可編程序控制器（PLC）應(yīng)用技術(shù)提升系統(tǒng)綜合概述

1、提升系統(tǒng)綜合概述 可編程序控制器（PLC）應(yīng)用技術(shù) 一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀 二、全數(shù)字提升傳動(dòng)系統(tǒng) 三、提升機(jī)傳動(dòng)類型性能比較 四、提升系統(tǒng)有關(guān)保護(hù) 授課內(nèi)容 一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀交流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)SCR模擬系統(tǒng)直流數(shù)字系統(tǒng)G-M 機(jī)組系統(tǒng)礦井提升機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)6KV或10KV帶電機(jī),轉(zhuǎn)子回路串電阻來達(dá)到調(diào)速目的中壓變頻系統(tǒng)交直交變頻系統(tǒng)交交變頻系統(tǒng)SIEMENS原裝數(shù)字系統(tǒng)ABB原裝數(shù)字系統(tǒng)小功率直流數(shù)字系統(tǒng)+國產(chǎn)功率柜1、礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)分類;對(duì)于早期的礦井電控系統(tǒng)而言:1、交流系統(tǒng)為轉(zhuǎn)子回路串電阻式2、直流系統(tǒng)為G-M機(jī)組或模擬系統(tǒng)2、早期老系統(tǒng)電控簡(jiǎn)介;

2、一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀采用在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)接入金屬電阻，用鼓形控制器或接觸器切除電阻來達(dá)到調(diào)速的目的對(duì)交流提升機(jī)拖動(dòng)而言，其傳統(tǒng)的調(diào)速控制方法是：3、早期提升機(jī)交流電控系統(tǒng)分析;一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀交流拖動(dòng)控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)：1、電阻能耗大、散熱難以解決；2、電阻調(diào)速屬于有級(jí)調(diào)速，開環(huán)控制，調(diào)速范圍小、精度低、安全性能差；3、在減速段和下放時(shí)需投切動(dòng)力制動(dòng)直流電源或低頻電源，易造成設(shè)備損壞，且浪費(fèi)了大量的電能。4、原有的控制系統(tǒng)保護(hù)不夠齊全，安全可靠性差。 優(yōu)點(diǎn)：1、初期投資小;缺點(diǎn)：3、早期提升機(jī)交流電控系統(tǒng)分析;一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀交流拖動(dòng)

3、控制方式的改進(jìn)：轉(zhuǎn)子回路切電阻的系統(tǒng)已嚴(yán)重地制約了礦山的安全生產(chǎn)，急切需要一種安全可靠性能優(yōu)良且又節(jié)電的新型驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。近年來各廠家分別對(duì)交流礦井提升機(jī)做了如下改造 :問題：辦法：4、交流電控系統(tǒng)的改進(jìn)與改造;一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀 （1） 將操作保護(hù)回路由繼電器控制改變成為采用PLC控制，以解決操作回路觸點(diǎn)多，故障頻繁等現(xiàn)象； （2） 將切除轉(zhuǎn)子回路的電磁接觸器換成真空接觸器，以減小電磁接觸器切換時(shí)所帶來的火花，且減小切換噪音，同時(shí)用PLC控制改造操作回路； （3） 將主回路正反轉(zhuǎn)控制接觸器換為真空接觸器，以減小電磁接觸器切換時(shí)所帶來的火花，且減小切換噪音，同時(shí)用PLC控制改造操作回路；

4、 （4） 將切除轉(zhuǎn)子回路的真空接觸器、電磁接觸器換成可控硅，以有觸點(diǎn)切除電阻改為無觸點(diǎn)切除，同時(shí)用PLC控制改造操作回路；交流拖動(dòng)控制方式的改進(jìn)方法：4、交流電控系統(tǒng)的改進(jìn)與改造;一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀(1）其仍舊采用轉(zhuǎn)子回路切除電阻的方案，依靠轉(zhuǎn)差功率的消耗來換取轉(zhuǎn)速的降低，系統(tǒng)效率很低，且轉(zhuǎn)速越低，能量消耗越大，效率更低；（2）調(diào)速精度很差，只能有限級(jí)改變速度，無法做到無級(jí)調(diào)速，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，速度、加速度的變化率都很大，對(duì)鋼絲繩的壽命影響很大，對(duì)副井提升而言，對(duì)所乘人員的身心健康均造成一定程度的影響；（3）從操作角度而言，對(duì)操作人員的依賴性太強(qiáng)，以致操作人員的疏忽可能造成很大的損失。（

5、4）第四種方案相對(duì)前三種方案而言，有很大突破，但其缺點(diǎn)是由于可控硅的正向?qū)娮璧拇嬖?，使得電機(jī)速度不能運(yùn)行于額定速度。交流拖動(dòng)控制方式改進(jìn)后的缺陷：4、交流電控系統(tǒng)的改進(jìn)與改造;一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀 （1） 解決老系統(tǒng)投切轉(zhuǎn)子回路能耗大，散熱難以解決的問題； （2）采用無級(jí)調(diào)速，解決老系統(tǒng)有級(jí)調(diào)速的缺點(diǎn)，增加系統(tǒng)運(yùn)行 的平穩(wěn)度； （3）采用速度、轉(zhuǎn)矩雙閉環(huán)系統(tǒng)，解決老系統(tǒng)開環(huán)控制帶來的調(diào)速精度低、調(diào)速范圍小等問題；（4）去掉投切動(dòng)力制動(dòng)裝置或低頻電源拖動(dòng)裝置，不但使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，且在減速段或重物下放時(shí)，減小了設(shè)備能量損耗，節(jié)約電能；（5）實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)多種開車方式，整個(gè)開

6、車過程自動(dòng)施閘，無需人工參與；（6）減速控制，無需施閘減速，且具有防沖擊S形給定曲線，減小系統(tǒng)加速度變化對(duì)鋼絲繩的損傷。從以上對(duì)交流提升的分析來看，原交流提升系統(tǒng)急需要解決以下問題：4、交流電控系統(tǒng)的改進(jìn)與改造;一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀最終方案：這樣,從根本上解決了原有電阻調(diào)速控系統(tǒng)存在的各種弊病，使礦山提升驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)邁上了一個(gè)新的臺(tái)階。 4、交流電控系統(tǒng)的改進(jìn)與改造;四象限運(yùn)行、無級(jí)調(diào)速、調(diào)速精度高，范圍寬，抗干擾等全數(shù)字礦井提升機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)全數(shù)字礦井提升機(jī)直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀 早期的直流礦井提升機(jī)多采用GM機(jī)組，從80年代起，以天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所及天水電氣傳動(dòng)研

7、究所為頭，開始采用模擬系統(tǒng)對(duì)GM機(jī)組進(jìn)行改造，全國的直流提升機(jī)市場(chǎng)大都成為模擬系統(tǒng)的市場(chǎng)。 但是，模擬系統(tǒng)由于其元件分立多，焊點(diǎn)多，溫度漂移等原因，故障率多，維護(hù)困難等問題，已經(jīng)越來越不能適應(yīng)市場(chǎng)的需要。 5、早期提升機(jī)直流電控系統(tǒng)分析; 一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀 二、全數(shù)字提升傳動(dòng)系統(tǒng) 三、提升機(jī)傳動(dòng)類型性能比較 四、提升系統(tǒng)有關(guān)保護(hù) 授課內(nèi)容 二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)隨著數(shù)字技術(shù)和電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展,產(chǎn)生了:全數(shù)字礦井提升機(jī)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1、 全數(shù)字系統(tǒng) 模塊化設(shè)計(jì)便于安裝、調(diào)試、維護(hù)； 輸入、輸出接口多路模擬量、數(shù)字量輸入、輸出； 通訊能力串行、并行接口，便于

8、與上位機(jī)通訊。 模擬系統(tǒng) 基本上全是由分立元件組成，大約有5000-7000個(gè)電子元件。每一元件品質(zhì)下降或損壞都將影響系統(tǒng)的正常進(jìn)行，維護(hù)顯得十分復(fù)雜。全數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)有以下區(qū)別和優(yōu)點(diǎn)：二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)2、 全數(shù)字系統(tǒng) 數(shù)字化處理全過程參數(shù)不漂移,運(yùn)行十分穩(wěn)定。 完善的自診斷功能具有故障記憶、輸出功能。編碼表便于查找故障原因，維護(hù)方便。 模擬系統(tǒng) 參數(shù)不穩(wěn)定易受溫度、濕度、電磁場(chǎng)等因素影響，系統(tǒng)參數(shù)易漂移，諧波和交流分量大，使得電機(jī)、整流變壓器等重大設(shè)備時(shí)常帶病工作，嚴(yán)重影響其使用壽命。 故障隱蔽由于大量分立元件的存在,要準(zhǔn)確定位某一故障絕非易事。嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響生產(chǎn)。全數(shù)字系統(tǒng)和模擬

9、系統(tǒng)有以下區(qū)別和優(yōu)點(diǎn)：二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 3、 全數(shù)字系統(tǒng) 強(qiáng)大的組態(tài)式功能塊任意組合,能滿足各種復(fù)雜的工況要求； 靈活的人機(jī)界面可直觀了解、設(shè)定系統(tǒng)的全部參數(shù)； 密碼功能嚴(yán)格地限制了專業(yè)人員與維護(hù)人員調(diào)整參數(shù)的授權(quán)范圍。 模擬系統(tǒng) 系統(tǒng)接線固定，工況情況變更，需要重新接線或設(shè)計(jì)； 基本無人機(jī)界面； 無密碼授權(quán)，不便于管理。全數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)有以下區(qū)別和優(yōu)點(diǎn)：二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 4、 全數(shù)字系統(tǒng) 系統(tǒng)可靠性高，維護(hù)工作量小，備件投資少。 模擬系統(tǒng) 系統(tǒng)可靠性差，維護(hù)工作量大，備件投資大 5、 全數(shù)字系統(tǒng) 安裝、調(diào)試工作在一周之內(nèi)（快）。 模擬系統(tǒng) 調(diào)試工作往往需要一個(gè)月左右或更長(zhǎng)

10、（慢） 全數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)有以下區(qū)別和優(yōu)點(diǎn)：二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 可與煤礦、有色金屬礦井的單繩、多繩直流礦井提升機(jī)配套使用，包括主、副井提升機(jī)、鑿井提升機(jī)，也可用于過壩提升機(jī)和升船機(jī)等。提升機(jī)的操作控制和傳動(dòng)技術(shù)均采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制，既可與新安裝的提升機(jī)配套使用，也可適應(yīng)于對(duì)提升機(jī)的發(fā)電機(jī)組控制設(shè)備及模擬直流電控制設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造。 全數(shù)字直流提升機(jī)電控系統(tǒng)使用范圍:二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 直流電控系統(tǒng)： 直流電控目前是主流。即可用于新礦井安裝，又可用于老礦井改造，是一套性能處于領(lǐng)先水平的礦山提升機(jī)的電控系統(tǒng)；特別是在多繩、多水平、雙機(jī)、斜井等復(fù)雜運(yùn)行場(chǎng)合，其優(yōu)越性更為明顯。 交流電

11、控系統(tǒng)： 采用先進(jìn)的矢量控制變頻調(diào)速技術(shù)完成提升機(jī)的四象限控制，用于鼠籠電機(jī)或繞線轉(zhuǎn)子短接拖動(dòng)的各種提升機(jī),尤其是交流老系統(tǒng)的改造。兩款通用全數(shù)字電控系統(tǒng):二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理: 二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)我們以6KV690KW為例從以下常用變頻驅(qū)動(dòng)方法角度來闡述，選取最合理的解決方案: 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案確定1、交交變頻驅(qū)動(dòng)2、690V變頻器變頻電機(jī)二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1、交交變頻驅(qū)動(dòng) 采用ABB或西門子公司交-交變頻器，變頻器輸入電壓6KV，輸出電壓06KV，滿足原系統(tǒng)電機(jī)電壓等級(jí)要求，也可以實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行，且調(diào)速精度高，但目前主要功率范圍在2000KW以上。二、全數(shù)字提升

12、機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)2、690V變頻器變頻電機(jī)該方案要求將原系統(tǒng)中的6KV電機(jī)更換為相同功率或稍大功率的690V變頻電機(jī)，如果電網(wǎng)電壓仍舊采用6KV，則采用圖中黑線所示機(jī)構(gòu)，即變頻器由6KV經(jīng)高壓開關(guān)柜和6KV690V的變壓器供電，如果礦用電源660V690V容量足夠，可以采用圖中藍(lán)線供電方式。這種方式可以滿足所有要求，且四象限低壓變頻器的使用已經(jīng)相當(dāng)成熟，動(dòng)態(tài)特性優(yōu)良，可靠性高，雖然增加了變頻電機(jī)，但估算其成本較低。對(duì)功率范圍在2000KW以下的系統(tǒng)為理想方案二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原理: 二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 系統(tǒng)可采用電樞可逆或磁場(chǎng)可逆的方案，并根據(jù)用戶實(shí)際情況提供6脈沖供電、串聯(lián)

13、12脈沖、并聯(lián)12脈沖方案。并聯(lián)12脈動(dòng)電樞可逆方案并聯(lián)12脈動(dòng)磁場(chǎng)可逆方案二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)串聯(lián)12脈動(dòng)磁場(chǎng)可逆方案二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)串聯(lián)12脈動(dòng)電樞可逆方案二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)6脈動(dòng)電樞可逆方案二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)框圖：二、全數(shù)字提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)1、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2、操作、控制、保護(hù)系統(tǒng)3、制動(dòng)系統(tǒng)4、上位監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)成： 一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀 二、全數(shù)字提升傳動(dòng)系統(tǒng) 三、提升機(jī)傳動(dòng)類型性能比較 四、提升系統(tǒng)有關(guān)保護(hù) 授課內(nèi)容 三、提升機(jī)傳動(dòng)類型性能比較 提升機(jī)傳動(dòng)類型有：交-直-交變頻器、交-交變頻器、變流器、交流串電阻及其它1、交-直-

14、交變頻器、交-交變頻器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)為同步電動(dòng)機(jī)、變頻電機(jī)（鼠籠型）2、變流器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)3、交-直-交變頻與交-交變頻器供貨區(qū)別: 用交-直-交變頻器方案高壓開關(guān)柜6臺(tái)（雙回路進(jìn)線2臺(tái)、整流變壓器用2臺(tái)、配電變壓器用1臺(tái)、母聯(lián)1臺(tái)），整流變壓器2臺(tái)（一臺(tái)給電樞，一臺(tái)給勵(lì)磁）。 用交-交變頻器方案高壓開關(guān)柜10臺(tái)（雙回路進(jìn)線2臺(tái)、整流變壓器用6臺(tái)、配電變壓器用1臺(tái)、母聯(lián)1臺(tái)），整流變壓器7臺(tái)（六臺(tái)給電樞，一臺(tái)給勵(lì)磁）。 變流器方案高壓開關(guān)柜6臺(tái)（雙回路進(jìn)線2臺(tái)、整流變壓器用2臺(tái)、配電變壓器用1臺(tái)、母聯(lián)1臺(tái)），整流變壓器2臺(tái)（一臺(tái)給電樞，一臺(tái)給勵(lì)磁）。三、提升機(jī)傳動(dòng)類型性能比較 交-直-交

15、、交交、直流傳動(dòng)性能比較簡(jiǎn)表：綜上所述，一般來說性價(jià)比最好為：2800KW以下采用直流變流器，3500KW以上采用交-直-交變頻器，28003500KW處于臨介。傳動(dòng)類型交-直-交傳動(dòng)交-交傳動(dòng)直流傳動(dòng)動(dòng)態(tài)性能良好一般好可用性一般一般高效率高一般較差電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)10.80.82諧波低非常高且復(fù)雜高無功可以提供無功需要補(bǔ)償需要補(bǔ)償整流變壓器小很大大使用方面剛剛開始用的不普遍用的很普遍價(jià)格非常高高低低速性能良好差最好備件非常高高低維護(hù)不好（需水冷）一般好 一、提升機(jī)傳動(dòng)和電控系統(tǒng)現(xiàn)狀 二、全數(shù)字提升傳動(dòng)系統(tǒng) 三、提升機(jī)傳動(dòng)類型性能比較 四、提升系統(tǒng)有關(guān)保護(hù) 授課內(nèi)容 四、提升系統(tǒng)有關(guān)保護(hù)1、高壓

16、開關(guān) 高壓過流緊停（延時(shí)跳閘）2、變壓器 變壓器溫度過高報(bào)警，溫度超高緊停 3、電機(jī) 主電機(jī)溫度過高報(bào)警，溫度超高緊停4、風(fēng)機(jī) 風(fēng)機(jī)過載報(bào)警5、低壓電源 停電保護(hù) 6、液壓站 油壓壓力低報(bào)警及緊停；壓力超高報(bào)警及緊停；油溫過高；制動(dòng)泵都開或都不開；液壓站油壓上升時(shí)間過長(zhǎng)或油壓下降時(shí)間過長(zhǎng)；液壓站A管壓力過大，液壓站B管壓力過大；液壓站制動(dòng)泵1#或2#電機(jī)過載；制動(dòng)油壓差過大報(bào)警，制動(dòng)油溫高報(bào)警，制動(dòng)油壓過低報(bào)警四、提升系統(tǒng)有關(guān)保護(hù)7、潤(rùn)滑站 泵都開或都不開；泵1#或2#電機(jī)過載；油溫過低報(bào)警，油溫過高報(bào)警，出口油溫低報(bào)警，回油口高于一定溫度報(bào)警，出口油溫高報(bào)警，油箱液位低報(bào)警，油箱液位高報(bào)警，油壓小于1報(bào)警，油壓大報(bào)警，出口油溫高報(bào)警；1#或2#油泵過濾網(wǎng)油壓差過大8、閘 閘瓦磨損開關(guān)動(dòng)作；閘盤偏擺報(bào)警；閘盤過溫9、變流（頻）器 電樞電流突然過大或過小保護(hù)；勵(lì)磁電流突然過大或過小保護(hù)；變流（頻）器報(bào)警及故障；10、過電壓吸收 吸收裝置動(dòng)作報(bào)警11、罐籠部分 安全門關(guān)閉；搖臺(tái)起落；阻車器關(guān)閉等四、提升系統(tǒng)有關(guān)保護(hù)12、箕斗部分