1、全數字雙PLC提升機變頻電控系統技術方案鄭州廣眾科技發展有限公司技 術 方 案（全數字雙PLC提升機變頻調速系統）一、總體說明在礦用提升機中，中小功率的提升機多選用低壓電機，其傳動方式仍是繞線式電動機的電阻調速，即采用繼電器、接觸器、磁放大器構成的繼電器式控制系統，其控制復雜，故障率相對較高，查找故障困難，保護較少，保護精度差，這部分提升機在改造中可選用交直交變頻調速傳動方式。交直交變頻調速和老的TKD切電阻調速相比最大的好處就是將TKD提升機的有級調速變成無級的平滑調速，如果交直交變頻傳動系統帶能量反饋單元，其節能效果比TKD提升機大大提高，TKD提升機消耗在轉子電阻上的轉差功率能全部回饋電

2、網。如果新建項目選用此種傳動方式，電機選型時可直接選用鼠籠電機則更加節約投資。在可靠性、調速性能、節能方面更具有優勢。我公司生產的全數字雙PLC提升機變頻調速系統和原來的TKD提升機控制系統相比在安全性、可靠性、易用性等方面有以下顯著特點：1、 可以達到和直流傳動相媲美的調速性能，可以連續平滑無級調速；2、 面向安全的主控PLC系統替代原有的繼電器控制回路，確保系統具有高度自動化和安全性；3、 監控PLC完成部分控制功能，同時在安全保護方面和主控PLC構成冗余；4、 良好的人機界面，使系統維護變得更方便，操控變得更為簡單；5、 全數字深度、速度指示，使深度、速度顯示更直接和準確；6、 采用擁有

3、專利技術的國內最先進的手柄，操作更舒適，可靠性更高；7、 高性能矢量控制技術使得系統具有優良的調速性和極寬的調速范圍；8、 行程閉環控制，可以準確控制提升容器的減速和停車位置，保護提升機具有最優的運行效率；高性能提升機電氣控制系統是傳動控制技術、自動控制技術和安全工程技術的完美結合。我們保證提供的系統具有最高的安全性，并使企業獲得最大的產能。這一切都是建立在系統采用的最新傳動工程技術、優化的傳動控制技術以及面向安全的自動化控制技術基礎之上的。根據用戶的要求和現場的實際情況，提供最適宜的直流或交流傳動控制方案。先進的提升機閉環工藝控制系統可以滿足各類礦井的特殊要求。二、全數字雙PLC提升機變頻調

4、速電控系統符合下列文件的規定和基本要求：1、 煤礦安全規程（2005版）。2、 進口電氣設備遵守國際電工委員會IEC標準。3、 現行國家電工委員會及其它有關標準。4、 礦山電力設計規范GB50070-94 5、 JB4263-86交流傳動礦井提升機電控設備技術條件6、 煤礦地面多繩摩擦式提升系統設計規范MT5021-19977、 金屬非金屬地下礦山安全規程GB16424-19968、 低壓配電設計規范GB50054-959、 工業過程測量和控制裝置的電磁兼容性GB/T13926-9210、 3-35KV交流金屬封閉開關設備GB3906-9111、 快速瞬變干擾實驗IEC61000-4-412、

5、 浪涌抗擾性實驗IEC61000-4-513、 直流傳動礦井提升機電控設備 第二部分晶閘管電控設備（JB/T6754.2-93）14、 干式變壓器G通用技術條件GB11022-9115、 旋轉電機定額和性能ZBC55200016、 高壓開關設備通用技術條件GB1102217、 電控裝置的靜動態性能指標完全滿足提升機四象限運行工礦的要求，在電網電壓波動+10%范圍內，能實現恒轉矩提升并滿足一定的過載能力和安全系數。18、 電控裝置電磁兼容性符合IEC801并能夠承受提升機和通風機運行時的地坪振動。19、 安全回路和安全監視等關鍵電路采用冗余結構設計。20、 井筒電氣設備滿足防塵、防水、防爆要求。

6、21、 電控系統采用原裝進口雙PLC（日本三菱FX2N系列）控制，其中交直交變頻器、可編程控制器等關鍵設備為進口產品。三、 主要技術參數（用戶填寫）（一）提升機技術參數1. 提升方式：滿足手動、自動、檢修、應急開車方式2. 提升機型號：3. 提升高度：4. 提升最大速度：5. 深度指示器：6. 工作水平數：（二）提升機主傳動電機技術參數1 電動機型號：2 工作電源：380V3 電機額定轉速：4 電機功率：88KW5 電機額定電流：四、電氣控制系統（一）總體控制思路 采用先進的變頻器作為驅動裝置，完美的矢量控制方式實現高精度的速度控制，節能效果明顯，具有完善的軟硬件保護環節，各主要保護實現雙線制

7、，提升機按照預定的速度圖和提升要求實現平穩的起動、運行、減速、制動和停車。（二）系統組成1、操作臺 操作臺是本系統的核心部件，采用一體式操作臺，操作臺上裝有指示燈、儀表、按鈕、旋鈕、轉換開關、主令控制器、手閘控制器和觸摸屏，能實現提升機運行的各種控制工藝的要求。元器件布局合理，箱體結構符合人體工程學。 指示燈主要指示提升機的運行狀態、信號指示、安全狀態等信號。 儀表主要顯示操作臺電源電壓、KT線圈電流或比例閥電壓等數據。 按鈕主要控制操作臺電源啟停、制動泵啟停、調節制動油壓和變頻復位等。 旋鈕主要控制速度選擇、切除語言報警、切除自動換向、制動泵選擇、應急方向等。 轉換開關主要控制安全閥、潤滑泵

8、、調繩閥。 主令控制器主要控制變頻給定的大小。 手閘控制器主要控制液壓閘的開度。 觸摸屏主要顯示提升機的運行參數，包括提升速度、提升位置、電機電流、油壓等等，以及顯示故障信息。 操作臺的內部采用兩臺性能穩定的三菱FX2N系列PLC作為控制核心，第一臺為主控機負責提升機的主程序，第二臺為監控機負責信號打點、語音報警和后備保護，兩臺PLC有主有從，互有分工，相互監視實現了安全回路的雙線制。重要的輸入輸出信號采用繼電器隔離后進出PLC，在安全回路中采用軟件和硬件相串聯的控制方式提高安全性。通過PLC程序可以實現手動、自動、檢修等工作方式；結合外圍安裝的軸編碼器，時時監控提升機的運行位置和速度，實現對

9、調速系統速度給定和液壓制動的控制；同時檢測外圍故障作出準確的判斷和處理；實現完善的保護功能，包括等速段過速、減速段過速、井口限速、過卷、電機過流、制動油過壓、潤滑油欠壓、閘瓦磨損、煤位超高、松繩、深指失效、軸編失效、絞車反轉、變頻故障等等；在PLC出現故障無法工作時，可以利用應急提升慢速將滾筒提升至井口或下放至井底。操作臺內部還配備有UPS不間斷電源，在操作臺突然斷電時能夠確保PLC正常工作和存儲數據以及實現安全制動。操作臺內部還配備有我公司自行研制的語音報警模塊，在系統發生故障時通過語音幫助維護人員迅速查找故障點。在發生意外情況時，司機可以通過急停開關斷掉變頻器電源，緊急停車。2、變頻柜變頻

10、柜是本系統的執行部件，采用磁通矢量控制的SPWM正弦波脈寬調制技術，具有調速精度高、調速范圍大、起動轉矩大、自動轉矩補償功能等特點，并且自身具備了完善的保護功能，省去了若干外圍硬件。它通過接收操作臺啟停的開關量信號以及速度給定的模擬量信號來驅動電機，并且向操作臺返回故障信號和電機電流信號。變頻器選用日本安川變頻器（變頻器也可依客戶要求更換品牌），具有性能穩定，運行可靠，起動力矩和加速力矩以及制動力矩大等特點。3、制動柜制動柜是在提升機負力運行時，將回饋的能量以電阻發熱的形式消耗掉。若選用四象限變頻器則不需要制動柜。五、保護功能序號保護類型保護功能參數設置1行程保護外部過卷保護距離0.4m 內部

11、過卷保護距離0.5m 可調反 轉反轉1m或反轉速度大于0.5m/s2速度保護等速段過速超過全速的15%減速段過速超過預定速度的10%接近停車位限速接近井口限速2m編碼器失效保護主機監機相差4米 可調4系統附加保護主令零位手閘零位腳踏緊停停車信號保護方向記憶電機過流電流大于額定電流的1.5倍深指失效保護誤差大于3m動作制動油超溫潤滑油超溫閘瓦磨損松繩保護有報警二級制動過卷切換保護制動油過壓保護6Mpa 可調潤滑油欠壓保護0.05Mpa可調變頻裝置故障變頻未運行故障六、外圍部件（一）TCK系列磁性感應開關為了實現停車、減速、定點檢測、保護等功能，外圍開關選用非接觸式高可靠、高精度的TCK系列磁性感

12、應開關，過卷開關另設一套機械式LX4開關。（二）測速裝置為了提高測速精度，選用軸編碼器代替測速發電機。七、新型電控系統與老式轉子串電阻調速系統的比較名稱變頻串電阻調速精度高低沖擊電流小大加減速平穩波動大節能效果平均節能20%無閘瓦磨損較小嚴重維護費用低高安全性高低系統結構簡單復雜故障率低高發熱量小大觸頭氧化無嚴重停車位準確不準確機械震動小大控制線路簡單復雜轉子串電阻調速，用交流接觸器或者可控硅進行電阻切除從而達到調速的目的，這樣的調速方式在啟動、換擋時會產生較大的沖擊電流，大量的電能消耗在電阻上，造成能源的極大浪費，并且在減速與低速爬行過程中主要依靠工作閘來控制，對閘瓦的磨損比較嚴重，需要經常

13、更換，增加了維護費用，同時提升系統的安全性也受到了很大影響。由于變頻器具有軟啟動、軟停止功能，對閘瓦的磨損比較小，加減速平穩，安全性高，且四象限運行節能效果顯著等優點，符合國家節能政策，因此采用變頻調速為最佳方案。說明： 調速精度轉子串電阻調速是用交流接觸器或者可控硅進行電阻切除從而達到調速的目的，屬于有極調速，這種調速方法就決定了它不可能有高的調速精度，而變頻調速是通過改變電機的工作頻率，從而改變電機的轉速，屬于無極調速，具有很高的調速精度。 沖擊電流 轉子串電阻調速在啟動、換擋時會產生較大的沖擊電流，這種沖擊無論是對電機還是對電控設備都會影響其使用壽命，而變頻器具有軟啟動功能，在啟動時會遏

14、制電流的沖擊，延長設備的使用壽命。 加減速過程 轉子串電阻調速屬于有機調速，在加減速時是一級一級往上加速或往下減速，就像是上樓梯，而變頻調速是無極調速，調速平滑，就像是坐電梯。 節能效果 轉子串電阻調速需要將大量的電能消耗在電阻上才能達到減速的目的，造成電能的極大浪費，而變頻器可以四象限運行，在電機減速或下放重物時可以將勢能轉換成電能返回電網，節約電能達20%以上。 維護費用由于轉子串電阻調速沒有較高的調速精度，從而在減速時需要依靠磨閘皮來減速，對閘皮的磨損非常嚴重；串電阻調速系統由操作臺、換向柜、動力制動柜、加速柜、大量電阻組成，結構復雜導致故障率較高；串電阻調速通過切換電阻來調速，從而導致接觸器或可控硅需要頻繁動作，觸頭打火嚴重，需要經常更換，而換用變頻調速這些問題都不再存在。 控制線路 轉子串電阻調速需要用到大量的接觸器和繼電器，硬件環節非常復雜，一旦出現故障，查找故障點很困難，而變頻調速應用了先進的變頻器，從而減少了大量的硬件環節，控制回路非常簡單，故障率很低。八、供貨明細表序號型號名稱數量備注1KJBP-ZKT操作臺1臺589922KJBP-BPG變頻柜1臺1091843KJBP-ZDG制動柜1臺129644TCK型磁開關1套21005TS型磁鐵1套6006E6B2-CWZ6C編碼器2個2960