速、爬行等過程完全由PLC自動

12、控制，可以防止人為誤操作造成的提升事故，保證提升平安。具有信號啟車保護(hù)、路表失效保護(hù)、超速保護(hù)、方向記憶、錯(cuò)向保護(hù)、過卷保護(hù)、超載保護(hù)等，同時(shí)還有煤礦平安規(guī)程要求的雙線保護(hù)，可以不用單獨(dú)設(shè)置后備保護(hù)裝置。2、節(jié)能：雙饋?zhàn)冾l調(diào)速裝置僅在電機(jī)調(diào)速，如加減速、爬行等階段投用，在加速結(jié)束時(shí)，程序自動將電機(jī)轉(zhuǎn)子短接，電動機(jī)運(yùn)行在自然特性曲線上。在進(jìn)入減速段時(shí)，調(diào)速裝置再自動投入進(jìn)行自動閉環(huán)調(diào)速，由于可以將調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差電能完全通過變壓器反應(yīng)回電網(wǎng)，因此比同型號電阻調(diào)速系統(tǒng)減少電耗12-32%左右，節(jié)能效果非常明顯。一般作為主井正常提升的絞車使用5年左右即可以收回全部投資。3、操作：提升加速-等速-減速-

13、爬行-直到卸載等一系列操作完全自動完成，不需要在減速時(shí)進(jìn)行低頻機(jī)組或低頻柜的切換，完全消除系統(tǒng)切換對機(jī)械和電機(jī)造成的沖擊。使操控更加容易。4、維修：主回路電力電子器件采用國內(nèi)鐵路牽引系統(tǒng)使用的頂級晶閘管和整流元件，耐過流能力和耐過電壓能力都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過IGBT元件，可靠性極高?？刂葡到y(tǒng)采用德國西門子PLC和高檔進(jìn)口中間繼電器、接觸器，可靠性非常高，根本免維護(hù)。由于在操縱臺屏幕上可以即時(shí)顯示所有的故障信息，出現(xiàn)外圍硬件故障時(shí)可以馬上找到故障點(diǎn)，因此故障處理非?？?。五、 組態(tài)畫面，如下圖： 圖中有提升方向指示、打點(diǎn)指示、長度表、速度表、速度曲線、主要開關(guān)狀態(tài)、故障報(bào)警。 后頁還有歷史紀(jì)錄、PLC狀態(tài)指

14、示、平安回路等主要電路狀態(tài)顯示。六、主要技術(shù)條件：a、 工作電壓：24v、127v、220v、380V、660 V、1140V、6KV；b、 控制電機(jī)形式：交流繞線式電動機(jī)100KW2000KW；c、 工作方式：連續(xù)工作或短期工作；適應(yīng)提升機(jī)形式：單繩、多繩；d、 適應(yīng)井型：豎井、斜井、單水平、多水平；e、 豎井接近停車位置的限速保護(hù)：2m/s；過卷后備保護(hù)距離；f、 減速段限速保護(hù)10%Ve；等速段超速保護(hù)15%Veg、 速度閉環(huán)特性：自動速度電流閉環(huán)控制，爬行等速閉環(huán)控制，超速10%過速繼電器動作。礦井提升機(jī)交流電機(jī)變頻控制系統(tǒng) 方 案 五一、高壓變頻系統(tǒng)：1、高壓變頻系統(tǒng)：采用3電平或5電平四象限高壓變頻器，直接驅(qū)動高壓電動機(jī)，調(diào)速性 能好。2、控制系統(tǒng)采用PLC、軸編碼器。3、后備保護(hù)采用嵌入式獨(dú)立監(jiān)測保護(hù)系統(tǒng)，保證煤礦平安規(guī)程的要求。二、 高壓電機(jī)轉(zhuǎn)子變頻系統(tǒng)：1、采用專用低壓變頻器，由電機(jī)轉(zhuǎn)子供電，定子封上。2、由于采用低壓變頻器，所以變頻器運(yùn)行可靠性有所提高。3