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1、全數(shù)字直流提升機(jī)電控系統(tǒng)主控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)通過采集與主軸直聯(lián)的旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)、井筒開關(guān)信號(hào)及其余運(yùn)行信號(hào)，對(duì)提升機(jī)行程、速度等重要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，完成過卷、等速度段超速、減速段連續(xù)速度保護(hù)、定點(diǎn)速度保護(hù)等保護(hù)功能，起到主控系統(tǒng)、傳動(dòng)控制系統(tǒng)等保護(hù)的熱冗余后備保護(hù)。液壓制動(dòng)控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)故障安全優(yōu)先要求提升機(jī)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，完成工作制動(dòng)和緊急制動(dòng)等控制。根據(jù)制動(dòng)控制原理不同，緊急制動(dòng)應(yīng)分為恒減速制動(dòng)和恒力矩制動(dòng)（二級(jí)制動(dòng)）。前者是在制動(dòng)過程中控制系統(tǒng)按減速度閉環(huán)調(diào)節(jié)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)油壓實(shí)現(xiàn)減速度不變的控制；而后者是根據(jù)預(yù)先設(shè)置的油壓和時(shí)間進(jìn)行緊急制動(dòng)。恒力矩制動(dòng)過程中減速度與實(shí)際負(fù)載的狀態(tài)相關(guān)，適合負(fù)載基本恒定的主井提升系統(tǒng)；恒減速制動(dòng)可依負(fù)載調(diào)整制動(dòng)力，適合有人員提升的副井提升系統(tǒng)。井筒信號(hào)系統(tǒng)是提升機(jī)行程控制與保護(hù)的重要部分，分別在井筒中不同位置設(shè)置同步校正開關(guān)、定點(diǎn)速度檢測(cè)開關(guān)和過卷開關(guān)等，以使控制系統(tǒng)獲得提升容器在井筒中的確切位置，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)量行程。數(shù)字控制技術(shù)與一般的提升機(jī)電控系統(tǒng)相比，在安全回路中增加了一套軟件安全回路，即系統(tǒng)分別有硬件和軟件兩套安全回路，前者的回路由繼電器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，而后者的回路由主控系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)，主控系統(tǒng)的信號(hào)以繼電器常開觸電形式傳入硬件安全回路中，因此，硬件安全回路是提升機(jī)電控系統(tǒng)中最終保護(hù)環(huán)節(jié)，其設(shè)計(jì)滿足“故障安全優(yōu)先系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)要求，可以確保提升機(jī)的安全可靠運(yùn)行。目前，全數(shù)字直流提升機(jī)在我國煤礦應(yīng)用較為廣泛。

2、全數(shù)字交—交變頻提升機(jī)電控系統(tǒng)

某煤礦主要采用國內(nèi)最大的40t箕斗，由2x3000kW雙電機(jī)拖動(dòng)。其電控系統(tǒng)是具有國際先進(jìn)水平的大型、全數(shù)字交-交變頻同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。在世紀(jì)初投入使用以來，運(yùn)行穩(wěn)定，性能良好，取得了較好的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。2.1提升機(jī)電控系統(tǒng)組成系統(tǒng)由整流變壓器、勵(lì)磁變壓器、自動(dòng)化控制計(jì)算機(jī)，主控PLC系統(tǒng)，閘控PLC系統(tǒng)、操作臺(tái)，交—交變頻全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)、裝卸載站控制裝置、液壓站等電機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。自動(dòng)化控制計(jì)算機(jī)采用德國SIEMENS公司的SIMAllCS7系統(tǒng)PLC產(chǎn)品S7-400,通過口網(wǎng)與傳動(dòng)控制系統(tǒng)和裝(卸)載站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主要由主控PLC系統(tǒng)、監(jiān)控PLC系統(tǒng)、閘控PLC系統(tǒng)、操作臺(tái)構(gòu)成。交—交變頻傳動(dòng)系統(tǒng)：(1)交—交變頻同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)主回路接線如圖1所示。交—交變頻器由三臺(tái)電網(wǎng)自然換流可逆三相橋式整流裝置組成，采用邏輯無環(huán)流三相有中心點(diǎn)接線方式，由三臺(tái)整流變壓器供電，輸出端采用星點(diǎn)連接。(2)交—交變頻同步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，采用SIEMENS公司的SIMADYN-D多功能控制裝置，與上位PLC實(shí)現(xiàn)通訊，完成提升機(jī)的行程控制和速度控制。交—交變頻同步電機(jī)控制系統(tǒng)采用磁場(chǎng)定向矢量控制。其原理基于直流電機(jī)良好的轉(zhuǎn)矩控制原理，將交流電機(jī)通過坐標(biāo)變換等效為直流電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)與直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)相同的調(diào)速性能。自動(dòng)化控制PLC系統(tǒng)提升機(jī)系統(tǒng)的操作和控制一定要具有安全性及可靠性，本項(xiàng)目的自動(dòng)化控制采用2套PLC系統(tǒng)(主控PLC系統(tǒng)和監(jiān)控PLC系統(tǒng))完成提升機(jī)的工藝控制；閘控PLC系統(tǒng)與ABB的抱閘控制裝置共同實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能；通過操作臺(tái)控制提升機(jī)的運(yùn)行。主控PLC控制系統(tǒng)(PLCI)。主控PLC控制系統(tǒng)采用SIEMENS公司SIMATICS7系統(tǒng)。主要完成提升過程邏輯控制和保護(hù)，完成重要故障的顯示和報(bào)警，成對(duì)液壓站的控制等功能。安全電路采用冗余結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用PLC與繼電器兩種并行控制。安全回路中串入主控PLC系統(tǒng)判定的系統(tǒng)故障，監(jiān)控PLC系統(tǒng)判定的系統(tǒng)故障，確保系統(tǒng)的安全可靠性。按照故障性質(zhì)，有不同形式的停車方式：緊急停車、事故停車。若出現(xiàn)故障，不可開車，故障解除后，經(jīng)復(fù)位后才可使安全回路正常。拖動(dòng)系統(tǒng)的行程控制礦井提升機(jī)在工藝上是在兩定點(diǎn)之間運(yùn)行，控制系統(tǒng)的控制效果體現(xiàn)在對(duì)位置(行程)的控制上。提升機(jī)的安全性也要求電控系統(tǒng)具有性能優(yōu)良、安全可靠的行程控制。本系統(tǒng)采用位置閉環(huán)控制技術(shù)以確保提升箕斗在預(yù)定地點(diǎn)準(zhǔn)確停車。拖動(dòng)系統(tǒng)的行程控制功能具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：根據(jù)設(shè)定的速度限幅、加速度、減速度和加速度導(dǎo)數(shù)為調(diào)節(jié)器形成給定曲線，所以，是最優(yōu)時(shí)間運(yùn)行。通過三個(gè)積分器，行程控制功能包產(chǎn)生理想的行程控制設(shè)定曲線。在手柄操作方式下，速度、加速度、減速度和加速度導(dǎo)數(shù)被限定在設(shè)定的限定值內(nèi)，能夠確保在任何操作方式下，提升機(jī)能可靠、安全運(yùn)行。同時(shí)，行程控制功能包在不連接機(jī)械時(shí)也能夠?qū)π谐炭刂七M(jìn)行測(cè)試。

作者：孫敏黑單位：龍江煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院