目前，大多數(shù)中國(guó)的礦井提升機(jī)(70多個(gè))采用傳統(tǒng)的交流電梯控制系統(tǒng)。西門子plc網(wǎng)絡(luò)通信是一種包括繼電器邏輯電路、大型空氣接觸器和速度計(jì)發(fā)生器的接觸控制系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，西門子plcs7系列電子控制系統(tǒng)已經(jīng)形成了自己的特點(diǎn)，但其缺點(diǎn)也很明顯。它的電路太復(fù)雜了。該系統(tǒng)具有中間繼電器、電氣接點(diǎn)和電氣連接。這使提升機(jī)停止了由電氣故障引起的事故。

　　采用西門子plc技術(shù)的新型電子控制系統(tǒng)已成功應(yīng)用于礦山推廣，并積累了良好的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，克服了傳統(tǒng)電子控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，代表了交換礦山的發(fā)展趨勢(shì)，并推動(dòng)電子控制技術(shù)的發(fā)展?；趐lc技術(shù)的礦井升降電氣控制系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)的一般設(shè)計(jì)如圖1所示。

　　它由以下五個(gè)部分組成：高壓主電路(包括高壓交換器、電動(dòng)機(jī)、起動(dòng)柜、動(dòng)態(tài)制動(dòng))電源，主控制西門子plc電路，升降行程檢測(cè)和顯示電路，升降速度檢測(cè)，并增加電壓信號(hào)電路，高壓主電路部分仍采用傳統(tǒng)的繼電器控制電路。。

　　圖1礦井交流起重電氣控制系統(tǒng)框圖

　　工作過(guò)程：當(dāng)井口或井底通過(guò)信號(hào)通信電路發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)條件可用。駕駛員將制動(dòng)桿向前推離開關(guān)閉位置，主電機(jī)被釋放。驅(qū)動(dòng)器將主控制器的操作手柄推到前進(jìn)(或后退)極限位置。主plc控制高壓換向器首先接收電力以將高壓信號(hào)發(fā)送到主電動(dòng)機(jī)的定子繞組和主電動(dòng)機(jī)。激活轉(zhuǎn)子電阻，然后依次移除8段電阻，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加速，最后運(yùn)行自然機(jī)械特性。當(dāng)AC提升機(jī)運(yùn)行時(shí)，旋轉(zhuǎn)編碼器跟隨主電機(jī)旋轉(zhuǎn)并輸出2列a / b相脈沖，它們分別連接到高速計(jì)數(shù)器hsc0的a / b相脈沖輸入端。西門子plc基于a / b。通過(guò)加和減hsc0自動(dòng)確定脈沖的相位關(guān)系。根據(jù)hsc0的計(jì)數(shù)值，可以計(jì)算并顯示提升行程。同時(shí)，西門子plc根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的a相脈沖輸出計(jì)數(shù)?？梢曰诤愣ㄩg隔時(shí)間期間hsc1的計(jì)數(shù)值來(lái)計(jì)算提升速度。

　　1硬件設(shè)計(jì)

　　1.1提升機(jī)主回路部分的設(shè)計(jì)主回路用于為提升電機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)電壓損失和過(guò)流保護(hù)，并控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和調(diào)節(jié)速度。主電路包括高壓開關(guān)設(shè)備，高壓換向器的常開觸點(diǎn)，動(dòng)態(tài)制動(dòng)接觸器的常開主觸頭，動(dòng)態(tài)制動(dòng)電源單元，提升電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻和恒定觸點(diǎn)加速接觸器磁頭(1jc~8jc)由一個(gè)指示電流表和一個(gè)安裝在駕駛員控制臺(tái)上的電壓表組成。系統(tǒng)原理圖如圖2所示。

　　圖2升降主回路系統(tǒng)原理圖

　　主要牽引電動(dòng)機(jī)選擇：雖然籠式異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于維護(hù)，但難以滿足舉升機(jī)的起動(dòng)和調(diào)速性能要求。因此，軸升式交流傳動(dòng)系統(tǒng)采用繞組異步。線性異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子串口電阻作為主拖動(dòng)電機(jī)，可以限制起動(dòng)電流，增加起動(dòng)扭矩，并能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。第二臺(tái)6kv電源從地面變電站輸送，一路工作，一路備份，隔離開關(guān)glk1通過(guò)tg-6高壓開關(guān)柜，油開關(guān)陀螺，高壓換向線接觸器xlc主接點(diǎn)，正(或反向)接觸器zc(或fc)到主電機(jī)的定子。高壓開關(guān)柜內(nèi)還設(shè)置了電壓互感器、電壓損耗服務(wù)線圈系統(tǒng)、電流互感器及過(guò)流行線圈等，用于電壓損耗或過(guò)電流保護(hù)。在syq線圈電路中，緊急停止開關(guān)jtk1和換房間鎖開關(guān)lsk也是串聯(lián)的。

　　1.2大多數(shù)礦井提升機(jī)使用繞組異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)制動(dòng)電路設(shè)計(jì)，在大多數(shù)情況下，使用步進(jìn)開關(guān)轉(zhuǎn)子電路電阻實(shí)現(xiàn)速度調(diào)整。其制動(dòng)系統(tǒng)采用晶閘管動(dòng)態(tài)制動(dòng)和可調(diào)制動(dòng)系統(tǒng)。前者為電動(dòng)制動(dòng)，后者為機(jī)械制動(dòng)。當(dāng)提升機(jī)在減速段運(yùn)行時(shí)，當(dāng)速度在0到5℃之間時(shí)，電動(dòng)制動(dòng)和可調(diào)節(jié)制動(dòng)不起作用;當(dāng)速度在5至10之間時(shí)，電動(dòng)制動(dòng)限制并保持最大制動(dòng)功率，同時(shí)調(diào)整制動(dòng)動(dòng)作，總制動(dòng)功率矩增大;當(dāng)超速為10時(shí)，超速繼電器gsj1作用在安全電路上，可調(diào)節(jié)的制動(dòng)器將制動(dòng)鼓。

　　晶閘管電源單元由兩部分組成，一部分是主電路，另一部分是觸發(fā)電路。采用kzg三相晶閘管動(dòng)態(tài)制動(dòng)系統(tǒng)。系統(tǒng)為單閉環(huán)動(dòng)態(tài)制動(dòng)系統(tǒng)。系統(tǒng)圖如圖3所示。從圖中可以看出，速度偏差控制和踏板控制是“或”關(guān)系。哪些信號(hào)被允許，哪些信號(hào)被允許通過(guò)，即相應(yīng)的控制方法是有效的。因此，在實(shí)現(xiàn)單閉環(huán)控制時(shí)，駕駛員可以控制腳剎車，而在踏板控制過(guò)程中，如電梯超速，閉環(huán)系統(tǒng)可以監(jiān)控監(jiān)測(cè)功能。

　　圖3單閉環(huán)動(dòng)態(tài)制動(dòng)系統(tǒng)框圖

　　　圖3單閉環(huán)動(dòng)態(tài)制動(dòng)系統(tǒng)框圖

　　1.3速度參考回路的速度參考方法是根據(jù)行程原理產(chǎn)生速度參考信號(hào)。在礦井提升電氣控制系統(tǒng)中，通常采用凸輪盤整定的方法，即由凸輪盤控制自動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸出電壓。由于自動(dòng)對(duì)中機(jī)無(wú)滑觸，電壓變化相對(duì)穩(wěn)定，工作可靠，維修量小。示意圖如圖4所示。

圖4 速度參考電路

　　以自動(dòng)調(diào)制為給定裝置時(shí)，將勵(lì)磁繞組連接到單相110v交流電，以三相同步繞組中的兩相輸出作為給定電壓的輸出。輸出電壓為交流電壓如果需要直流，應(yīng)通過(guò)橋式整流器輸出。3.4動(dòng)力柜內(nèi)裝有動(dòng)態(tài)制動(dòng)電路的晶閘管整流裝置及其觸發(fā)裝置。功率制動(dòng)供電裝置的輸出電壓與觸發(fā)裝置輸入的控制信號(hào)電平有關(guān)。

　　圖5動(dòng)態(tài)制動(dòng)電壓形成電路

　　控制信號(hào)電壓由兩個(gè)形成回路或門組成，如圖5所示。只要其中一個(gè)滿足觸發(fā)要求，就可以使用觸發(fā)晶閘管作為制動(dòng)器。兩個(gè)回路，一個(gè)是實(shí)際速度和給定速度形成的速度偏差值，自動(dòng)控制CF3磁放大器的輸出和動(dòng)態(tài)制動(dòng)輸出，另一個(gè)由司機(jī)控制自動(dòng)調(diào)節(jié)器CD2的輸出進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)手動(dòng)控制動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，駕駛員控制踏板以驅(qū)動(dòng)調(diào)心機(jī)CD2的控制電壓。應(yīng)進(jìn)行調(diào)整以匹配磁放大器CF3的輸出。當(dāng)鞋跟剛踩下，腳趾還沒(méi)有掉下來(lái)時(shí)，相當(dāng)于控制開關(guān)，使DZC電氣連接，晶閘管動(dòng)態(tài)制動(dòng)輸入，但此時(shí)，輸出自動(dòng)對(duì)中機(jī)CD2很小，動(dòng)態(tài)制動(dòng)電流最小。踩在駕駛員腳趾上時(shí)，自動(dòng)對(duì)中機(jī)CD2的輸出最大。

　　在踏板動(dòng)力制動(dòng)和CF3輸出電路中，兩個(gè)二極管Z1和Z2分別構(gòu)成門電路。兩個(gè)控制信號(hào)并聯(lián)，互不影響。

　　1.4行程檢測(cè)和顯示旋轉(zhuǎn)編碼器用于將電梯的運(yùn)行位置轉(zhuǎn)換成脈沖。西門子plc對(duì)脈沖進(jìn)行高速計(jì)數(shù)，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算，自動(dòng)生成電梯位置的相關(guān)數(shù)據(jù)，并傳送到存儲(chǔ)單元。西門子plc內(nèi)部高速計(jì)數(shù)器。為了提高計(jì)數(shù)器的脈沖精度，采用日本歐姆龍公司的E6C CWSC型可逆旋轉(zhuǎn)編碼器。脈沖精度高，低速時(shí)不丟失。為了便于啟閉機(jī)驅(qū)動(dòng)器的操作，啟閉機(jī)控制系統(tǒng)需要配備一個(gè)可靠的行程顯示裝置(也稱為深度指示器)，以顯示啟閉機(jī)容器在井筒中的位置。本文根據(jù)編碼器測(cè)得的距離(0-570m)，采用三個(gè)LED七段顯示屏顯示葫蘆的位置。

　　圖6 西門子plc數(shù)字顯示電路

　　在圖6所示的電路中，具有鎖存、譯碼和驅(qū)動(dòng)功能的芯片CD4513驅(qū)動(dòng)一個(gè)公共陰極LED七段顯示，而三個(gè)CD45-13數(shù)據(jù)輸入端A至D共用四個(gè)輸出端可編程控制器，其中A為最低位置，D為最高位置。le是一個(gè)鎖存啟用的輸入。數(shù)據(jù)輸入的BCD輸入數(shù)被鎖定在信號(hào)上升沿的片上寄存器中，數(shù)字被解碼并顯示。如果輸入不是十進(jìn)制數(shù)字，則顯示將熄滅。當(dāng)le高時(shí)，顯示的數(shù)字不受數(shù)據(jù)輸入信號(hào)的影響。顯然，n臺(tái)工業(yè)觸摸屏占用的輸出點(diǎn)是4+n.
        1.5輔助電路設(shè)計(jì)輔助電路，用于輔助設(shè)備的供電和控制。輔助電路的電源電壓為380V AC，兩回路供電。輔助電路的負(fù)載包括晶閘管動(dòng)力制動(dòng)電源裝置、制動(dòng)油泵電機(jī)、潤(rùn)滑油泵電機(jī)等

　　2、主電機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的計(jì)算對(duì)提升裝置的正常運(yùn)行起著重要作用。

在計(jì)算起動(dòng)電阻時(shí)，首先確定起動(dòng)電阻的級(jí)數(shù)和加速級(jí)數(shù)。由于所選系列直接影響最大開關(guān)轉(zhuǎn)矩的增大或減小、平均起動(dòng)加速度的增大或減小，甚至由于過(guò)載能力不足而使電機(jī)容量增大，因此應(yīng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)合理的水平。號(hào)碼。一般來(lái)說(shuō)，準(zhǔn)備水平和加速水平的選擇如進(jìn)度表所示。

　　　　三相平衡起動(dòng)電阻的計(jì)算方法很多，但基本上可分為兩種：一種是根據(jù)給定的加速度計(jì)算起動(dòng)電阻，另一種是充分利用過(guò)載能力。電機(jī)。由于第一種方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，本文采用這種方法。

　　3、西門子plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　3.1主控西門子plc網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)計(jì)根據(jù)礦井提升機(jī)的運(yùn)行方式和煤礦企業(yè)的實(shí)際特點(diǎn)，西門子plc在國(guó)內(nèi)礦井提升機(jī)機(jī)電控制系統(tǒng)中也得到了迅速發(fā)展。然而，從現(xiàn)場(chǎng)使用的角度來(lái)看，目前在國(guó)內(nèi)煤礦提升機(jī)控制系統(tǒng)中，西門子plc主要用于處理開關(guān)量，以取代原有提升機(jī)控制系統(tǒng)中的許多繼電器、接觸器、復(fù)雜接線和信號(hào)顯示系統(tǒng)。涉及提升機(jī)安全運(yùn)行的制動(dòng)系統(tǒng)中的模擬和自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程主要采用可調(diào)開關(guān)的通用電子模式(如半導(dǎo)體器件、運(yùn)算放大器和晶閘管動(dòng)態(tài)制動(dòng)器)。

　　電子元件在使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生零漂和損壞，存在維護(hù)和重新調(diào)試?yán)щy、可靠性差等缺點(diǎn)，降低了電氣控制系統(tǒng)的可靠性。針對(duì)上述問(wèn)題，研究煤礦井下提升機(jī)的控制系統(tǒng)是十分必要的。本文采用西門子CPU 226主機(jī)和兩個(gè)I/O擴(kuò)展模塊EM223和EM222設(shè)計(jì)了主控單元可編程控制器(PLC)。設(shè)計(jì)包括40個(gè)輸入點(diǎn)和40個(gè)輸出點(diǎn)，具體的I/O接線如下。圖7顯示。

　　圖7主電路和擴(kuò)展的i/o接線

　　3.2 西門子plc控制軟件設(shè)計(jì)的主程序流程圖如圖8所示。

　　圖8 主程序控制流程圖

　　圖8主程序控制流程圖

　　1、在高速計(jì)數(shù)器hsc0和hsc1上初始化子程序用于執(zhí)行以下操作：編寫控制字，定義操作模式，清除，編寫設(shè)置，設(shè)置計(jì)時(shí)器中斷，中斷連接，并開始計(jì)算。

　　2、制動(dòng)油泵、潤(rùn)滑油泵、動(dòng)態(tài)制動(dòng)電源、五閥電磁鐵、四閥電磁鐵和安全閥電磁鐵控制，是交流起重機(jī)安全運(yùn)行所需的輔助設(shè)備的控制。

　　3、顯示控制制動(dòng)油過(guò)壓信號(hào)、制動(dòng)油過(guò)熱信號(hào)和潤(rùn)滑油過(guò)壓信號(hào)，用于控制交流起重機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

　　4、繩索調(diào)整過(guò)程中用于安全防護(hù)的繩索鎖環(huán)。當(dāng)雙滾輪升降改為水平調(diào)節(jié)繩時(shí)，繩子轉(zhuǎn)換開關(guān)1hk-3斷開，使繩子的連桿插入安全環(huán)。正常操作時(shí)，lhk-3打開，繩索聯(lián)鎖不起作用。

　　5、采用增壓信號(hào)回路，使交流升壓電機(jī)啟動(dòng)或減速。

　　6、接近開關(guān)子程序用于監(jiān)測(cè)提升機(jī)在礦井中的位置。

　　7、激光監(jiān)測(cè)位置根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器中的脈沖數(shù)顯示當(dāng)前沖程位置。

　　8、減速信號(hào)回路和減速信號(hào)時(shí)鐘用于減速控制，并發(fā)出響鈴報(bào)警信號(hào)。

　　9、自動(dòng)反轉(zhuǎn)工作電路和手動(dòng)反轉(zhuǎn)工作電路分別用于自動(dòng)和手動(dòng)模式下的交流起重電機(jī)的正負(fù)控制。

　　10、安全線路用于預(yù)防和避免交流電葫蘆事故。

　　11、當(dāng)交流增壓電機(jī)啟動(dòng)或減速時(shí)，采用定時(shí)器控制回路和轉(zhuǎn)子電阻/關(guān)閉控制控制控制轉(zhuǎn)子電阻開關(guān)。

　　12、動(dòng)態(tài)制動(dòng)電路用于動(dòng)態(tài)制動(dòng)電源的輸入和切斷控制。

　　13、用于交流式升降電動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制的踏板制動(dòng)聯(lián)鎖和工作制動(dòng)繼電器。結(jié)論起重機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)合plc控制和tkd-a控制系統(tǒng)具有可靠性、安全性和方便性。

        總結(jié)： 采用西門子plc網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的主控制邏輯，控制性能增加，提高自動(dòng)化生產(chǎn)效率。關(guān)鍵是要充分發(fā)揮西門子plc的優(yōu)勢(shì)，運(yùn)用其綜合測(cè)量控制系統(tǒng)，解決限速保護(hù)等問(wèn)題，與原有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良好的配合，提高系統(tǒng)的綜合性能，并實(shí)現(xiàn)投入低、輸出效率高的特點(diǎn)。從系統(tǒng)應(yīng)用的角度來(lái)看，還有一些問(wèn)題需要進(jìn)一步改進(jìn)，如：網(wǎng)絡(luò)通信功能和先進(jìn)的控制技術(shù)和智能控制策略。在現(xiàn)有plc技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大功能，將進(jìn)一步促進(jìn)中國(guó)的礦山升級(jí)，以及電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)代化水平。