礦井提升機(jī)礦電控系統(tǒng)PLC改造設(shè)計(jì)

1、論文資源網(wǎng)()-最專業(yè)的論文與設(shè)計(jì)資源學(xué)習(xí)分享下載平臺(tái)目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326431435 引言 PAGEREF _Toc326431435 h 1 HYPERLINK l _Toc326431436 第一章 傳統(tǒng)礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)2 HYPERLINK l _Toc326431437 1.1 傳統(tǒng)礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)概述2 HYPERLINK l _Toc326431438 1.2 礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc326431438 h 2 HYPERLINK l _Toc326431439 1.2.1 TKD-A電控系統(tǒng)的

2、主回路 PAGEREF _Toc326431439 h 2 HYPERLINK l _Toc326431440 1.2.2 TKD-A電控系統(tǒng)的控制系統(tǒng)3 HYPERLINK l _Toc326431449 1.3 提升機(jī)電氣控制方式6 HYPERLINK l _Toc326431452 1.3.1 提升機(jī)運(yùn)行速度圖6 HYPERLINK l _Toc326431453 1.3.2 提升機(jī)的運(yùn)行過(guò)程7 HYPERLINK l _Toc326431454 1.4 傳統(tǒng)礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題 PAGEREF _Toc326431454 h 12 HYPERLINK l _Toc32643

3、1455 第二章 電控系統(tǒng)PLC改造設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc326431455 h 13 HYPERLINK l _Toc326431456 2.1電控系統(tǒng)PLC改造的意義 PAGEREF _Toc326431456 h 13 HYPERLINK l _Toc326431457 2.2電控系統(tǒng)PLC改造總體方案 PAGEREF _Toc326431457 h 13 HYPERLINK l _Toc326431458 2.3 PLC控制系統(tǒng)的組成及各部分的功能 PAGEREF _Toc326431458 h 15 HYPERLINK l _Toc326431459 2.3.1 PLC控制系

4、統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc326431459 h 15 HYPERLINK l _Toc326431460 2.3.2 PLC控制系統(tǒng)各部分的功能 PAGEREF _Toc326431460 h 15 HYPERLINK l _Toc326431461 2.4 PLC的選擇及I/O點(diǎn)的分配16 HYPERLINK l _Toc326431462 2.4.1 PLC的選擇16 HYPERLINK l _Toc326431463 2.4.2 確定系統(tǒng)的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備16 HYPERLINK l _Toc326431464 2.4.3 S7-300 PLC接線圖18 HYPERLINK

5、l _Toc326431465 2.4.4 PLC與其他原元件的對(duì)應(yīng)關(guān)系18 HYPERLINK l _Toc326431466 2.5 PLC電控系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)23 HYPERLINK l _Toc326431467 2.5.1 主控邏輯電路24 HYPERLINK l _Toc326431468 2.5.2 可調(diào)閘動(dòng)力制動(dòng)電路24 HYPERLINK l _Toc326431469 2.5.3 信號(hào)檢測(cè)控制儀電路26 HYPERLINK l _Toc326431470 2.5.4 加速電阻切換接觸器柜27 HYPERLINK l _Toc326431471 2.5.5高壓換向動(dòng)力制動(dòng)切換柜2

6、7 HYPERLINK l _Toc326431472 2.5.6 動(dòng)力制動(dòng)電源28 HYPERLINK l _Toc326431473 2.6工作過(guò)程介紹28 HYPERLINK l _Toc326431474 2.6.1 開(kāi)車(chē)前準(zhǔn)備28 HYPERLINK l _Toc326431475 2.6.2 速度圖的實(shí)現(xiàn)28 HYPERLINK l _Toc326431476 2.6.3 各階段的實(shí)現(xiàn)29 HYPERLINK l _Toc326431477 2.7 結(jié)構(gòu)化程序編制31 HYPERLINK l _Toc326431478 2.7.1 軟件結(jié)構(gòu)31 HYPERLINK l _Toc32

7、6431479 2.7.2結(jié)構(gòu)化梯形圖程序編制31 HYPERLINK l _Toc326431480 2.7.3 語(yǔ)句表程序編制 PAGEREF _Toc326431480 h 32 HYPERLINK l _Toc326431482 第三章 工藝設(shè)計(jì)33 HYPERLINK l _Toc326431483 3.1 設(shè)備平面布置示意圖 PAGEREF _Toc326431483 h 33 HYPERLINK l _Toc326431486 3.2 主要電控柜內(nèi)配置33 HYPERLINK l _Toc326431486 3.3 提升機(jī)電控設(shè)備接線35 HYPERLINK l _Toc3264

8、31488 第四章 故障檢測(cè)36 HYPERLINK l _Toc326431489 4.1故障檢測(cè)36 HYPERLINK l _Toc326431490 4.2 故障診斷36 HYPERLINK l _Toc326431491 結(jié)論39 HYPERLINK l _Toc326431492 附錄一 AI/AO端口原理圖40 HYPERLINK l _Toc326431493 附錄二 西門(mén)子S7-300 PLC41 HYPERLINK l _Toc326431494 參考文獻(xiàn)47 HYPERLINK l _Toc326431495 致謝48引言礦井提升機(jī)是井上井下的唯一輸送通道，是礦山的咽喉設(shè)

9、備，其運(yùn)行性能的好壞和優(yōu)劣不僅直接影響到礦山的生產(chǎn)效率，而且影響到礦山的生產(chǎn)安全；同時(shí)礦井提升機(jī)也是礦山機(jī)電自動(dòng)、智能化發(fā)展水平的顯著標(biāo)志，是數(shù)字化礦山建設(shè)的重要組成部分。所以就要求礦井提升設(shè)備必須具備安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。礦井提升機(jī)是電控系統(tǒng)控制的核心對(duì)象, 提升機(jī)的運(yùn)行應(yīng)該按照預(yù)定的力圖和速度圖, 實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)、等速運(yùn)行、減速運(yùn)行、爬行和停車(chē)，礦井提升機(jī)系統(tǒng)通常包括驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、主滾筒、主軸裝置、減速機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、提升鋼絲繩、提升容器、制動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)、裝卸載系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)及井架、天輪等部分。本文主要論述用可編程控制器PLC來(lái)改造傳統(tǒng)的TKD-A型礦井提升機(jī)，提高傳統(tǒng)

10、提升系統(tǒng)的性能，使提升機(jī)更加安全、可靠、高效。TKDA型提升機(jī)的電控系統(tǒng)主要由主回路、測(cè)速回路、安全回路、調(diào)繩閉鎖回路、控制回路、可調(diào)閘控制回路、減速階段過(guò)速保護(hù)回路、動(dòng)力制動(dòng)回路、自整角機(jī)深度指示器回路、輔助回路等組成。其電氣控制系統(tǒng)存在許多缺點(diǎn)：故障率高、系統(tǒng)柔性差、控制系統(tǒng)體積大、運(yùn)行噪聲大、功耗高、控制線路復(fù)雜、工作穩(wěn)定性和可靠性差、缺乏故障診斷功能及排查故障困難等。針對(duì)以上的缺點(diǎn)，我們用PLC代替低壓控制系統(tǒng)中的接觸器-繼電器進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的控制。改造后的控制系統(tǒng)具備以下優(yōu)點(diǎn)：可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、通用性強(qiáng)、控制程序可變、功能強(qiáng)大，適應(yīng)面廣、容易操作、減少了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及施工的工作量

11、體積小、重量輕、功耗低、維護(hù)方便。用PLC控制電氣系統(tǒng)，其高壓主回路與TKD-A型大致相同，不同的是通過(guò)事先的程序?qū)Φ蛪嚎刂苹芈愤M(jìn)行控制,用軟件功能實(shí)現(xiàn)速度檢測(cè)、安全保護(hù)、操作控制。其原理是在內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸人和輸出，來(lái)控制低壓控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的啟動(dòng)、加速、等速、減速、爬行及停車(chē)的過(guò)程。第一章 傳統(tǒng)礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)1.1 傳統(tǒng)礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)概述礦井提升機(jī)對(duì)安全性、可靠性和調(diào)速性能的特殊要求，使得提升機(jī)電控系統(tǒng)的技術(shù)水平在一定程度上代表一個(gè)廠或國(guó)家的傳動(dòng)控制技術(shù)水平。交流提升機(jī)電控系統(tǒng)的類(lèi)型有很多,目前，國(guó)產(chǎn)用于

12、單繩交流提升機(jī)的電控系統(tǒng)主要有:TKD-A系列、TKDG系列、TKD-NT系列和JTKD-PC系列。用于多繩交流提升機(jī)的電控系統(tǒng)主要有JKMK/J-A系列、JKMK/J-NT系列和JKMK/J-PC系列等。國(guó)內(nèi)外礦井提升機(jī)有著較大差別，相比國(guó)內(nèi)提升機(jī)國(guó)外的提升機(jī)的提升工藝過(guò)程大都采用微機(jī)控制，這樣無(wú)論是在行程控制、行程監(jiān)視還是安全保護(hù)方面都比國(guó)內(nèi)的傳統(tǒng)礦井提升機(jī)高效、可靠、安全、易操作。目前，在我國(guó)大型礦井提升機(jī)，主要采用晶閘管變流器直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)和同步電動(dòng)機(jī)矢量控制交一交變頻傳動(dòng)控制系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)大都采用數(shù)字控制方式實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的高自動(dòng)化運(yùn)行，效率高，有準(zhǔn)確的制動(dòng)和定位功能，運(yùn)行可

13、靠性高，但造價(jià)昂貴，中小礦井難以承受。對(duì)于中、小型提升機(jī)，則多采用交流繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子切換電阻調(diào)速的交流電氣傳動(dòng)系統(tǒng)，即TKD電控系統(tǒng)。這種電氣傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)備簡(jiǎn)單，但屬于有級(jí)調(diào)速，提升機(jī)在減速和爬行階段的速度控制性能較差，特別在負(fù)載變動(dòng)時(shí)很難實(shí)現(xiàn)恒加減速控制，經(jīng)常會(huì)造成過(guò)放或過(guò)卷事故。為了減少安全事故，為了更加高效的產(chǎn)煤，運(yùn)煤，我們現(xiàn)針對(duì)TKD-A電控系統(tǒng)進(jìn)行改造。我們這里研究的傳統(tǒng)提升機(jī)電控系統(tǒng)主要是TKD-A系列的電控系統(tǒng)。1.2 礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)的組成TKD-A系列電控系統(tǒng)是由高壓控制回路、測(cè)速回路、安全回路、調(diào)繩閉鎖回路、控制回路、可調(diào)閘控制回路、減速階段過(guò)速回路、動(dòng)力制動(dòng)回路、輔助回

14、路等組成。1.2.1 TKD-A電控系統(tǒng)的主回路主回路用于供給提升機(jī)電動(dòng)機(jī)電源，實(shí)現(xiàn)失壓、過(guò)流保護(hù)，控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向和調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在電控系統(tǒng)的主回路大部分采用交流繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)，電阻的投切用繼電器交流接觸器來(lái)控制。繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻后能限制啟動(dòng)電流和提高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩,用逐級(jí)切除電阻的方法。主電路由高壓換向器的常開(kāi)觸點(diǎn)、動(dòng)力制動(dòng)接觸器和常開(kāi)觸頭、動(dòng)力制動(dòng)電源裝置、提升電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻、加速接觸器的常開(kāi)主觸頭和裝在司機(jī)操作臺(tái)上的指示電流表和電壓表組成。高壓換向器線路接觸器的觸頭、正向或反向接觸器后接到主電機(jī)的定子。高壓換向器由XLC、ZC、FC等三組接觸器組成用來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的旋

15、轉(zhuǎn)方向。圖1.1 繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制主電路圖繞線式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制主電路如圖1.1 所示，轉(zhuǎn)子共串有八級(jí)起動(dòng)電阻在啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中接入八組電阻，隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的不斷增加，起動(dòng)電阻被逐級(jí)短接，至電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完畢，電阻全部短接切除，完成電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程和調(diào)速。但由于其調(diào)速為有級(jí)調(diào)速，在低速異步狀態(tài)沒(méi)有制動(dòng)力矩，而提升工藝要求控制系統(tǒng)在低速爬行階段能夠工作在制動(dòng)狀態(tài)（下放重物）或電動(dòng)狀態(tài)（提升重物），到達(dá)井口時(shí)必須減速。故該控制方法可以選用動(dòng)力制動(dòng)、低頻制動(dòng)進(jìn)行減速和準(zhǔn)確停車(chē)。1.2.2 TKD-A電控系統(tǒng)的控制系統(tǒng)主要是指完成提升機(jī)從加速、等速、減速、爬行到停車(chē)的整個(gè)運(yùn)行

16、過(guò)程的開(kāi)關(guān)邏輯控制及其必要的保護(hù)并于其他的子系統(tǒng)交換信號(hào)，共同完成對(duì)提升機(jī)整機(jī)有效的控制的系統(tǒng)。其主要包括：測(cè)速回路、安全回路、調(diào)繩閉鎖回路、控制回路、可調(diào)閘控制回路、減速階段過(guò)速回路、動(dòng)力制動(dòng)回路、輔助回路等。其組成原理框圖如圖1.2。（一）測(cè)速回路測(cè)速回路就是把提升機(jī)的實(shí)際速度測(cè)量出來(lái)并轉(zhuǎn)化為電量，以供給速度回路和一些以速度為函數(shù)的電器控制元件?；芈分杏械退倮^電器。它主要用于低速爬行，當(dāng)提升機(jī)速度減小至繼電器釋放值時(shí)它可以使高壓換向器二次給電，提升機(jī)再次加速，當(dāng)速度升高至它的吸合值時(shí)，它又使高壓換向器斷電，通過(guò)切斷電源來(lái)減速，由此實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)爬行。另外，3個(gè)速度繼電器，其觸頭分別接與加速接觸器

17、回路，以便在制動(dòng)時(shí)按速度原則切除轉(zhuǎn)子電阻，為了使提升重物時(shí)動(dòng)力制動(dòng)減速和下放重物時(shí)加速，切換速度均能在特性曲線的臨界值附近。圖1.2 提升機(jī)電控系統(tǒng)組成圖 (二) 安全回路安全回路用于防止和避免提升機(jī)發(fā)生意外事故。主要包括通過(guò)軟件和硬件設(shè)置的有關(guān)提升機(jī)連鎖保護(hù)的各種重故障點(diǎn)，發(fā)生故障時(shí)，具有對(duì)故障種類(lèi)的記憶功能。安全回路中串有很多保護(hù)觸頭，當(dāng)提升機(jī)工作不正常時(shí)，其中任一一個(gè)觸頭打開(kāi)，安全回路接觸器AC斷電，就產(chǎn)生安全制動(dòng)。安全保護(hù)有以下幾部分組成：主令控制器手柄零位連鎖、工作閘制動(dòng)手柄連鎖限位開(kāi)關(guān)、測(cè)速斷線保護(hù)、高壓掉電保護(hù)、制動(dòng)油壓高保護(hù)、錯(cuò)向保護(hù)、等速超速、PLC輸出安全制動(dòng)繼電器、減速過(guò)

18、速保護(hù)、過(guò)卷開(kāi)關(guān)和過(guò)卷復(fù)位開(kāi)關(guān)，除此之外還有斷軸保護(hù)、彈簧疲勞、閘瓦磨損開(kāi)關(guān)、松繩保護(hù)、制動(dòng)電源保護(hù)、調(diào)繩連鎖等保護(hù)。（三）輔助回路輔助回路是用于是對(duì)輔助設(shè)備進(jìn)行供電和控制的回路。輔助回路的電源電壓為380V，一路供電。輔助回路所帶負(fù)荷有：晶閘管動(dòng)力制動(dòng)電源裝置、制動(dòng)油泵電動(dòng)機(jī)，潤(rùn)滑油泵電動(dòng)機(jī)、安全閥電磁鐵、五通閥電磁鐵、四通閥電磁鐵以及控制回路電源等。它們分別采用通用的啟動(dòng)控制設(shè)備進(jìn)行操作。（四）控制回路 采用單相220V交流電源，由接觸器的常開(kāi)觸頭控制通斷。安全接觸器和加速接觸器1JC-8JC等的線圈都設(shè)置在單相交流電源靠近零線一側(cè)，這可保證某些點(diǎn)或?qū)Ь€絕緣損壞對(duì)地短路時(shí)，安全接觸器立即斷

19、電，進(jìn)行安全制動(dòng)。時(shí)間繼電器均采用直流220v?？刂苹芈钒ㄐ盘?hào)回路、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)回路，動(dòng)力制動(dòng)接觸器回路、轉(zhuǎn)子電阻控制回路。其中信號(hào)回路中的信號(hào)主要來(lái)自光電編碼器、井筒磁開(kāi)關(guān)、深度指示。正反轉(zhuǎn)換向回路由正反轉(zhuǎn)換向接觸器線圈和線路接觸器線圈各保護(hù)原件的接點(diǎn)。電機(jī)正反轉(zhuǎn)回路有自動(dòng)換向回路和手動(dòng)換向回路，自動(dòng)換向回路用于自動(dòng)化提升。在本控制線路中自動(dòng)換向回路不能進(jìn)行自動(dòng)換向和自動(dòng)啟動(dòng)，只能自動(dòng)控制正反轉(zhuǎn)接觸器到停車(chē)位置時(shí)切斷電源。轉(zhuǎn)子控制回路由三相電流繼電器，時(shí)間繼電器，中間繼電器，主令控制器觸頭等組成。（五）調(diào)繩閉鎖回路調(diào)繩閉鎖回路由第十回路中1HK-3、10AK、JXK5、Q1、Q2所組成。此

20、回路在調(diào)繩過(guò)程中起安全保護(hù)作用。雙卷筒提升機(jī)換水平調(diào)繩時(shí)，調(diào)繩轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1HK-3斷開(kāi)，使調(diào)繩連鎖環(huán)節(jié)串入安全回路。正常運(yùn)行時(shí)，1HK-3接通，調(diào)繩連鎖不起作用。（六）可調(diào)閘控制回路可調(diào)閘控制回路用以控制電液調(diào)壓裝置的線圈電源，從而調(diào)節(jié)制動(dòng)缸內(nèi)壓力油的壓力，使盤(pán)式制動(dòng)器產(chǎn)生不同的制動(dòng)力矩。該礦繼電器電控系統(tǒng)有兩套電液調(diào)壓裝置，其線圈分別為KT1、KT2（見(jiàn)第66回路），其中一套工作一套備用。用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K3進(jìn)行轉(zhuǎn)換。線圈KT由磁放大器CF1供電，當(dāng)KT線圈中流過(guò)的電流加大時(shí)，盤(pán)形閘制動(dòng)缸中的油壓升高，制動(dòng)力矩減小，提升機(jī)處于松閘過(guò)程。反之當(dāng)KT中電流減小時(shí)，處于緊閘過(guò)程。（七）減速階段過(guò)速保護(hù)控制

21、回路減速階段過(guò)速保護(hù)控制回路由保護(hù)磁放大器CF2控制的過(guò)速繼電器GSJ1來(lái)實(shí)現(xiàn)。（八）動(dòng)力制動(dòng)回路動(dòng)力制動(dòng)回路由自整角機(jī)CD2、CD5、CD6和磁放大器CF3組成。它是通過(guò)調(diào)節(jié)動(dòng)力制動(dòng)電源柜中觸發(fā)裝置輸入的控制信號(hào)電壓來(lái)調(diào)節(jié)晶閘管輸出的電源電流，從而達(dá)到調(diào)節(jié)動(dòng)力制動(dòng)動(dòng)力的目的。1.3 提升機(jī)電氣控制方式1.3.1 提升機(jī)運(yùn)行速度圖無(wú)論是何種類(lèi)型的交流提升機(jī)，其電氣控制方式都是類(lèi)似的。都是按照提升機(jī)工作圖的要求，通過(guò)控制拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，來(lái)實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的加速、等速、減速、爬行等工作過(guò)程。下面以繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路傳八段電阻為例，分析各運(yùn)行階段的控制過(guò)程。提升速度通常設(shè)計(jì)為六個(gè)階段，即初加速

22、、主加速、等速、減速、爬行、停車(chē)六個(gè)階段。如圖1.3所示。在加速和減速階段加減速度一般不得超過(guò)0.75m/s2,其最大運(yùn)行速度不應(yīng)該超過(guò)12m/s，爬行階段速度一般為0.3-0.5m/s，爬行距離一般為2v(m/s)VV t(s) t0 t1 t 2 t3 t4 圖1.3 礦井提升機(jī)提升速度圖圖中： t0為初加速階段 t t 2為等速運(yùn)行階段 t t4為低速爬行階段 t5 t61.3.2 提升機(jī)的運(yùn)行過(guò)程(一) 加速階段電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),首先將全部電阻串入電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路,如圖1.4，電動(dòng)機(jī)的八段加速特性曲線由兩段預(yù)備級(jí)電阻R1、R2和六段主加速級(jí)電阻R3R6組成。圖中ML為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。提升開(kāi)始時(shí)，定

23、子繞組接通電源，轉(zhuǎn)子回路串入全部電阻，電動(dòng)機(jī)工作在第一級(jí)電阻R1特性曲線的a點(diǎn)。因?yàn)榇藭r(shí)的電磁轉(zhuǎn)矩M過(guò)小，約為額定轉(zhuǎn)矩的0.30.4倍，所以電動(dòng)機(jī)不能運(yùn)行，只能起到拉緊鋼絲繩、消除機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪嚙合間隙的作用，為提升機(jī)加速做準(zhǔn)備。經(jīng)過(guò)短時(shí)間延時(shí)后，控制繼電器動(dòng)作，通過(guò)接觸器切除第一級(jí)電阻R1，電動(dòng)機(jī)工作在第二級(jí)電阻R2特性曲線上a點(diǎn)。此時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩ML，提升機(jī)以平均初加速度a0加速運(yùn)行。如圖1.3中的t0時(shí)間段，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n沿特性曲線R2上升到b點(diǎn)，完成提升工作圖的初加速階段。主加速階段，由逐漸切除轉(zhuǎn)子回路的六段加速電阻實(shí)現(xiàn)。如圖t1時(shí)間段，當(dāng)電動(dòng)機(jī)加速至特性曲線的b點(diǎn)時(shí)，通過(guò)控

24、制繼電器、接觸器切除切除第二級(jí)電阻R2，電動(dòng)機(jī)工作在主加速級(jí)電阻R3特性曲線上的c點(diǎn)，然后沿R3特性曲線加速；當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升到c點(diǎn)時(shí)，切除第三級(jí)電阻R3，電動(dòng)機(jī)又工作在第四級(jí)電阻R4特性曲線上的d點(diǎn)，沿R4特性曲線加速；此后按上述規(guī)律逐段切除加速電阻，使得電動(dòng)機(jī)沿圖中折線dd、eehh加速過(guò)程中各段電阻切除的方法，通?？刹捎脮r(shí)間控制法、電流控制法和電流為主附加時(shí)間控制法等。本設(shè)計(jì)的是采用電流為主附加時(shí)間控制法。圖1.4 電動(dòng)機(jī)加速特性曲線 (二) 等速階段轉(zhuǎn)子回路電阻全部切除以后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速沿工頻自然特性曲線上升至額定工作點(diǎn)Q，進(jìn)入等速階段，如圖1.3中的t 2時(shí)間段。提升機(jī)在等速階段，根據(jù)

25、負(fù)荷情況，可進(jìn)行電動(dòng)運(yùn)行或發(fā)電制動(dòng)運(yùn)行。電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作在自然特性曲線的第一象限，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)電制動(dòng)運(yùn)行是在提升機(jī)下方重物時(shí)，電動(dòng)機(jī)將工作在特性曲線的第二象限，在相應(yīng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速下，以高于同步轉(zhuǎn)速的某一速度穩(wěn)定運(yùn)行(三) 減速階段當(dāng)提升容器接近終點(diǎn)時(shí)，進(jìn)入減速階段。提升機(jī)在這個(gè)階段可采用以下幾種方法進(jìn)行減速。1.自由滑行減速自由滑行減速開(kāi)始時(shí)，切斷電動(dòng)機(jī)電源，使得提升機(jī)系統(tǒng)在負(fù)載轉(zhuǎn)矩作用下減速。這時(shí)電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩為零，其工作點(diǎn)瞬間平移到縱軸，并沿縱軸下降減速。這種方法簡(jiǎn)單易行，不需要其它控制設(shè)備。2.正力減速（電動(dòng)機(jī)減速）電動(dòng)機(jī)減速時(shí)，由主令控制器將轉(zhuǎn)子回路電

26、阻逐段投入，使得電磁轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)沿特性曲線點(diǎn)1、2、3減速。因?yàn)檫@種方法是在較小的電磁力作用下，以小于自由滑行的減速度減速，電動(dòng)機(jī)工作在特性曲線的第一象限而輸出正力，所以稱為正力減速。3.負(fù)力減速（電氣制動(dòng)減速）電氣制動(dòng)減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了與拖動(dòng)力相反的制動(dòng)動(dòng)力，故稱負(fù)力減速。此時(shí)，提升機(jī)將以大于自由滑行減速的速度進(jìn)行減速。電氣制動(dòng)又分為動(dòng)力制動(dòng)和低頻制動(dòng)。圖1.5和圖1.6分別是兩種制動(dòng)的特性曲線。 Nn1 Nn132325454767688991010ML MM 圖1.5 動(dòng)力制動(dòng)特性曲線當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，切斷定子交流電輸入直流電，轉(zhuǎn)子繞組則接到外電阻上，此時(shí)不動(dòng)的定子磁場(chǎng)與

27、轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生制動(dòng)力矩，電動(dòng)機(jī)從而被制動(dòng)，這種制動(dòng)方式稱為動(dòng)力制動(dòng)。提升電動(dòng)機(jī)從等速段切換到動(dòng)力制動(dòng)區(qū)時(shí),電動(dòng)機(jī)演變?yōu)榘l(fā)電機(jī),它將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，消耗在轉(zhuǎn)子電阻上，所以又稱為能耗制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)在動(dòng)力制動(dòng)區(qū)內(nèi)發(fā)的是負(fù)力。當(dāng)減速階段提升機(jī)負(fù)力較大，特別是下放重物時(shí)，需要制動(dòng)力來(lái)維持穩(wěn)定的下放速度和減速度，此時(shí)通常采用動(dòng)力制動(dòng)方式工作。動(dòng)力制動(dòng)減速時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子應(yīng)該全部都切除，使它運(yùn)行在自然特性曲線上的某一點(diǎn)，否則接入電阻反而會(huì)使提升機(jī)速度升高，甚至發(fā)生“飛車(chē)”事故。利用高壓接觸器，將電動(dòng)機(jī)交流電網(wǎng)斷開(kāi)，同時(shí)在定子繞組中通入直流電，并將加速電阻重新投入轉(zhuǎn)子回路，使得電動(dòng)機(jī)工作在第二象限，如圖1

28、.5隨著轉(zhuǎn)子回路電阻的逐漸切除，工作點(diǎn)沿特性曲線點(diǎn)的1、2、3減速，完成減速過(guò)程。動(dòng)力制動(dòng)力矩隨著速度的降低而減小，因此不能用動(dòng)力制動(dòng)停車(chē)，必須采用低頻爬行方式停車(chē)。低頻制動(dòng)分為低頻發(fā)電制動(dòng)和低壓變頻器制動(dòng)兩種方式。nNnN1122334455Nn0Nn06MMMLM圖1.6 低頻制動(dòng)特性曲線低頻制動(dòng)不僅可用于減速，而且可用于低速爬行。減速時(shí)，利用高壓接觸器斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)工頻電源，同時(shí)通入相序相同、頻率為2.5Hz5Hz的低頻電源，并將加速電阻串入轉(zhuǎn)子繞組回路。由于電源頻率降低，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性隨之改變，其特性曲線如圖1.6，這時(shí)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速n0為式中 f低頻頻率投入低頻電源時(shí)，在轉(zhuǎn)速慣性作用

29、下，電動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)由Q平移至1點(diǎn)，由于此時(shí)應(yīng)對(duì)的轉(zhuǎn)速n0遠(yuǎn)高于頻率為f對(duì)應(yīng)的同步轉(zhuǎn)速n0,因而電動(dòng)機(jī)工作再發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，提升機(jī)在制動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下減速。利用減速繼電器和時(shí)間繼電器配合控制接觸器逐段切除轉(zhuǎn)子加速電阻，減速過(guò)程將沿特性曲線的1、2、3本次設(shè)計(jì)采用動(dòng)力制動(dòng)減速。(四) 爬行階段提升容器到達(dá)爬行階段，為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確停車(chē)，提升機(jī)在減速末要求以0.5m/s以下的低速穩(wěn)定運(yùn)行，來(lái)補(bǔ)償以前各段運(yùn)行中的行程誤差。常采用的方法有脈動(dòng)爬行、低頻爬行和微電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)爬行。脈動(dòng)爬行是一種傳統(tǒng)的控制方式，當(dāng)提升機(jī)減速至爬行階段時(shí)，利用低速繼電器自動(dòng)控制電動(dòng)機(jī)斷續(xù)通電，是提升機(jī)速度保持在0.5m/s1.5m/s之間，

30、其運(yùn)行特性如圖1.7（a）所示。當(dāng)提升機(jī)容器到達(dá)爬行階段時(shí)，提升電動(dòng)機(jī)交替工作在自由滑行減速和電動(dòng)運(yùn)行加速狀態(tài)，使提升機(jī)的平均速度約為爬行速度。如圖中1點(diǎn)（動(dòng)力制動(dòng)）或1點(diǎn)（自由滑行、機(jī)械制動(dòng)），電動(dòng)機(jī)接通電源并串入全部電阻，工作點(diǎn)平移至2點(diǎn)（該點(diǎn)也是電動(dòng)機(jī)減速終了時(shí)的工作點(diǎn)），這時(shí)電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩而繼續(xù)沿R1特性減速；到達(dá)3點(diǎn)時(shí)，切除第一級(jí)電阻R1，工作點(diǎn)平移到R2特行曲線的4點(diǎn)，由于此點(diǎn)電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則電動(dòng)機(jī)沿R2特性曲線運(yùn)行，到5點(diǎn)時(shí)切斷電源，工作點(diǎn)平移至6點(diǎn)，并沿縱軸減速到1點(diǎn)，然后再次送電，重復(fù)以上過(guò)程，電動(dòng)機(jī)沿特性曲線的1-2-3-4-5-6-1循振蕩運(yùn)行，形成

31、脈動(dòng)的爬行速度。其速度變化曲線如圖1.7（b）所示(a) 特性曲線 (b) 速度曲線 圖1.7 電動(dòng)機(jī)脈動(dòng)運(yùn)行特性低頻爬行是使提升電動(dòng)機(jī)改由低頻電源供電，低頻電源主要有晶閘管變頻器和變頻機(jī)組。當(dāng)減速階段終了時(shí)，轉(zhuǎn)子回路電阻全部切除，電動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)平滑過(guò)渡到低頻自然特性曲線的Q點(diǎn)，以電動(dòng)狀態(tài)低速穩(wěn)定運(yùn)行。爬行終了，提升機(jī)切斷低頻電源，是施閘停車(chē)。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)爬行是當(dāng)提升機(jī)容器到達(dá)爬行階段時(shí)，將主電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)斷開(kāi)，有一臺(tái)容量較小的電動(dòng)機(jī)通過(guò)另一套減速裝置帶動(dòng)提升機(jī)卷筒低速運(yùn)行。由于此時(shí)的小電動(dòng)機(jī)工作在自然特性曲線上，所以爬行速度很穩(wěn)定。只要適當(dāng)選擇小電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和減速比，即可獲得工作圖要求的爬行速度

32、，小電動(dòng)機(jī)的功率一般為主電動(dòng)機(jī)的5%-10%，故稱微電動(dòng)機(jī)。1.4 傳統(tǒng)礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題通過(guò)對(duì)TKDA型提升機(jī)繼電器電控系統(tǒng)圖進(jìn)行認(rèn)真研究分析,可以得出傳統(tǒng)礦井提升機(jī)電氣控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題有：1. 主控系統(tǒng)為繼電器控制系統(tǒng),故障率比較高,系統(tǒng)柔性比較差,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)要求的適應(yīng)性比較差;系統(tǒng)故障信號(hào)顯示較少,查找難度增大;系統(tǒng)的信號(hào)監(jiān)測(cè)、記錄顯示系統(tǒng)缺乏,通常需要增加綜合后備保護(hù)儀,而現(xiàn)場(chǎng)使用的綜合后備保護(hù)儀功能少,效果不理想,通常不能實(shí)現(xiàn)可靠的減速段超速保護(hù)、倒車(chē)保護(hù)、卡箕斗保護(hù)及行程和速度的精確測(cè)定顯示。2控制系統(tǒng)體積大、運(yùn)行噪聲大、功耗高，各項(xiàng)保護(hù)通常都采用機(jī)械構(gòu)造與繼電器的觸點(diǎn)

33、連鎖來(lái)控制。由于使用年限長(zhǎng)，機(jī)構(gòu)磨損大，繼電器的觸點(diǎn)腐蝕嚴(yán)重，機(jī)械動(dòng)作不夠靈敏，各項(xiàng)保護(hù)整定不易調(diào)整，一旦發(fā)生繼電器觸點(diǎn)粘連或卡住，保護(hù)機(jī)構(gòu)拒動(dòng)，安全回路又沒(méi)有后備保護(hù)，提升機(jī)將會(huì)發(fā)生過(guò)卷、超速飛車(chē)等嚴(yán)重惡性事故，嚴(yán)重制約了煤礦的安全性生產(chǎn)。3控制線路較復(fù)雜，工作穩(wěn)定性和可靠性較差，缺少故障診斷功能及排查故障困難。如：在TKD-A電控系統(tǒng)的八級(jí)延時(shí)回路中，節(jié)點(diǎn)有27對(duì)，有9個(gè)元件。共有36個(gè)連接點(diǎn)，一旦發(fā)生故障，將會(huì)很難迅速查找和排除。4缺乏運(yùn)行參數(shù)顯示功能。如在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，速度及距離顯示的實(shí)現(xiàn)，方法比較粗糙，不夠精確。同時(shí)，不能反映出電機(jī)電流的變化。5. 輔控系統(tǒng)是以磁放大器為綜合比較

34、環(huán)節(jié)的反饋控制回路, 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用證明具有調(diào)試?yán)щy, 速度閉環(huán)環(huán)節(jié)跟隨性與靈敏度差等等缺點(diǎn)。第二章 電控系統(tǒng)PLC改造設(shè)計(jì)2.1 電控系統(tǒng)PLC改造的意義目前, 我國(guó)礦山使用的提升機(jī)控制系統(tǒng)主要有交流和直流兩種。交流提升機(jī)控制系統(tǒng)均為幾十年前的TDK 系統(tǒng), 直流提升機(jī)控制系統(tǒng)主要有G-M 電動(dòng)發(fā)電機(jī)組和V-M 晶閘管整流2 種。無(wú)論交流提升機(jī)或是直流提升機(jī), 其電控系統(tǒng)由于技術(shù)落后, 結(jié)構(gòu)龐大, 連線復(fù)雜, 故障率高, 維護(hù)難度很大, 直接影響了礦井提升的安全和效率, 也阻礙了礦井提升自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的步伐,改造后的系統(tǒng)維護(hù)工作量比原系統(tǒng)減少了40%，耗電量減少了20%-30%，節(jié)能效果顯

35、著，急需采用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)品，我國(guó)絕大部分礦井提升機(jī)（超過(guò)70%）采用傳統(tǒng)的交流提升機(jī)電控系統(tǒng)（TKD-A）,TKD控制系統(tǒng)是由繼電器邏輯電路、大型空氣接觸器、測(cè)速發(fā)電機(jī)等組成的有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)。采用PLC技術(shù)的新型電控系統(tǒng)都已較成功的應(yīng)用于礦井提升實(shí)踐，克服了傳統(tǒng)電控系統(tǒng)的缺陷，代表著交流礦井提升電控技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)PLC的輸入信號(hào)有63個(gè)，輸出有52個(gè)，是根據(jù)TKD系統(tǒng)的工作過(guò)程，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況用編程的方法解決各項(xiàng)控制和保護(hù)功能之間的邏輯關(guān)系的。在實(shí)際工業(yè)運(yùn)行中，用PLC技術(shù)對(duì)礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)進(jìn)行改造后，不但可以加強(qiáng)系統(tǒng)的控制功能，加強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)故障的判斷能力，而且也大

36、大提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。改造的目標(biāo)是, 除代替原系統(tǒng)的功能外, 據(jù)用戶需要擴(kuò)展適當(dāng)?shù)墓δ? 改造后系統(tǒng)具有體積小、質(zhì)量輕、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、易擴(kuò)展和改變控制功能, 易與其它系統(tǒng)交換信息等特點(diǎn)。我們這里主要改造的是TKD-A型的電氣控制系統(tǒng)。2.2 電控系統(tǒng)PLC改造總體方案采用可編程序控制器（PLC）、先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)以及一些專用的電子模塊，完成提升機(jī)的操作控制和監(jiān)控功能，對(duì)交流繞線式提升機(jī)異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、加速、等速、減速、爬行、停車(chē)與換向等進(jìn)行控制，并具有提升機(jī)必要的電氣保護(hù)和聯(lián)鎖，有所要求的各種功能。系統(tǒng)圖如圖2.1所示。該系統(tǒng)中利用PLC技術(shù)替代了有觸點(diǎn)電器的邏輯控制功

37、能，使得控制線路簡(jiǎn)化，自動(dòng)化程度得到較大的提升。用PLC控制電氣系統(tǒng)，其高壓主回路與TKD-A型大致相同，不同的是用可編程控制器代替有觸點(diǎn)的控制器件，用軟件功能實(shí)現(xiàn)速度檢測(cè)、安全保護(hù)、操作控制。系統(tǒng)加電后, PLC 首先進(jìn)行初始化, 主要對(duì)高速計(jì)數(shù)單元進(jìn)行以下操作: 寫(xiě)控制字、定義工作模式、清零、寫(xiě) 圖2.1 PLC控制電控系統(tǒng)設(shè)定值、設(shè)置定時(shí)中斷、連接中斷、啟動(dòng)計(jì)數(shù)。接著檢查各保護(hù)環(huán)節(jié)是否正常及輸入信號(hào)狀態(tài), 如果正常則解除安全制動(dòng), 否則不允許開(kāi)車(chē)。其次, 當(dāng)井下發(fā)出提升信號(hào)時(shí), 提升機(jī)按照預(yù)定程序進(jìn)行。在提升過(guò)程中, 外設(shè)控制開(kāi)關(guān)或傳感器的輸出信號(hào)被PLC 調(diào)用, 經(jīng)邏輯、時(shí)序、微分、比

38、較、計(jì)數(shù)等出繼電器、控制繼電器、加速接觸器、高壓換向器、制動(dòng)回路、信號(hào)回路等外部被控對(duì)象動(dòng)作, 控制主電機(jī)的開(kāi)車(chē)、停車(chē)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速的工作。對(duì)整個(gè)電控系統(tǒng)中的繼電器控制部分也即主控系統(tǒng) (主要是主控制回路 ) 采用可編程控制器( PLC ) 技術(shù)進(jìn)行改造。（1）用 PLC 代替這些回路的所有中間繼電器、時(shí)間繼電器的功能. 控制邏輯保持不變, 由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn), 必要時(shí)根椐用戶要求改進(jìn)設(shè)計(jì)。 （2）在原中間繼電器、時(shí)間繼電器與 PLC 之間設(shè)立轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān), 當(dāng)新系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí), 通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)可立即恢復(fù)使用老系統(tǒng)。 （3）增加必要的綜合后備保護(hù)、信號(hào)顯示, 便于故障查找。2.3 PLC控制系統(tǒng)的組成

39、及各部分的功能2.3.1 PLC控制系統(tǒng)的組成操作臺(tái) PLC控制系統(tǒng)主要有主控柜、加速接觸器柜、高壓換向柜、制動(dòng)電源柜等部分組成，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2.2操作臺(tái)可編程序控制器（PLC）可編程序控制器（PLC）檢測(cè)信號(hào)可調(diào)閘制動(dòng)高壓換向器制動(dòng)電源柜加速接觸器檢測(cè)信號(hào)可調(diào)閘制動(dòng)高壓換向器制動(dòng)電源柜加速接觸器提升機(jī)電動(dòng)機(jī)提升機(jī)電動(dòng)機(jī)圖2.2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.3.2 P（1）主控臺(tái)：主控臺(tái)是電氣控制的核心設(shè)，通過(guò)通訊模塊間工作指令的傳遞，將各種外設(shè)控制開(kāi)關(guān)傳感器送來(lái)的信號(hào)接到主控臺(tái)PLC的輸入端，經(jīng)PLC的邏輯運(yùn)算，被控對(duì)象的動(dòng)作及驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的輸出繼電器動(dòng)作，再控制安全繼電器、工作繼電器及各種控制單元，

40、完成提升機(jī)的工作過(guò)程。（2）加速柜：可控硅加速柜在布線結(jié)構(gòu)上與轉(zhuǎn)子接觸器相同, 功能相當(dāng)于加速時(shí)的電阻切換, 主要由晶閘管及其觸發(fā)回路構(gòu)成。其主回路每段采用3只單向可控柜構(gòu)成三角形接法，作為主電機(jī)轉(zhuǎn)子回路外接電阻切換開(kāi)關(guān)使用，由主控臺(tái)來(lái)控制實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的加速和減速。（3）制動(dòng)電源柜：主要作用是提供主電機(jī)減速段低頻制動(dòng)、下放重物時(shí)腳踏低頻制動(dòng)、爬行段低頻運(yùn)行拖動(dòng)及驗(yàn)繩時(shí)低頻運(yùn)行拖動(dòng)的電源。（4）檢測(cè)信號(hào)：主要作用是隨時(shí)隨地上傳信號(hào)，起到監(jiān)測(cè)監(jiān)控的重要作用，保證在提升機(jī)工作的過(guò)程中提升機(jī)能安全有效的完成規(guī)定的任務(wù)。2.4 PLC的選擇及I/O點(diǎn)的分配2.4.1 PPLC 是以微處理器為核心, 綜合了

41、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用自動(dòng)控制裝置, 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便, 在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造等方面得到了廣泛應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)采用西門(mén)子S7-300 PLC，S7-300系列 PLC是一種通用型PLC，能適應(yīng)自化工程中的各種應(yīng)用場(chǎng)合，具有：（1）高速指令處理，指令處理時(shí)間為0.1-0.6us（2）人機(jī)界面，方便的人機(jī)界面已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)（3）診斷功能，CPU的智能化的診斷系統(tǒng)可連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常（4）口令保護(hù)等強(qiáng)大功能S7-300基于模塊化、無(wú)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用DIN標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝，配置靈活、安裝

42、簡(jiǎn)單、維護(hù)容易、擴(kuò)展方便，各種模塊可以進(jìn)行廣泛的組合和擴(kuò)展。2.4.2 S7-300 PLC的輸入輸出設(shè)備如下表所示開(kāi)關(guān)量：手動(dòng)方式；自動(dòng)方式；正常運(yùn)行；緊急制動(dòng)；接近井口位置；油位信號(hào)；模擬量：油壓信號(hào)；油溫信號(hào)；操作臺(tái)制動(dòng)手柄給定制動(dòng)；測(cè)速機(jī)制動(dòng)。輸 入 設(shè) 備輸 出 設(shè) 備正向接觸器(反向,線路,低頻)（3）松繩腳踏開(kāi)關(guān)制動(dòng)定子電流繼電器信號(hào)液壓站(運(yùn)行,溫度高,壓力高)低頻(正向,反向,爬行)潤(rùn)滑站(運(yùn)行,欠壓,超溫,油超溫,出油溫度高)SYMA工作閘開(kāi)關(guān)加熱器主令控制器電鈴工作方式(工作/調(diào)繩)檢修亞同步(低頻使用)手選正向(反向)加速開(kāi)關(guān)(18)方向復(fù)位正(反)向輸出正力提升(負(fù)力

43、)速度方向繼電器緊急開(kāi)關(guān)工作閘輸出故障復(fù)位安全輸出正向(反向)過(guò)卷復(fù)位信號(hào)燈加速開(kāi)關(guān)(18)提升方向外部安全回路減速燈松 繩低頻投入燈輸 入 設(shè) 備輸 出 設(shè) 備離心開(kāi)關(guān)正(負(fù))力燈正向(反向)減速開(kāi)關(guān)(井筒)一(二)次開(kāi)車(chē)燈正向(反向)兩米定點(diǎn)開(kāi)關(guān)(井筒)檢修(驗(yàn)繩)燈斷 軸選正(反)向燈二級(jí)制動(dòng)切除(牌坊)零位燈減速開(kāi)關(guān)中間繼電器(牌坊)安全回路燈正(反)向終端停車(chē)(牌坊)比較(深度指示器用)過(guò)卷開(kāi)關(guān)(井筒)深度指示器彈簧疲勞可調(diào)閘電流閘瓦磨損SMJ檢 修停車(chē)信號(hào)信號(hào)選向信號(hào)急停Dzc-run手閘給定限速給定(正向/反向)表2.1 系統(tǒng)的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備表注釋： (2)：有2次；(18)

44、有8個(gè)； 0未用(7.0未用)；空：未用； 如有不適，以接線圖為準(zhǔn)。2.4.3 S7-300 PLC接線圖（一）S7-300 PLC I/O地址分配1.分配原則: 重要輸入信號(hào)（如松繩開(kāi)關(guān)、過(guò)卷開(kāi)關(guān)等）直接送入主令柜PLC的輸入模塊或通過(guò)繼電器轉(zhuǎn)換后（如井筒磁開(kāi)關(guān)信號(hào)）送入主令柜PLC的輸入模塊，主PLC的中央處理器（CPU）在接受這些信號(hào)后，會(huì)根據(jù)系統(tǒng)的情況及操作指令對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算、控制，給出開(kāi)關(guān)信號(hào)的繼電器輸出或模擬量信號(hào)的輸出，這些不同的輸出信號(hào)再分別控制不同的設(shè)備，如液壓站、潤(rùn)滑站等。采用就近原則，如操作臺(tái)的按鈕、開(kāi)關(guān)等直接進(jìn)入從PLC進(jìn)行控制；兩個(gè)光電編碼器分別進(jìn)入主PLC、從PLCF

45、M350高速計(jì)算模塊，對(duì)每一套編碼器分別計(jì)數(shù)，并通過(guò)軟件比較兩套FM350之間的計(jì)數(shù)值，形成互為監(jiān)視。若程序檢測(cè)到編碼器故障信號(hào)，發(fā)出報(bào)警并進(jìn)入電氣制動(dòng)停車(chē)。2.初步統(tǒng)計(jì) 依次對(duì)應(yīng)分配：數(shù)字量D(I:96 Q:64) 模擬量A(I:32 Q:32)DI DO AI AOI4.0I4.7 Q16.0Q16.7 I24.1I24.3 Q28.0I5.0I5.6 Q17.0Q17.7(3.4.5空) I6.0I6.5 Q18.0Q18.7 I7.0I7.5 Q19.0Q19.7(1.3空)I8.0I8.7 Q20.0Q20.7I9.0I9.6 Q21.0Q21.7(4空)I10.0I10.7 Q22

46、I11.1I11.6 Q23 I12.0I12.7 I13.0I13.7I14.0I14.5圖2.3 S7-300的 I/O地址分配(二) S7-300 PLC的模塊組合圖2.4 S7-300 PLC模塊組合2.4.4 P（一）繼電器電路中的執(zhí)行元件與PLC的輸出繼電器對(duì)應(yīng)器 件輸 入輸 出 名稱項(xiàng)目代號(hào)接口代號(hào)對(duì)應(yīng)器件項(xiàng)目代號(hào)接口代號(hào)對(duì)應(yīng)器件交直流接觸器IC_IN I4.1KM2.1 IC_OUT Q19.0 KA13.1 正向接觸器FC_IN I4.2 KM2.2 FC_OUT Q19.2 KA13.2 反向接觸器Q19.4KA13.4 正向限速Q(mào)19.5KA13.5 反向限速Q(mào)19.6K

47、A14.6 工作閘/手閘DIC_IN I4.4 KM3.1DIC_OUTQ16.3 KA3.3 低頻接觸器DICO_IN I6.6DICO_OUT Q16.1KA3.1 電磁閥YV7.1YV7.6G5_OUT Q17.0 KA7.2 控制G5 G6_OUTQ17.1KA7.3 控制G6 指示燈主令控制LK_1I7.0KA10.1LK_1DZK_1Q21.5HL4.15零位燈工作閘開(kāi)關(guān)DLK_1 I7.5KA10.6S_ZJ I8.1SB2.9 S_Z_LED Q21.1 HL4.7 選正向燈 (手選)S_FJ I8.2SB3.1 S_F_LED Q21.3HL4.11 選反向燈 (手選)ZLI

48、8.4 SA2.2ZL_LED Q20.5 HL5.2 正力提升燈FL I8.5 FL_LED Q20.6 HL5.1 負(fù)力提升燈AC_IN I10.5KM9.0 LED_ACQ21.6 HL4.14 安全回路燈JSJ_IN I13.0 KM15.10 JSJ_LED Q20.3 HL5.6 減速燈XC_XHI14.0LXG1 (開(kāi)車(chē)) CHECK_LED Q21.1HL5.3檢修燈(驗(yàn)繩燈)ST_XH I14.1 LXG2(停車(chē)) XC XC_LED Q16.2 Q20.0 KA3.2 HL5.5 信號(hào)燈 (選向) 停 車(chē)Z_KC_XH I14.2 LXG3 (正向)開(kāi) 車(chē) 信 號(hào) F_KC

49、_XH I14.3 LXG4 (反向) XH_JT I14.4 LXG5 急 停DP_LED DP_ZJ DP_FJ Q20.4 Q16.4 Q16.5 HL5.7 KA3.5 KA3.6 低頻投入燈(正/反向)B_T_H I5.3 液壓站溫 度 高1KC_LED XC_LED Q20.7 Q21.0 HL5.9 HL5.10 一次開(kāi)車(chē)燈 二 次 開(kāi) 車(chē) 燈H_P/H I6.0 潤(rùn)滑站超 溫 TPJ I13.5 彈簧疲勞表2.2繼電器電路中的執(zhí)行元件與PLC的輸出繼電器對(duì)應(yīng)關(guān)系(二) 繼電器電路中的主令電器與PLC的輸入繼電器對(duì)應(yīng)器件 項(xiàng)目代號(hào) 接口代號(hào)對(duì)應(yīng)器件 名 稱 旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) LK_9 I

50、6.4 SA3.0 主令控制器 LK_11 I6.5 LK_1 I7.0 KA10.1SA3.0 LK_3 I7.1 KA10.2/SA3.3 LK_4 I7.2 KA10.3/SA3.3 L 5 I7.3 KA10.4 L_7 I7.4 KA10.5I24.1/I28.0KA10.7SA3.1/SA3.12 旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) 腳踏 開(kāi)關(guān) JTK I4.7 KA3.4SL2.2 腳踏開(kāi)關(guān) JLK_1K I5.0 FL27 定子電流 繼電器 JLK_2K I5.1FL28旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān) DIK_2 I6.3 SA2.0 工作閘開(kāi)關(guān) DIK_1 I7.5 KA10.6/SA2.0 2HK_YS I9.0 SA3

51、.2 工作方式(工作/調(diào)繩)檢修Z_OV_RST I8.1SA3.3 正向過(guò)卷復(fù)位F_OV_RST 反向過(guò)卷復(fù)位加速開(kāi)關(guān)器件 1JC_IN 1JC_OUTI9.3/Q18.0KA4.1/KA11.1/KA10.8 加速開(kāi)關(guān) 2JC_IN 2JC-OUTI9.4/Q18.1KA4.2/KA11.2/KA10.8 3JC_IN 3JC_OUTI9.5/Q18.2KA4.3/KA11.3 4JC_IN 4JC_OUTI9.6/Q18.3KA4.4/KA11.4項(xiàng)目代號(hào)接口代號(hào)對(duì)應(yīng)器件名 稱加速開(kāi)關(guān) 5JC_IN 5JC_OUTI10.0/Q18.4KA4.5/KA11.5 6JC_IN 6JC_OU

52、TI10.1/Q18.5KA4.6/KA12.1 7JC_IN 7JC_OUTI10.2/Q18.6KA4.7/KA12.2 8JC_IN 8JC_OUTI10.3/Q18.7KA4./KA12.3 離心開(kāi)關(guān) LXK I10.7KA14.3/SL14.3 離心開(kāi)關(guān)接近開(kāi)關(guān) Z_JSK I12.0KA15.1/SQ15.1 正向減速開(kāi)關(guān)(井筒) F_JSK I12.1KA15.2/SQ15.2 反向減速開(kāi)關(guān)(井筒) Z_DDK I12.2KA15.3/SQ15.3 正向兩米定點(diǎn)開(kāi)關(guān)(井筒) F_DDK I12.3KA15.4/SQ15.4 反向兩米定點(diǎn)開(kāi)關(guān)(井筒)斷 軸 DZ_1 I12.4S1

53、5.1 斷 軸 DZ_2 I12.5行程開(kāi)關(guān) Z_2JK I12.6SL15.11二級(jí)制動(dòng)解除(牌坊) F_2JK I12.7SL15.12 JSJ_IN I13.0SL15.10減速開(kāi)關(guān)中間繼電器(牌坊) Z_ST I13.1KA15.5/SL15.5正向開(kāi)關(guān)中間繼電器(牌坊) F_ST I13.2KA15.6/SL15.6反向開(kāi)關(guān)中間繼電器(牌坊)Z_OV_IN I13.3KA15.7/SL15.7過(guò)卷開(kāi)關(guān)(井筒)F_OV_IN I13.4KA15.8/SL15.8 TPJ I13.5KA16.1/SL16.1SL16.16 彈簧疲勞 ZMJ I13.6KA16.2/SL16.17SL16

54、.32 閘瓦磨損 SMJ I13.7 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)WORK_TS I8.0SA2.1 工作方式 按鈕開(kāi)關(guān) S_ZJ I8.1SB2.9 手選正向 S_FJ I8.2SB3.1 手選反向 RST_2FJ I8.3SB2.1e 方向復(fù)位 ZL I8.4SA2.2 正力提升 FL I8.5SA2.2 反向提升 EM_ST I8.6SB3.11 緊急開(kāi)關(guān)(無(wú)) ERR_RST I8.7SB2.8 故障復(fù)位壓力繼電器 B_RUN I5.2KM7.1/SA2.1;SB2.3;SB2.4/FR7.1 液壓站 運(yùn)行 B_T_H I5.3PW7.1/PY7.2/PY7.3 溫度高 B_P_H I5.4KA7.1/P

55、Y7.1 壓力高 U_RUN I5.5KM8.1/SB2.2;SB2.2/FR8.1 潤(rùn)滑站 運(yùn)行 U_1K I5.6LU1_1 欠壓 U_P/H I6.0LU1_2 超溫 U_P/T_2 I6.1LU1_3 油超壓 U_T/H I6.2LU1_4 出油溫度高表2.3繼電器電路中的主令電器與PLC的輸入繼電器對(duì)應(yīng)關(guān)系注釋：FR：熱繼電器；既可安裝在外部電路，也可安裝在內(nèi)部電路，視I/O接口容量大小而定。本次設(shè)計(jì)安裝在外部電路。（三）繼電器電路中的時(shí)間繼電器與PLC的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)項(xiàng)目代號(hào)標(biāo)注號(hào) 名 稱 項(xiàng)目代號(hào) 標(biāo)注號(hào) 名 稱XSJ M41.0速度信號(hào)延時(shí) 中間繼電器 T_XSJ T31

56、速度方向時(shí)間繼電器T_XSJ_D T40 方向延時(shí)VB2M/SM50.0 兩米速度檢測(cè) T_DZ_1 T14I12.4斷軸信號(hào)延時(shí)T_DZ_2 T15 /I12.5ERR_2M/SM150.4 兩米限速故障 T_DDT13 定點(diǎn)M_Z_ST M42.6 終端停車(chē)(編碼器) Z_ST_TBT8 /I13.1正向停車(chē)延時(shí)繼電器 M_F_ST M42.7 F_ST_TBT9 /I13.2反向停車(chē)延時(shí)繼電器V_F_M M2.1 方向聯(lián)鎖 T_CX T16 錯(cuò)向V_Z_M M52.0 DP_G2M14.3 低頻故障記憶M_XC_Y_GT65低頻信號(hào)延時(shí)DZC_Y_GZT66低頻延時(shí)（故障記憶）ERR_G

57、SJ2M150.0 等速過(guò)速故障T_GSJ2T10 等速過(guò)速ERR_SSM150.2 松繩故障T_SST11 /I10.6;Q16.0 松繩延時(shí)繼電器ERR_LXM150.3 編碼器故障T_LXT12 離心開(kāi)關(guān)延時(shí)繼電器 ERR_CXM150.6 錯(cuò)向故障T_CXT16 錯(cuò)向M_ACM151.7 安全回路T_ACT17/T28 /Q1 安全回路（未用）M_JSJ項(xiàng)目代號(hào)M152.1標(biāo)注號(hào)減速點(diǎn)名稱T_JSJT29/T10減速鈴時(shí)間KTZ_JST45可調(diào)閘減速時(shí)間項(xiàng)目代號(hào)標(biāo)注號(hào)名稱TZT60 貼閘時(shí)間M_XCM152.2 信號(hào)T_XCT18/T65 信號(hào)延時(shí)（未用）GYXHM153.0 二次開(kāi)車(chē)

58、信號(hào)T_XC_Y/xh_ysT50/T51 信號(hào)延時(shí)M_XC2M152.3RK_2JM100.0二次開(kāi)車(chē)中間繼電器M_2JKM152.6二級(jí)制動(dòng)解除繼電器T_DZCT28 二級(jí)制動(dòng)延時(shí)T_G5T30 二級(jí)制動(dòng)時(shí)間ERR_GSJ1M152.7 減速過(guò)速故障T_GSJ1T46 /I8.7 減速過(guò)速2_8JCM41.4 加速開(kāi)關(guān)1SJ8SJT20T27 /Q18.1Q18.7 加速開(kāi)關(guān)延時(shí)繼電器 DL_MM51.7電鈴中間繼電器 XT_XH_YT35/T29 定鐘延時(shí)（未用）表2.4 繼電器電路中的時(shí)間繼電器與PLC的定時(shí)器或計(jì)數(shù)器對(duì)應(yīng)注釋：時(shí)間繼電器有“通延型”, “ 斷延型”兩種；定時(shí)器只有“通

59、延型”； 如有不當(dāng)之處，參看梯形圖。2.5 PLC電控系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)交流提升機(jī)電控系統(tǒng)是由PLC控制的全自動(dòng)控制系統(tǒng)。主控PLC電控系統(tǒng)由高壓主回路和低壓控制回路組成，其中高壓主回路又由定子回路、轉(zhuǎn)子回路組成，低壓控制回路主要由主控邏輯電路、可調(diào)閘動(dòng)力制動(dòng)回路、信號(hào)檢測(cè)控制儀、安全保護(hù)電路及各種控制柜組成，由于PLC控制交流提升機(jī)電控系統(tǒng)的高壓主回路與TKD-A型系統(tǒng)的基本相似，前面第二章已經(jīng)介紹過(guò)了，這里就不介紹，重點(diǎn)介紹低壓控制回路。2.5.1 主控邏輯電路本電控系統(tǒng)由于使用了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)可編程控制器PLC作為組要控制器件，因而各項(xiàng)控制和保護(hù)功能之間的邏輯關(guān)系，是根據(jù)TKD系統(tǒng)的工作過(guò)程，

60、結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況用編程的方法解決的。通過(guò)PLC控制各接觸器、繼電器的觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)控制。各外設(shè)控制開(kāi)關(guān)或傳感器作為輸入信號(hào)，接到PLC的輸入端子，這些信號(hào)的工作狀態(tài)被PLC調(diào)用，經(jīng)邏輯、時(shí)序、微分、積分、比較、計(jì)數(shù)等程序處理后，PLC相應(yīng)的輸出繼電器動(dòng)作，控制安全繼電器，加速接觸器高壓換向器、制動(dòng)回路、信號(hào)回路等外部被控對(duì)象動(dòng)作，完成提升機(jī)的加速等速、減速、爬行、制動(dòng)、停車(chē)、保護(hù)、信號(hào)、顯示等工作過(guò)程。2.5.2 可調(diào)閘動(dòng)力制動(dòng)電路本系統(tǒng)采用可調(diào)閘、動(dòng)力制動(dòng)電路模塊進(jìn)行開(kāi)環(huán)、閉環(huán)控制和減速段限制超速10%的保護(hù)控制，替代原TKD的磁放大器?；究刂谱饔脤?duì)可閘進(jìn)行開(kāi)環(huán)、閉環(huán)控制開(kāi)環(huán)控制時(shí)，當(dāng)操作臺(tái)上