專利名稱：礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種礦用提升機(jī)裝置，具體的說是涉及一種礦用提升機(jī)的變頻調(diào)
速裝置。
背景技術(shù)：
目前礦用提升機(jī)所用的電控系統(tǒng)大多數(shù)是交流電控系統(tǒng)，我們以圖1、圖2和圖3 來描述提升機(jī)的運(yùn)行過程，圖1叫提升機(jī)的速度圖，也叫六段圖，俗稱控制工藝圖。圖3是交 流電控系統(tǒng)簡圖。由圖l和圖3可以看出目前的交流提升機(jī)電控是"有級調(diào)速"，每切一級 電阻都會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的電流有一個(gè)"臺價(jià)"式的變化，圖1中只畫出了一級臺階，切電阻有 幾級，速度圖中就有幾級速度變化臺階，由此而造成對電機(jī)軸、提升機(jī)、鋼絲繩等設(shè)備的一 次"沖擊"。在這種控制系統(tǒng)中，切電阻的方法是操作臺上的"主令"向前或向后推一級，電 阻就被切除一級，再向前或向后推一級，電阻就又被切除一級，直至切完，這個(gè)過程是有"臺 階"式的操作，或是有"臺階"式的運(yùn)行，這種控制實(shí)現(xiàn)不了對速度"連續(xù)"控制的要求，特別 是在動(dòng)力制動(dòng)時(shí)要"斷電"，使之有了一個(gè)"失去控制"的階段，給提升機(jī)運(yùn)行有了不安全的 隱患。 以圖3為例，交流電控系統(tǒng)的具體操作過程如下啟動(dòng)目前，交流繞線式電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制系統(tǒng)， 一般使用的是切八段電阻， 一部份使用的是切五段電阻，叫"八 段調(diào)速"或"五段調(diào)速"。當(dāng)提升機(jī)剛起步時(shí)，電機(jī)的啟動(dòng)電流是其額定電流的5到7倍，將 所有電阻都串進(jìn)轉(zhuǎn)子回路中，以減少啟動(dòng)電流對電網(wǎng)或是對設(shè)備的沖擊，這個(gè)過程表現(xiàn)在 圖3中是將所有的電阻都加入轉(zhuǎn)子回路，該圖中只畫出了三級電阻，1KM、2KM、3KM都處于開 路狀態(tài)，在速度圖1中是"初加速"段，所用時(shí)間1到5秒不等。 隨著電機(jī)的起步及速度的上升，串在轉(zhuǎn)子中的電阻也要一級一級的切除，如圖3 中的1KM、2KM、3KM按控制要求分別閉合，當(dāng)電阻全部切除后，電機(jī)也達(dá)到額定速度，并且以 額定電流運(yùn)行。這個(gè)過程表現(xiàn)在速度圖中是"加速段"，所用時(shí)間因電機(jī)功率不同而不同，有 的電機(jī)的加速段用時(shí)在十幾秒以上。 減速當(dāng)提升機(jī)運(yùn)行至減速點(diǎn)后，控制系統(tǒng)應(yīng)使其減速，交流電控系統(tǒng)使用的方法 是切斷主回路電源，當(dāng)線圈中的感應(yīng)電壓低于某個(gè)值時(shí)，再將直流電源通入電機(jī)，使電機(jī)的 轉(zhuǎn)速迅速下降，當(dāng)下降到某個(gè)值時(shí)，再斷開直流電源，接入主回路電源，這個(gè)過程體現(xiàn)在上 圖中就是減速段。 爬行當(dāng)提升機(jī)速度降下來之后，進(jìn)入爬行段，就是在規(guī)定的速度和距離下( 一般 是以0. 5米/秒的速度運(yùn)行十余米甚至更長的距離)運(yùn)行到井口停車，進(jìn)入停止段。 對閘的控制也是如此，因?yàn)槭抢^電器邏輯控制，所以只能是"接通"或是"斷開"，對 于閘系統(tǒng)中液壓站上的KT線圈或是比例線圈要求的連續(xù)控制就無法實(shí)現(xiàn)，結(jié)果是所有的 閘也只能"抱緊"和"松開"，閘的力量得不到調(diào)節(jié)。 更有甚者，有的絞車直接使用機(jī)械閘，在需要制動(dòng)時(shí)，絞車司機(jī)用人工的力量拉 閘，閘皮被摩擦的冒煙，這種系統(tǒng)容易造成過巻、過速，遇到緊急情況根本來不及拉閘。[0009] 需要說明的是，這種系統(tǒng)中，使用的是測速發(fā)電機(jī)來測量提升機(jī)速度的，提升機(jī)運(yùn) 行的越快，測速發(fā)電機(jī)輸出的電壓越高，提升機(jī)運(yùn)行的越慢，輸出的電壓越低。 這種測速發(fā)電機(jī)的特性如圖2所示，存在著非線性段，即剛起步時(shí)和額定轉(zhuǎn)速時(shí)， 存在著非線性，如圖中的oa段和b段以后，所以不能真實(shí)的反映在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的實(shí)際速度， 使得速度控制有了不確定的因素。 綜上所述，目前礦山提升機(jī)電控系統(tǒng)存在的缺陷有如下 從安全方面講a、投入動(dòng)力制動(dòng)或動(dòng)力制動(dòng)結(jié)束期間存在失控區(qū)；b、串電阻調(diào)速 用接觸器切換，容易燒觸點(diǎn)；c、啟動(dòng)和電阻切換加速時(shí)，對鋼絲繩、提升機(jī)造成沖擊；d、大 量發(fā)熱，容易燒毀線路和接頭； 從控制性能方面講a、運(yùn)行不平穩(wěn)，制動(dòng)性能差。b、屬于有級調(diào)速，低速轉(zhuǎn)矩小， 轉(zhuǎn)差功率大；c、控制電路復(fù)雜，接觸器、電阻器、繞線電機(jī)電刷等容易損壞，由此造成故障率 高，維修工作量大；d、二次給電、機(jī)械制動(dòng)、停車不準(zhǔn)確等因素造成提升機(jī)生產(chǎn)效率低；e、 浪費(fèi)電、發(fā)熱、噪聲大、嚴(yán)重污染環(huán)境，占地面積大； 從系統(tǒng)組成方面講交流電控系統(tǒng)的組成a、交流電控系統(tǒng)主要由以下設(shè)備組 成控制屏、穩(wěn)壓電源、信號柜、給定柜、深度指示傳感器、后備保護(hù)柜、操作臺、測速發(fā)電機(jī)、 電制動(dòng)柜、饋電柜、換向柜、磁力站等；b、而目前比較小的礦電控系統(tǒng)設(shè)備組成操作臺、控 制屏、后備保護(hù)柜、深度指示傳感器、電制動(dòng)柜(許多礦沒有該設(shè)備，而是用機(jī)械手閘代替 了)和換向柜等。C、直流電控系統(tǒng)設(shè)備組成除a項(xiàng)所列設(shè)備外，還要增加整流電源、平波 電抗器等。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于克服上述缺陷提供一種礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻調(diào)速電 控系統(tǒng)，使得提升機(jī)的運(yùn)行一直處于受控狀態(tài)保護(hù)功能齊全，使得提升機(jī)運(yùn)行過程安全可 靠。且本實(shí)用新型的控制功能強(qiáng)大，控制過程精確可靠，對提升機(jī)實(shí)現(xiàn)了速度和電流雙閉環(huán) 控制，對提升機(jī)的安全閘和工作閘也實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，使提升機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，速度可以平滑的 調(diào)節(jié)，整個(gè)運(yùn)行過程中，沒有噪音，不出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，沒有對設(shè)備的沖擊現(xiàn)象，可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn) 運(yùn)行。 本實(shí)用新型的目的可通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) —種礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺，包括可編程邏輯控制器PLC，可編 程邏輯控制器PLC分別與綜合檢測模塊、操作面板、指示面板、系統(tǒng)參數(shù)綜合顯示及控制模 塊、語言報(bào)警模塊、繼電器轉(zhuǎn)換模塊、閘控制模塊、AD及DA轉(zhuǎn)換模塊連接，繼電器轉(zhuǎn)換模塊 與接觸器組連接，應(yīng)急提升模塊連接到繼電器轉(zhuǎn)換模塊上，閘控制模塊分別與AD及DA轉(zhuǎn)換 模塊和接觸器組連接，綜合檢測模塊與礦用提升機(jī)外部傳感器連接，變頻調(diào)速柜內(nèi)設(shè)置變 頻調(diào)速裝置，變頻調(diào)速裝置分別與可編程邏輯控制器PLC、繼電器轉(zhuǎn)換模塊和AD及DA轉(zhuǎn)換 模塊連接，主電機(jī)連接到變頻調(diào)速裝置上，主電機(jī)速度傳感器與可編程邏輯控制器PLC連 接，變頻調(diào)速裝置分別與可編程邏輯控制器PLC、閘控制模塊和AD及DA轉(zhuǎn)換模塊連接。 上述礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺，還包括應(yīng)急提升模塊，應(yīng)急提升模 塊分別與閘控制模塊、變頻調(diào)速柜、繼電器轉(zhuǎn)換模塊、可編程邏輯控制器PLC和AD及DA轉(zhuǎn) 換模塊連接。[0019] 上述礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺，還包括綜合保護(hù)模塊，綜合保護(hù)模 塊與可編程邏輯控制器PLC連接。 上述礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺，所述可編程邏輯控制器PLC包括主 PLC和監(jiān)機(jī)PLC,主PLC分別與礦用提升機(jī)外部傳感器和主電機(jī)速度傳感器連接，監(jiān)機(jī)PLC 分別與礦用提升機(jī)外部傳感器和主電機(jī)速度傳感器連接。 上述礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺，在礦用提升機(jī)或絞車運(yùn)行時(shí)，根據(jù) 信號工發(fā)出的運(yùn)行信號，PLC對所接收到的信號并檢測所有允許運(yùn)行的條件信號，如果安全 條件具備，則PLC控制安全回路上電，安全回路指示燈亮，司機(jī)再通過控制臺上的主令和手 閘進(jìn)行開車操作。當(dāng)司機(jī)推上主令并打開手閘后，控制臺中的PLC對主令和手閘發(fā)出的信 號進(jìn)行運(yùn)算，得出閘開合的程度及主令許可的速度，將控制閘的指令傳給液壓站，將速度指 令傳給變頻柜，以控制提升機(jī)的運(yùn)行。運(yùn)行過程中，安裝在電機(jī)軸上和提升機(jī)或絞車滾筒上 的傳感器將速度信號輸入到可編程邏輯控制器PLC， PLC運(yùn)行計(jì)算出內(nèi)部行程中的減速點(diǎn)， 做到提升機(jī)或絞車和電機(jī)兩路控制，當(dāng)提升機(jī)或絞車運(yùn)行到減速點(diǎn)時(shí)，安裝在井筒內(nèi)或深 度指示傳感器上的減速點(diǎn)傳感器給可編程邏輯控制器PLC輸入一個(gè)減速信號，可編程邏輯 控制器PLC通過AD及DA轉(zhuǎn)換模塊控制變頻裝置使電機(jī)減速。 采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型由以下優(yōu)點(diǎn)， a、可以完全代替目前正在使用的交流提升機(jī)電控系統(tǒng)。完全解決了目前交流提升 機(jī)電控系統(tǒng)中存在的不安全因素使得提升機(jī)的運(yùn)行一直處于受控狀態(tài)，保護(hù)功能齊全，使 得提升機(jī)運(yùn)行過程安全可靠。完全去除調(diào)速電阻，也不再有接觸器之類的元件參與控制過 程； b、完善控制功能控制功能強(qiáng)大，控制過程精確可靠，對提升機(jī)實(shí)現(xiàn)了速度和電流 雙閉環(huán)控制，對提升機(jī)的安全閘和工作閘也實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，使提升機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，速度可以 平滑的調(diào)節(jié)，如圖3所示 oa為起步段，這一段可以緩慢開始，連續(xù)的由O速平滑的升速，電機(jī)的電流也是由 0緩慢的增加，轉(zhuǎn)矩也是由0開始緩慢的增加，不再出現(xiàn)臺階式的升速，不再會(huì)對設(shè)備造成 沖擊。bc段為過渡段，可以使上升的速度平滑的過渡到等速段。de段為等速平滑的過渡到 減速段，f以后為減速放緩，直至到零速，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)停車。 升速過程中不需要切換電阻，完全由電源的頻率從小到大來決定轉(zhuǎn)速的升高，實(shí) 現(xiàn)平滑的連續(xù)控制。 減速過程也不再投入動(dòng)力制動(dòng)，也不需要二次給電，而是由電源頻率從大到小決 定轉(zhuǎn)速的降低，實(shí)現(xiàn)平滑的連續(xù)降速。 整個(gè)運(yùn)行過程中，沒有噪音，不出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，沒有對設(shè)備的沖擊現(xiàn)象，可以實(shí)現(xiàn) 平穩(wěn)運(yùn)行，這在繼電器邏輯控制中是實(shí)現(xiàn)不了的。 由于對電機(jī)避免了全電壓的啟動(dòng)過程，所以這個(gè)過程節(jié)電量可達(dá)15%以上，這在
繼電器邏輯控制中是實(shí)現(xiàn)不了的。
C、簡化設(shè)備，提高性價(jià)比 選用高性能的傳動(dòng)設(shè)備和電力元器件； 采用優(yōu)化后的簡單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 盡可能采用軟件來實(shí)現(xiàn)要求的控制功能；[0034] 完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的安全保護(hù)功能； 操作簡便，自動(dòng)化，提升效率高，故障率低，維護(hù)簡便； 不僅可以控制交流繞線式轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)(目前正在大量使用，因容量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 所以價(jià)格高)，淘汰掉調(diào)速電阻，而且可以控制鼠籠式交流電動(dòng)機(jī)，不用增添任何備件，即可 取得一樣的控制效果。 d、可以完全代替目前正在使用的交流提升機(jī)電控系統(tǒng)。
圖1是現(xiàn)有礦用提升機(jī)交流電控系統(tǒng)速度示意圖； 圖2是現(xiàn)有礦用提升機(jī)交流電控系統(tǒng)中測速發(fā)電機(jī)速度與輸出電壓的關(guān)系曲線 圖； 圖3是現(xiàn)有礦用提升機(jī)交流電控系統(tǒng)簡圖； 圖4是本實(shí)用新型速度示意圖； 圖5是本實(shí)用新型電路框圖； 圖6、圖7和圖8結(jié)合在一起為本實(shí)用新型電路原理圖； 圖9是本實(shí)用新型礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)硬件配置圖； 圖10是本實(shí)用新型礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)另一種硬件配置圖； 圖11是本實(shí)用新型礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)電路框圖。
具體實(shí)施方式如圖5、圖6、圖7和圖8所示的礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺包括可編 程邏輯控制器PLC，可編程邏輯控制器PLC分別與綜合檢測模塊、操作面板、指示面板、系統(tǒng) 參數(shù)綜合顯示及控制模塊、語言報(bào)警模塊、繼電器轉(zhuǎn)換模塊、閘控制模塊、AD及DA轉(zhuǎn)換模塊 連接，繼電器轉(zhuǎn)換模塊與接觸器組連接，應(yīng)急提升模塊連接到繼電器轉(zhuǎn)換模塊上，閘控制模 塊分別與AD及DA轉(zhuǎn)換模塊和接觸器組連接，綜合檢測模塊與礦用提升機(jī)外部傳感器連接， 變頻調(diào)速柜內(nèi)設(shè)置變頻調(diào)速裝置，變頻調(diào)速裝置分別與可編程邏輯控制器PLC、繼電器轉(zhuǎn)換 模塊和AD及DA轉(zhuǎn)換模塊連接，主電機(jī)連接到變頻調(diào)速裝置上，主電機(jī)速度傳感器與可編程 邏輯控制器PLC連接，變頻調(diào)速裝置分別與可編程邏輯控制器PLC、閘控制模塊和AD及DA 轉(zhuǎn)換模塊連接，應(yīng)急提升模塊分別與閘控制模塊、變頻調(diào)速柜、繼電器轉(zhuǎn)換模塊、可編程邏 輯控制器PLC和AD及DA轉(zhuǎn)換模塊連接，綜合保護(hù)模塊與可編程邏輯控制器PLC連接，可編 程邏輯控制器PLC包括主PLC和監(jiān)機(jī)PLC,主PLC分別與礦用提升機(jī)外部傳感器和主電機(jī) 速度傳感器連接，監(jiān)機(jī)PLC分別與礦用提升機(jī)外部傳感器和主電機(jī)速度傳感器連接，在礦 用提升機(jī)或絞車運(yùn)行過程中，安裝在電機(jī)軸上和提升機(jī)或絞車滾筒上的傳感器將速度信號 輸入到可編程邏輯控制器PLC， PLC運(yùn)行計(jì)算出內(nèi)部行程中的減速點(diǎn)，做到提升機(jī)或絞車和 電機(jī)兩路控制，當(dāng)提升機(jī)或絞車運(yùn)行到減速點(diǎn)時(shí)，安裝在井筒內(nèi)或深度指示傳感器上的減 速點(diǎn)傳感器給可編程邏輯控制器PLC輸入一個(gè)減速信號，可編程邏輯控制器PLC通過AD及 DA轉(zhuǎn)換模塊控制變頻裝置使電機(jī)減速。 如圖9、圖10和圖11所示為一種礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)，包括上述的 礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺，礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺分別與礦用提升機(jī)外部傳感器、電機(jī)速度傳感器、導(dǎo)向輪編碼器、變頻調(diào)速柜、制動(dòng)系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)連 接，低壓饋電柜分別與礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺、變頻調(diào)速柜、制動(dòng)系統(tǒng)和潤 滑系統(tǒng)連接，變頻調(diào)速柜與電機(jī)連接，安裝在電機(jī)上的編碼器組和深指傳感器分別與變頻 調(diào)速柜和礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺連接，外部傳感器包括安裝在電機(jī)軸、滾 筒軸上和天輪上的軸編碼器、軸信號傳感器，這些也稱為速度傳感器，安裝在井筒中或井架 上的磁感應(yīng)開關(guān)，又稱作位置傳感器，深指傳感器裝在深度指示器上，安裝在液壓站上的壓 力變送器，安裝在潤滑站上的壓力變送器和溫度傳感器。 如圖9所示的礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)，所述變頻調(diào)速柜為四象限變頻調(diào) 速柜。 如圖10所示的礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)，所述變頻調(diào)速柜為單象限變頻 調(diào)速柜，單象限變頻調(diào)速柜與制動(dòng)電阻柜連接。 礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)(裝置)由二件設(shè)備組成(如圖9所示，為四象 限變頻器)，或由三件設(shè)備組成(如圖10所示，為單象限變頻器)圖9中，電控系統(tǒng)是由操 作臺、四象限變頻調(diào)速柜組成。圖10中，電控系統(tǒng)是由操作臺、單象限變頻調(diào)速柜、制動(dòng)電 阻柜組成。 全數(shù)字控制臺是礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)(裝置)中的主要設(shè)備，由工業(yè) 用計(jì)算機(jī)、人機(jī)界面、傳感器、輸入輸出設(shè)備、執(zhí)行元件等組成。工業(yè)用計(jì)算機(jī)即控制臺的 PLC，主要功能是根據(jù)輸入信號，經(jīng)計(jì)算后輸出各項(xiàng)控制功能；人機(jī)界面用于顯示提升機(jī)和 電控系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)；傳感器包括軸編碼器和軸信號傳感器，也包括由霍爾元件及磁 開關(guān)組成的感應(yīng)開關(guān)，也包括本實(shí)用新型中提到的速度傳感器等；安全回路控制包括綜合 檢測模塊、語言報(bào)警模塊和閘控制模塊；PLC的擴(kuò)展輸入、輸出模塊和AD及DA轉(zhuǎn)換模塊、繼 電器轉(zhuǎn)換模塊是輸入輸出模塊；操作面板、指示面板、及控制液壓站、潤滑站、電源等設(shè)備的 機(jī)構(gòu)為執(zhí)行元件。 控制臺的主要功能是滿足礦用提升機(jī)對控制功能的要求。 (1)、完善的監(jiān)控和保護(hù)，內(nèi)容為速度保護(hù)如等速段過速、減速段過速、接近停車 位限速、給定異常保護(hù)，行程保護(hù)如外部過巻保護(hù)距離、內(nèi)部過巻保護(hù)距離、軸編碼器損壞 保護(hù)、反轉(zhuǎn)保護(hù)時(shí)間或速度、系統(tǒng)保護(hù)如松繩保護(hù)、閘瓦磨損、深指失效保護(hù)、制動(dòng)油過壓保 護(hù)、潤滑油欠壓保護(hù)，系統(tǒng)附加保護(hù)如主令零位、閘零位、腳踏緊停、停車信號保護(hù)電機(jī)過 流、制動(dòng)油超溫、潤滑油超溫，其它保護(hù)如二級制動(dòng)、過巻切換保護(hù)、離合器脫離保護(hù)、煤位 保護(hù)，監(jiān)控如電機(jī)轉(zhuǎn)速、輸出頻率、直流電壓、輸出電流、輸出電壓、電機(jī)的轉(zhuǎn)矩值、轉(zhuǎn)矩電
流、變頻器的輸入、輸出功率、PID給定值、反饋值、偏差值、數(shù)字量、模擬量的輸入、輸出狀態(tài)等。 (2)、完善的操作指令，內(nèi)容為安全回路、打點(diǎn)信號、給定速度(行程)、壓力(溫 度)、停車、檢修、提人、提物、手動(dòng)、自動(dòng)等。 在礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)(裝置)中，所有的控制功能和信號功能集中 在設(shè)計(jì)的控制臺(或叫操作臺，或叫主控臺)中，可以完全去掉傳統(tǒng)電控系統(tǒng)中的信號柜、 控制屏等； 在該控制臺中，采用兩臺先進(jìn)的進(jìn)口工業(yè)計(jì)算機(jī)(PLC)，通過程序，替代了傳統(tǒng)電 控系統(tǒng)中的各種繼電器如時(shí)間繼電器、速度繼電器、方向繼電器、錯(cuò)向繼電器、信號繼電器、電流繼電器、電壓繼電器等等，不僅可以通過程序?qū)崿F(xiàn)對提升機(jī)的邏輯控制，而且還可以通 過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)對液壓站輸出制動(dòng)壓力的平滑連續(xù)控制，通過閘控制系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)了 安全制動(dòng)，還實(shí)現(xiàn)了《煤礦安全規(guī)程》中對安全回路獨(dú)立雙線制的要求，如過巻、15%超速、 減速過速保護(hù)、2m/s井口限速等，保護(hù)功能按立即施閘緊急停車、首先按設(shè)定減速度減速然 后再緊急停車、完成本次提升后不允許再次開車即一次提升三類設(shè)置，可以完全去掉現(xiàn)有 系統(tǒng)中的后備保護(hù)裝置。 通過軸信號傳感器和編碼器和工業(yè)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對提升機(jī)速度的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控 制。 將軸信號編碼器應(yīng)用到操作臺的主令上和手閘上，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的行程給定功 能，定位精度《2cm，實(shí)現(xiàn)了對手閘的數(shù)字化控制，去掉了傳統(tǒng)的凸輪式主令和手閘，所以徹 底改變了傳統(tǒng)的開關(guān)式給定和開關(guān)式手閘，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的對提升機(jī)速度和對提升機(jī)閘的 控制。 將軸信號傳感器和編碼器應(yīng)用到行程和速度檢測上，通過工業(yè)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了對提 升機(jī)精確的行程和速度控制。 主控計(jì)算機(jī)的故障自診斷功能，實(shí)現(xiàn)了對設(shè)備故障的"自檢"，并且通過語音的形 式報(bào)告系統(tǒng)發(fā)生的故障，使得設(shè)備的檢修簡便而快捷。 將平面計(jì)算機(jī)應(yīng)用到該系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了對提升機(jī)運(yùn)行中各種信號和參數(shù)的顯示如 提升機(jī)運(yùn)行速度、箕斗的位置、運(yùn)行方向、電機(jī)電流電壓、提升鉤數(shù)、故障記憶、打點(diǎn)次數(shù)等 等，實(shí)現(xiàn)人機(jī)通信。 通過工業(yè)計(jì)算機(jī)，還可以實(shí)現(xiàn)可調(diào)閘的閉環(huán)控制，全行程速度保護(hù)，還能準(zhǔn)確給出 減速點(diǎn)、過巻點(diǎn)、解除二級制動(dòng)點(diǎn)等位置信號，并作為后備保護(hù)用，在全礦停電情況下控制 系統(tǒng)能配合液壓制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二級制動(dòng)，可靠停車。 可以對電機(jī)溫度檢測、閘瓦磨損與彈簧疲勞等監(jiān)控與保護(hù)功能。 通過控制臺，提升機(jī)能夠在司機(jī)的操作下實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)、半自動(dòng)、檢修、提人、提
物運(yùn)行。
可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)緊急停車當(dāng)發(fā)生停電等故障時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)緊急停車。 可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急提升當(dāng)監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)局部故障或系統(tǒng)控制軟件檢測有故障而硬件
無連接故障時(shí)，可以通過應(yīng)急開車系統(tǒng)將本次運(yùn)行結(jié)束。
在變頻調(diào)整柜中，采用高性能的電氣傳動(dòng)裝置采用矢量控制型變頻器(變頻電
源裝置)作為電源，來驅(qū)動(dòng)交流鼠籠式電動(dòng)機(jī)或是繞線式轉(zhuǎn)子交流電動(dòng)機(jī)。 變頻裝置有單象限和四象限之分，單象限變頻裝置含制動(dòng)電阻柜，四象限變頻裝
置不含制動(dòng)電阻柜。四象限變頻器在提升機(jī)負(fù)力提升時(shí)，可以將電動(dòng)機(jī)發(fā)出的電能反饋給
電網(wǎng)，單象限變頻器變頻器則不能，只能通過"制動(dòng)電阻柜"形成回路，耗散掉電動(dòng)機(jī)發(fā)出的
電能并形成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 無論是單象限變頻器還是四象限變頻器，通過本系統(tǒng)都可實(shí)現(xiàn)如下功能 通過操作臺給出的控制信號，可實(shí)現(xiàn)"S"啟動(dòng)防沖擊速度，并且速度調(diào)節(jié)精度達(dá)
i : ioo以上。 用該裝置可以實(shí)現(xiàn)150%額定轉(zhuǎn)矩零速度啟動(dòng)。 用該裝置可以實(shí)現(xiàn)PID速度和電流雙閉環(huán)控制。[0074] 本實(shí)用新型的工作過程如下 1、主PLC和監(jiān)控PLC分別各自檢測外部傳感器狀態(tài)。主PLC和監(jiān)控PLC分別對外 部傳感器狀態(tài)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，如果符合安全條件的要求，主PLC和監(jiān)控PLC各自輸入一個(gè)信 號(安全條件具備)。 2、主PLC和監(jiān)控PLC兩個(gè)安全信號串聯(lián)接入安全繼電器線包控制回路，按下安全 繼電器啟動(dòng)按鈕，安全繼電器吸合。 3、安全繼電器吸合后返回給主PLC —個(gè)信號，開車條件具備。 4、推主令控制器，通過主令控制器上的編碼器給PLC相應(yīng)數(shù)量的脈沖信號，經(jīng)PLC 內(nèi)部數(shù)據(jù)處理后，由DA模塊輸出，傳送到變頻器，從而控制變頻的運(yùn)行。 5、推手閘控制器，通過手閘控制器上的編碼器給PLC相應(yīng)數(shù)量的脈沖信號，經(jīng)PLC 內(nèi)部數(shù)據(jù)處理后，由DA模塊輸出，傳送到閘控制模塊，將4-20mA電流變換成0-lOOOmA電磁 閥控制電流，控制閘盤開閘和抱閘程度。 6、在主令控制器和閘控制器脈沖給定到PLC后，經(jīng)PLC內(nèi)部精密計(jì)算，對變頻器和 閘系統(tǒng)按時(shí)序作出、大小、方向等控制給定。 7、提升機(jī)或絞車開始運(yùn)行后，PLC通過安裝在提升機(jī)(或絞車)滾筒和電機(jī)軸上 的編碼器返回的脈沖信號，經(jīng)計(jì)算后可得出絞車的即時(shí)速度，即時(shí)加速度、即時(shí)方向、即時(shí) 行程位置以及內(nèi)部減速點(diǎn)、內(nèi)部到位、內(nèi)部過巻、內(nèi)部爬行段、內(nèi)部減速段等參量，同時(shí)在 HMI (人機(jī)界面)上直接立即顯示。 8、當(dāng)提升機(jī)或絞車運(yùn)行到減速點(diǎn)時(shí)，安裝在井筒內(nèi)(或深度指示傳感器上)的減
速點(diǎn)傳感器給PLC —個(gè)減速信號，PLC通過DA模塊控制變頻器使電機(jī)減速。 9、在提升機(jī)或絞車運(yùn)行過程中，PLC實(shí)時(shí)通過安裝在滾筒和電機(jī)軸上的編碼器返
回的脈沖信號計(jì)算出內(nèi)部行程中的減速點(diǎn)，做到減速點(diǎn)兩路控制。 10、在變頻器得到PLC減速控制給定后，開始減速過程，同時(shí)安裝在滾筒和電機(jī)軸
上的編碼器的脈沖輸出信號返回到PLC，對變頻給定矯正，形成控制閉環(huán)。 11、在PLC控制下，變頻器控制到電機(jī)爬行段和滿足爬行速度的要求。 12、到位時(shí)，外部到位傳感器以及PLC內(nèi)部到位點(diǎn)動(dòng)作(哪個(gè)先動(dòng)作，以哪個(gè)信號
為主，兩路獨(dú)立)，PLC控制變頻器停車，并控制閘系統(tǒng)抱閘。 13、停車。開始下次提升。 14、過巻保護(hù)將井口或井底過巻開關(guān)、深度指示傳感器上的過巻開關(guān)以及PLC內(nèi) 部過巻輸出串聯(lián)接入安全回路，當(dāng)三個(gè)傳感器任何一發(fā)生過巻信號時(shí)，掉安全回路，閘系統(tǒng) 緊急抱閘。 15、繩松檢測由綜合檢測模塊通過外部傳感器檢測返回到PLC控制。 16、煤位檢測由綜合檢測模塊通過外部傳感器檢測返回到PLC控制。 17、電機(jī)電壓檢測由綜合檢測模塊通過外部傳感器檢測返回到PLC控制。 18、制動(dòng)油壓由AD模塊通過壓力變送器檢測返回到PLC控制。 19、制動(dòng)油溫由綜合檢測模塊通過外部溫度傳感器檢測返回到PLC控制。 20閘瓦磨損通過外部閘瓦檢測傳感器檢測返回到PLC控制。 21、潤滑油壓由AD模塊通過壓力變送器檢測返回到PLC控制。 22、滑繩檢測由安裝在導(dǎo)向輪和電機(jī)軸上的編碼器返回到PLC的脈沖數(shù)，經(jīng)PLC計(jì)算后判斷是否滑繩。 23、速度檢測由安裝在導(dǎo)向輪或滾筒和電機(jī)軸上的編碼器的脈沖返回，經(jīng)PLC計(jì) 算得出，當(dāng)時(shí)的即時(shí)速度。 24、位置檢測由安裝在導(dǎo)向輪或滾筒和電機(jī)軸上的編碼器的脈沖返回，經(jīng)PLC計(jì) 算得出，當(dāng)時(shí)的即時(shí)位置。 25、編碼器原理內(nèi)部為光柵型圓形碼盤和精密光電感應(yīng)器，通過旋轉(zhuǎn)碼盤，光電 感應(yīng)器輸出脈沖信號。 26、磁控開關(guān)原理內(nèi)部為干簧管或霍耳元件，外部強(qiáng)磁觸發(fā)動(dòng)作，輸出導(dǎo)通或電
平信號。 27、速度傳感器原理內(nèi)部為雙霍耳元件，外部強(qiáng)磁觸發(fā)動(dòng)作，輸出不同相位的電
平信號。 28、應(yīng)急提升模塊作用在PLC出現(xiàn)故障的情況下，旁路掉PLC，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作，將 罐籠或箕斗安全提升到井口或井底。
權(quán)利要求一種礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺，其特征在于包括可編程邏輯控制器PLC，可編程邏輯控制器PLC分別與綜合檢測模塊、操作面板、指示面板、系統(tǒng)參數(shù)綜合顯示及控制模塊、語言報(bào)警模塊、繼電器轉(zhuǎn)換模塊、閘控制模塊、AD及DA轉(zhuǎn)換模塊連接，繼電器轉(zhuǎn)換模塊與接觸器組連接，應(yīng)急提升模塊連接到繼電器轉(zhuǎn)換模塊上，閘控制模塊分別與AD及DA轉(zhuǎn)換模塊和接觸器組連接，綜合檢測模塊與礦用提升機(jī)外部傳感器連接，變頻調(diào)速柜內(nèi)設(shè)置變頻調(diào)速裝置，變頻調(diào)速裝置分別與可編程邏輯控制器PLC、繼電器轉(zhuǎn)換模塊和AD及DA轉(zhuǎn)換模塊連接，主電機(jī)連接到變頻調(diào)速裝置上，主電機(jī)速度傳感器與可編程邏輯控制器PLC連接，變頻調(diào)速裝置分別與可編程邏輯控制器PLC、閘控制模塊和AD及DA轉(zhuǎn)換模塊連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺，其特征在于還包 括應(yīng)急提升模塊，應(yīng)急提升模塊分別與閘控制模塊、變頻調(diào)速柜、繼電器轉(zhuǎn)換模塊、可編程 邏輯控制器PLC和AD及DA轉(zhuǎn)換模塊連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺，其特征在于還包 括綜合保護(hù)模塊，綜合保護(hù)模塊與可編程邏輯控制器PLC連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺，其特征在于所述 可編程邏輯控制器PLC包括主PLC和監(jiān)機(jī)PLC，主PLC分別與礦用提升機(jī)外部傳感器和主電 機(jī)速度傳感器連接，監(jiān)機(jī)PLC分別與礦用提升機(jī)外部傳感器和主電機(jī)速度傳感器連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種礦用提升機(jī)全數(shù)字變頻電控系統(tǒng)控制臺，包括可編程邏輯控制器PLC，可編程邏輯控制器PLC分別與綜合檢測模塊、操作面板、指示面板、系統(tǒng)參數(shù)綜合顯示及控制模塊、語言報(bào)警模塊、繼電器轉(zhuǎn)換模塊、閘控制模塊、AD及DA轉(zhuǎn)換模塊連接，繼電器轉(zhuǎn)換模塊與接觸器組連接，應(yīng)急提升模塊連接到繼電器轉(zhuǎn)換模塊上，閘控制模塊分別與AD及DA轉(zhuǎn)換模塊和接觸器組連接，綜合檢測模塊與礦用提升機(jī)外部傳感器連接，變頻調(diào)速柜內(nèi)設(shè)置變頻調(diào)速裝置，變頻調(diào)速裝置分別與可編程邏輯控制器PLC、繼電器轉(zhuǎn)換模塊和AD及DA轉(zhuǎn)換模塊連接，主電機(jī)連接到變頻調(diào)速裝置上，主電機(jī)速度傳感器與可編程邏輯控制器PLC連接，變頻調(diào)速裝置分別與可編程邏輯控制器PLC、閘控制模塊和AD及DA轉(zhuǎn)換模塊連接。
文檔編號B66B1/30GK201534735SQ200920257699
公開日2010年7月28日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者程栓柱 申請人:程栓柱