ABB的ACS傳動(dòng)系統(tǒng)提升機(jī)

1、i 目目 錄錄 1 概述概述.1 1.1 提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu).1 1.2 ACS6000sd 傳動(dòng)系統(tǒng) .1 1.2.1 ACS6000sd 的主要特點(diǎn) .1 1.2.2 同步電動(dòng)機(jī)主要數(shù)據(jù).3 1.2.3 ACS6000sd 同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)配置 .4 1.2.4 ACS6000sd 同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)性能 .6 1.2.5 ACS6000sd 外部控制 .6 1.2.6 變頻裝置提供如下的必要保護(hù).6 1.2.7 ACS6000sd 調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試維護(hù)工具 .7 1.3 提升機(jī)過(guò)程控制及安全保護(hù)系統(tǒng).7 1.3.1 提升機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng).8 1.3.2 行程監(jiān)控系統(tǒng).10 1.3.3 裝卸載控制系統(tǒng).

2、10 1.3.4 人機(jī)接口系統(tǒng)（HMI）.10 1.3.5 控制網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng).11 1.3.6 提升設(shè)備主要數(shù)據(jù).11 1.3.7 給定的速度圖、力圖、功率圖.11 2 PWM 脈寬調(diào)制可逆整流器原理脈寬調(diào)制可逆整流器原理.14 2.1 PWM 整流器的基本原理.14 2.2 矢量控制理論.15 2.3 電流開(kāi)環(huán)、電壓閉環(huán)控制系統(tǒng).17 2.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu).17 2.3.2 的物理概念及檢測(cè).17 2.3.3 Ed的物理概念及檢測(cè).18 2.3.4 仿真分析.19 2.4 電壓閉環(huán)、電流閉環(huán)控制系統(tǒng).20 2.4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu).21 2.4.2 仿真分析.21 2.5 三電平電壓源型 PWM

3、 整流器原理.23 2.5.1 功能.23 2.5.2 電路結(jié)構(gòu).23 2.5.3 電路原理.23 2.6 濾波電感和濾波電容的參數(shù)選擇.25 2.6.1 交流側(cè)濾波電感的選擇.25 2.6.2 直流電壓的選擇.27 2.6.3 直流側(cè)電容的選擇.28 3 同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng).30 3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu).30 3.2 磁鏈控制.30 3.2.1 電壓與磁鏈空間矢量的關(guān)系.31 3.2.2 六拍階梯波逆變器與正六邊形空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng).32 ii 3.2.3 圓形磁鏈軌跡的跟蹤控制.33 3.2.4 磁鏈模型.35 3.2.5 扇區(qū)的判斷.35 3.3 轉(zhuǎn)矩控制.35 3

4、.3.1 轉(zhuǎn)矩的控制理論.35 3.3.2 轉(zhuǎn)矩模型.37 3.4 勵(lì)磁電流及功率因數(shù)控制.40 3.4.1 勵(lì)磁電流的期望值.40 3.4.2 勵(lì)磁電流控制.41 3.5 凸極同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真結(jié)果.41 3.5.1 仿真所選的凸極同步電機(jī)參數(shù).41 3.5.2 仿真系統(tǒng)的組成.42 3.5.3 凸極同步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的仿真結(jié)果.42 4 ACS6000sd 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng).47 4.1 脈寬調(diào)制整流器.47 4.1.1 單元電路.47 4.1.2 整流器直流電壓控制原理.51 4.2 勵(lì)磁整流裝置（EXU） .51 4.2.1 主電路.52 4.2.2 電流控制電路.

5、52 4.2.3 故障檢測(cè)與保護(hù).53 4.3 逆變器（INU）.53 4.3.1 單元電路.53 4.4 速度給定與控制.55 4.4.1 速度給定.55 4.4.2 速度控制.61 4.5 整流變壓器容器.65 附圖.67 5 傳動(dòng)系統(tǒng)的操作電路傳動(dòng)系統(tǒng)的操作電路.78 5.1 整流電路的操作方式.78 5.2 啟動(dòng)操作.78 5.3 停機(jī)操作.79 5.4 緊急斷電操作.80 5.5 硬件操作電路.81 5.5.1 主斷路器合閘操作.81 5.5.2 主斷路器分閘操作.82 5.5.3 緊急停車(chē)與復(fù)位操作.83 5.5.4 緊急斷電與復(fù)位操作.84 5.5.5 勵(lì)磁接觸器分閘電路.85

6、6 故障分析與維護(hù)故障分析與維護(hù).86 6.1 故障分析.86 6.1.1 概述.86 6.1.2 故障分類(lèi)（FAULT CLASS） .86 6.1.3 故障內(nèi)容.87 iii 6.1.4 故障保護(hù)動(dòng)作分類(lèi).87 6.1.5 故障記錄工具.88 6.1.6 故障分析舉例.88 6.2 調(diào)試與維護(hù)工具.90 6.2.1 CDP 控制面板.90 6.2.2 Drive Windows 調(diào)試與維護(hù)軟件.91 6.3 參數(shù)表.92 6.4 運(yùn)行過(guò)程示波圖分析.97 附錄：附錄：CDP 控制面板操作控制面板操作.99 1 潘北礦主井提升機(jī)潘北礦主井提升機(jī) ABB 電控系統(tǒng)電控系統(tǒng) 同步電動(dòng)機(jī)交直交可逆

7、變頻直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)同步電動(dòng)機(jī)交直交可逆變頻直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng) 1 概述概述 潘北礦主井提升機(jī)電力傳動(dòng)方案采用 ABB 公司的 ACS6000sd 交直交變頻同步電動(dòng)機(jī) 直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。 1.1 提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 提升系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示，其中電控系統(tǒng)包括： 1）提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng) 采用 ABB 公司的 ACS6000sd 交直交同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng) 2）提升機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng) （1）過(guò)程控制 PLC 系統(tǒng) （2）行程監(jiān)控 PLC 系統(tǒng) （3）裝卸載控制系統(tǒng) （4）HMI（人一機(jī)界面）系統(tǒng) 1.2 ACS6000sd 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)采用 ABB 公司生產(chǎn)的 ACS6000s

8、d 交直交同步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)整系統(tǒng)， ACS6000sd 是基于直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術(shù)的新一代交直交電壓型中壓變頻器；功率范 圍從 3MW 到 27MW。 1.2.1 ACS6000sd 的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn) 1） ACS6000sd 采用功率集成門(mén)極晶閘管 IGCT（Integrated Gate Com muated Thyristors） ， 它綜合了高頻開(kāi)關(guān)、高阻斷電壓和低導(dǎo)通損耗等特性，因此提供了效率更高、可靠性更高的變 頻器。 2） DTC 平臺(tái)在兆瓦級(jí)的傳動(dòng)產(chǎn)品中提供了最高級(jí)別的轉(zhuǎn)矩和速度的性能。與傳統(tǒng)的 PWM 控制和矢量控制方式相比，它的反應(yīng)時(shí)間快了 10 倍，并且 DTC

9、 還提供了最優(yōu)的過(guò)程控制， 精確的電機(jī)控制性能，最小的扭矩?cái)_動(dòng)和電機(jī)磨損。 3） ACS6000sd 系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)沒(méi)有污染。因?yàn)殡姍C(jī)和整流器的功率因數(shù)都為 1，減少了對(duì)變 壓器的功率需求，僅需要采用交交變頻器時(shí)的 50%。采用 ACS6000sd 的提升機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的諧 2 3 圖 1-1 提升機(jī)交直交變頻同步電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 4 波很小，低于 25 次的諧波都可以清除，不需要另加諧波濾波器及無(wú)功補(bǔ)償裝置。 4） 大功率開(kāi)關(guān)器 IGCT 具有快速的開(kāi)關(guān)特性，因此在直流回路不再像交交變頻器那樣 需要直流斷路器。 5） 實(shí)際功率因數(shù)值可在 drive windows 中顯示，功率因數(shù)可在 DTC 變

10、頻器中設(shè)定，在礦 井提升機(jī)應(yīng)用中，功率因數(shù)設(shè)定值為 1。 6） 主回路電容器的額定電壓為 2900V，最大溫升為+80，在此條件下運(yùn)行 10 萬(wàn)小時(shí)后 （約 11.4 年） ，額定電容將降低 2%，即便如此，DTC 變頻器依然可以在額定工作下正常運(yùn)行， 因此電容器的壽命不會(huì)低于 15 年。 綜上所述，采用 ACS6000sd 的提升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，具有低諧波、低損耗的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需濾波器 來(lái)抑制諧波，無(wú)需無(wú)功補(bǔ)償裝置。無(wú)需熔斷器、無(wú)需直流斷路器，變壓器功率減小，動(dòng)力電纜 截面減小，矩控制性能優(yōu)越，設(shè)備占地面積小。 1.2.2 同步電動(dòng)機(jī)主要數(shù)據(jù)同步電動(dòng)機(jī)主要數(shù)據(jù) 機(jī)座類(lèi)型 AMZ2000LL16 凸極

11、數(shù)量 16 額定輸出功率 4000KW 額定轉(zhuǎn)矩 7000KNm 允許最大轉(zhuǎn)矩 160% 允許最大瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩 200% 最大短路轉(zhuǎn)矩 2242KNm 額定速度 54.5rpm 額定頻率 7.27HZ 額定定子電壓 3150V 額定定子電流 768A 機(jī)械最大速度 150% 額定轉(zhuǎn)矩時(shí)的磁場(chǎng) 329A DC/226V DC 額定輸出效率，除去磁場(chǎng)損耗 95.5% 額定功率因數(shù) 1.0 在 200轉(zhuǎn)矩和定子電流為 1150A 時(shí)大概磁場(chǎng) 827A，625V 要求冷卻風(fēng)量 14m3/s，1000Pa DTC 供給的最大噪聲等級(jí) 85dB（A） 慣性矩 28200kgm2 整體重量 66.5t 附件：

12、裝配定位編碼器和增量式編碼盤(pán) 接地炭刷 5 12 個(gè)安裝在定子線圈的 pt100 溫度傳感器 2 個(gè)安裝在空氣冷卻的 pt100 溫度傳感器 1 個(gè)空氣加熱器 1.2.3 ACS6000sd 同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)配置同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)配置 ACS6000sd 同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)配置如圖 1-2 所示。 圖 1-2 ACS6000sd 同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 1. 整流單元（整流單元（ARU） 額定連續(xù)最大功率7000KVA 短時(shí)最大功率9000KVA 額定輸出電流1250Ar.m.s 瞬時(shí)過(guò)載能力1650Ar.m.s 額定輸入電壓3160V AC 6 ARU 整流單元把 AC 電源整流為直流并對(duì)電容充電。ARU

13、 用于四象限運(yùn)行。它是一自換向、 三電平的電壓源逆變器。包含如下主要部件：IGCT 模塊、門(mén)極電源、鉗位電路、EMC 濾波器、 接口板、快速短路檢測(cè)、防過(guò)充設(shè)備、電壓和電流測(cè)量設(shè)備。 2. 進(jìn)線濾波單元（進(jìn)線濾波單元（IFU） 進(jìn)線濾波單元用于減小供電電網(wǎng)電壓的高次潛波，它連接在整流變壓器和 ARU 之間。它包 含濾波電抗器、電容器和阻尼電阻。 3. 中間直流單元（中間直流單元（CBU） 中間直流單元包括直流電容、預(yù)充電單元、接地開(kāi)關(guān)、電壓限制單元。 4. 逆變單元（逆變單元（INU） 逆變單元把直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)樽兞麟妷?。INU 允許四象限運(yùn)行。它是三電平電壓源逆變器。 由 IGCT 模塊、門(mén)極

14、單元電源、鉗位電路、EMC 濾波器、接口板、快速短路檢測(cè)、電壓和電流 檢測(cè)組成。 額定輸出電流1650A r.m.s 輸出頻率 8HZ 連續(xù)電流（在 0-3HZ） 1155A 連續(xù)電流（在 3-8HZ） 1155 至 1650A 額定輸出電壓3160V r.m.s 輸出頻率0-75HZ 5. 勵(lì)磁整流單元（勵(lì)磁整流單元（EXU） 勵(lì)磁整流單元給同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組供電，是 6 脈動(dòng)的晶閘管變流器，輸入電壓 690V，50HZ；額輸出電流連續(xù)。 6. 水冷單元（水冷單元（WCU） 水冷單元為主回路功率器件提供內(nèi)循環(huán)冷卻水，把熱量傳輸?shù)酵獠垦h(huán)水系統(tǒng)，并連續(xù)凈 化內(nèi)部冷卻水。 7. 定子整流變壓器定

15、子整流變壓器 類(lèi)型 2 繞組環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器 原邊電壓10KV 副邊電壓3150V 容量3500KVA 冷卻方式空冷 頻率50HZ 3 相 短路阻抗12% 連接組別Dy-11 空載損耗7500W 負(fù)載損耗（75） 53000W 附件變壓器內(nèi)每相預(yù)埋一只 PT100 電阻 8. 勵(lì)磁整流變壓器勵(lì)磁整流變壓器 類(lèi)型 2 繞組環(huán)氣樹(shù)脂干式變壓器 7 容量 500KVA 原邊電壓 10KV 副邊電壓 690V 頻率 50HZ 3 相 連接組別 Dy-11 短路阻抗 6% 空載損耗 1300W 負(fù)載損耗（75） 6000W 冷卻方式 自冷 附件 變壓器內(nèi)每相預(yù)埋一只 pt100 電阻 1.2.4 AC

16、S6000sd 同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)性能同步機(jī)調(diào)速系統(tǒng)技術(shù)性能 由 ARU 可逆整流器供電，逆變器 INU 變頻，采用同步機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制，可達(dá)到以下技術(shù) 性能。 輸入功率因數(shù)1.0 在額定負(fù)載下的效率 97% 輸出功率因數(shù)1.0 靜態(tài)速度誤差0.01% 動(dòng)態(tài)速度誤差0.20.5% 轉(zhuǎn)矩響應(yīng)時(shí)間3.5ms（在 70%額定速度） 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分量1% （電機(jī)額定頻率48 小時(shí)/3.6V，16Ah，4 周。 2）S800I/0 系統(tǒng) 主要配置： （1）模擬量輸入模塊AI810， 8 通道，0-10V， 4-20mA； （2）模擬量輸入模塊AI830， 8 通道，PT100； （3）模擬量輸出模塊AO810

17、，8 通道，4-20mA； （4）開(kāi)關(guān)量輸入模塊DI810， 28 通道，24Vdc； （5）開(kāi)關(guān)量輸入模塊DI820， 8 通道，120Vac； （6）開(kāi)關(guān)量輸出模塊D081028 通道，24Vdc； （7）脈沖計(jì)數(shù)模塊DP820， 2 通道脈沖輸入，測(cè)量頻率為1.5MHZ 1.3.1.2 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能 接收來(lái)自于傳動(dòng)裝置、行程控制 PLC、提升信息系統(tǒng)、閘控系統(tǒng)、安全回路、操作臺(tái)等的信 號(hào)，按照提升的工藝要求，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)滑油泵、液壓油泵及閘控系統(tǒng)等各種電氣進(jìn)行控制， 并提供相應(yīng)的燈光、音響信號(hào)。在故障時(shí)自動(dòng)進(jìn)行報(bào)警及安全保護(hù)。 1）提升機(jī)運(yùn)行方式控制 提升機(jī)運(yùn)行模式：全自動(dòng)、半自動(dòng)

18、、手動(dòng)、檢修、過(guò)卷恢復(fù)。 2）提升機(jī)安全運(yùn)行保護(hù) （1）行程監(jiān)視保護(hù) 10 （2）過(guò)速保護(hù) （3）過(guò)卷保護(hù)，在井筒內(nèi)安裝過(guò)卷開(kāi)關(guān)，作為軟件開(kāi)關(guān)的后備保護(hù)，過(guò)卷開(kāi)關(guān)直接作用 于絞車(chē)的緊急制動(dòng)。 3）安全繼電器回路及閘控 一套安全繼電器組成冗余安全緊急制動(dòng)和閉鎖回路、包括制動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)視和 PLC 監(jiān)視。 通過(guò)輔助繼電器可提供自動(dòng)和手動(dòng)閘控制功能。即手動(dòng)時(shí)由閘控手柄調(diào)節(jié)制動(dòng)力，自動(dòng)時(shí)由過(guò) 控 PLC 分別給出松閘、預(yù)貼閘皮、施閘控制等指令。在緊停時(shí)閘控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)恒減速制動(dòng)。 4）提升機(jī)系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)視 實(shí)時(shí)監(jiān)視提升機(jī)系統(tǒng)的各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，確保設(shè)備的故障能及時(shí)被發(fā)現(xiàn)。監(jiān)視的內(nèi)容包 括：高、低壓設(shè)備；傳

19、動(dòng)設(shè)備；液壓設(shè)備；PLC 設(shè)備等。 5）速度給定與反饋 提升機(jī)系統(tǒng)是一個(gè)速度控制系統(tǒng)，按速度給定的大小實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制。本系統(tǒng)在手動(dòng)控 制方式時(shí)，運(yùn)行速度由操作臺(tái)上的速度給定手柄給定，通過(guò)與手柄相聯(lián)的電位器給出 010V 的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)程控制 PLC 進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，再將速度給定值通過(guò)通信總線傳送至傳動(dòng)系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)數(shù)字式速度給定。同時(shí)通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)按時(shí)間原則和行程原則雙重約束的速度給定限制。 在全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，系統(tǒng)根據(jù)提升容器的行程及其它相關(guān)信號(hào)，給定最高運(yùn)行速度，由 過(guò)程控制 PLC 自動(dòng)向傳動(dòng)裝置發(fā)出速度給定信號(hào)，同樣受行程、加速度的限制。 本系統(tǒng)速度環(huán)的速度反饋信號(hào)來(lái)自安裝在電機(jī)軸上的旋

20、轉(zhuǎn)編碼器，此編碼器的輸出同時(shí)輸 入到傳動(dòng)裝置和過(guò)控 PLC。 6）數(shù)字測(cè)速及雙重超速保護(hù) 來(lái)自于電機(jī)軸上的編碼器檢測(cè)出電機(jī)的實(shí)際速度，傳動(dòng)裝置利用速度反饋信號(hào)與速度給定 信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)超過(guò) 15%時(shí)，交流調(diào)速裝置發(fā)出信號(hào)給過(guò)控 PLC，進(jìn)行緊急制動(dòng)。同時(shí)，利用 裝于卷筒上的旋轉(zhuǎn)編碼器，對(duì)提升容器的速度進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)速度超過(guò)給定速度的 15%時(shí)，也發(fā)出 緊急停車(chē)信號(hào)。 7）雙重過(guò)卷保護(hù) 系統(tǒng)根據(jù)編碼器輸出的脈沖數(shù)計(jì)算的行程值對(duì)提升機(jī)進(jìn)行過(guò)卷保護(hù)，同時(shí)在井筒安裝機(jī)械 式開(kāi)關(guān)作為最后一組過(guò)卷保護(hù)。 8）尾繩故障監(jiān)測(cè) 尾繩保護(hù)采用開(kāi)關(guān)保護(hù)方式，通過(guò)開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)尾繩是否扭轉(zhuǎn)，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 9）滑繩保護(hù)

21、 在天輪上安裝一只旋轉(zhuǎn)編碼器，編碼器的輸出脈沖送至過(guò)程控制 PLC，控制系統(tǒng)將滾筒速 度與天輪速度進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)速度不一致并超過(guò)一定值時(shí)，發(fā)出滑繩保護(hù)信號(hào)，使系統(tǒng)報(bào)警 并停車(chē)。 10）緊急操作 在提升機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)提升過(guò)程控制及行程監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)局部故障導(dǎo)致緊停時(shí)，提升系 統(tǒng)可切換到手動(dòng)運(yùn)行模式，通過(guò)暫時(shí)旁路故障點(diǎn)，在 2m/s 的限速以內(nèi)運(yùn)行，直至完成本次提升， 但在故障排除以前，提升機(jī)無(wú)法再次進(jìn)行啟動(dòng)。 11 11）其它保護(hù)和聯(lián)鎖 除上述保護(hù)功能外，還對(duì)所有關(guān)鍵設(shè)備，諸如潤(rùn)滑油泵、電機(jī)風(fēng)機(jī)、勵(lì)磁電源、輔助電源 等進(jìn)行安全檢測(cè)及保護(hù)；此外還有過(guò)流、快熔熔斷、閘盤(pán)磨損、勵(lì)磁消失、通信故障等保

22、護(hù)。 在故障發(fā)生時(shí)均有聲光報(bào)警，并根據(jù)故障性質(zhì)進(jìn)行電氣制動(dòng)停車(chē)或緊急制動(dòng)停車(chē)（機(jī)械制動(dòng)） 。 1.3.2 行程監(jiān)控系統(tǒng)行程監(jiān)控系統(tǒng) 1）系統(tǒng)配置 基本處理單元 PM856 模塊，I/O 系統(tǒng)按 ABB 標(biāo)準(zhǔn)的提升機(jī)行程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行配置，I/O 點(diǎn) 數(shù)僅為 64（含 20%備用量） ，其中模擬量輸入模塊 AI810 一塊，模擬量輸出模塊 AO810 一塊、 開(kāi)關(guān)量輸入模塊 DI810 一塊，開(kāi)關(guān)量輸出模塊 DO810 一塊、計(jì)數(shù)模塊 DP820 一塊。 2）系統(tǒng)功能 行程監(jiān)控系統(tǒng)接收來(lái)自于滾筒軸編碼器的脈信號(hào)，對(duì)提升容器的行程和速度進(jìn)行計(jì)算，并在 司機(jī)操作臺(tái)上顯示；對(duì)提升過(guò)程控制 PLC 及提升

23、機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)視和保護(hù)；同時(shí)將操作臺(tái)上的 其它按鈕、開(kāi)關(guān)等信號(hào)進(jìn)行采集并傳運(yùn)。功能如下： （1）提升容器位置以高程（行程）進(jìn)行顯示。 （2）根據(jù)提升容器的運(yùn)行的目的位置及運(yùn)行方向，按照設(shè)定行程發(fā)出減速指令。 （3）設(shè)定過(guò)卷保護(hù)數(shù)據(jù)，當(dāng)過(guò)卷時(shí)，進(jìn)行安全制動(dòng)。 （4）設(shè)定按行程的限速曲線，保證不出現(xiàn)高速過(guò)卷。 （5）提升機(jī)進(jìn)行法定試驗(yàn)時(shí)，退過(guò)啟動(dòng)一個(gè)試驗(yàn)開(kāi)關(guān)，就可以將井筒長(zhǎng)度“縮短”到一個(gè) 特定預(yù)置的數(shù)值，如 300 米提升容器以任何試速度接近“縮短”了的井筒端部時(shí)，就會(huì) 使提升機(jī)停車(chē)，這樣在試驗(yàn)時(shí)各種保護(hù)效果，以及制動(dòng)系統(tǒng)的效果，可以得到可靠的確 保。 （6）行程監(jiān)控系統(tǒng)測(cè)量的行程值在每次運(yùn)行循

24、環(huán)完成后通過(guò)同步開(kāi)關(guān)均可自動(dòng)校正。 1.3.3 裝卸載控制系統(tǒng)裝卸載控制系統(tǒng) 1）提升信號(hào)及裝卸載控制系統(tǒng) 硬件和軟件與提升控制系統(tǒng)互為獨(dú)立。裝載站控制系統(tǒng)與卸載站控制系統(tǒng)也相對(duì)獨(dú)立。裝 載站稱重部分與控制部分相對(duì)獨(dú)立。 2）裝卸載站 PLC 與提升系統(tǒng) PLC 之間的信息傳輸 采用數(shù)據(jù)通信與 I/0 傳輸并用的方式。I/O 傳輸用于閉鎖、控制、保護(hù)等。信號(hào)的信息傳輸。 數(shù)據(jù)通信只用于模擬信號(hào)、狀態(tài)、故障信息的傳輸，不參于閉鎖、控制、保護(hù)、信號(hào)的傳輸。 這樣，一旦通信發(fā)生故障，也不影響井筒信號(hào)及裝卸載控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 12 1.3.4 人機(jī)接口系統(tǒng)（人機(jī)接口系統(tǒng)（HMI） 人一機(jī)接口系統(tǒng)包

25、括操作顯示站和工程師站。操作顯示站負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行以圖形和 數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行顯示、監(jiān)控。此外還完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、故障報(bào)警記錄、報(bào)表打印、參數(shù)修改等功 能。工程師站用于對(duì)提升過(guò)程控制系統(tǒng)和行程監(jiān)控系統(tǒng)的 PLC 進(jìn)行在線/離線組態(tài)、編程、調(diào)試 及系統(tǒng)維護(hù)，可以對(duì)提升系統(tǒng)故障進(jìn)行追蹤、分析和處理。 1.3.5 控制網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng) 本電控系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為兩個(gè)層次，即控制層和現(xiàn)場(chǎng)儀表層?？刂茖泳W(wǎng)絡(luò)采用基于 TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)，用于實(shí)現(xiàn)各 PLC 系統(tǒng)之間的通信?，F(xiàn)場(chǎng)儀表層網(wǎng)絡(luò)采用 Profibus-DP 現(xiàn) 場(chǎng)總線協(xié)議，用于將現(xiàn)場(chǎng)智能儀表、第三方設(shè)備或遠(yuǎn)程 I/O 站接入 P

26、LC 系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn) PLC 的遠(yuǎn)程 控制功能。另外，提升傳動(dòng)系統(tǒng)的 ACS6000sd 變頻裝置采用 DriveBus 協(xié)議通過(guò)光纖和提升過(guò)程 控制 PLC 進(jìn)行高速通信，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)信息交換。提升控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概 貌如圖 13 所示。 1.3.6 提升設(shè)備主要數(shù)據(jù)提升設(shè)備主要數(shù)據(jù) 滾筒直徑4.5m 提升距離673.15m 最大速度12.5m/s 加速度0.75m/s2 減速度0.75m/s2 載重27000Kg 箕斗包括繩附件42000Kg 每米繩重量9.25 Kg/m 提升能力2.4Mt/a 927t/h 1.3.7 給定的速度圖、力圖、功率圖給定的速度圖、力圖、功率圖 根

27、據(jù)提升機(jī)的參數(shù)，計(jì)算出的一個(gè)提升循環(huán)的速度圖及相應(yīng)的力圖、功率圖如圖 14、圖 15、圖 16 所示。 13 14 圖 13 提升控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概貌 15 圖 14 給定的速度圖 圖 15 力圖 F（t） 圖 16 功率圖 P（t） 16 2 PWM 脈寬調(diào)制可逆整流器原理脈寬調(diào)制可逆整流器原理 PWM 脈寬調(diào)制可逆整流器具有功率因數(shù)可調(diào)、諧波電流小的突出優(yōu)點(diǎn)，它克服了晶閘管可 控整流器的缺點(diǎn)。目前已在交直交可逆交流傳動(dòng)系統(tǒng)、高壓直流輸電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)無(wú)功動(dòng)態(tài) 補(bǔ)償裝置中應(yīng)用。 2.1 PWM 整流器的基本原理整流器的基本原理 三相 PWM 整流器的主電路如圖 2-1 所示。在電源電壓 uab為

28、正半周時(shí)，驅(qū)動(dòng) V3，使其導(dǎo)通， 則 Uab經(jīng)交流回路電感器 L 短路，ia增加。當(dāng) V3關(guān)斷時(shí)，L 向直流回路釋放能量，同時(shí) Uab也向 直流回路輸出能量。輸出能量的大小取決于 V3導(dǎo)通的時(shí)間。此為斬波升壓電路。 三相橋工作在脈寬調(diào)制狀態(tài)，三相橋的交流側(cè)為被調(diào)制的三相交流電壓 upa 、upb、 upc。其 基波分量與電網(wǎng)側(cè)的電壓同頻率。在調(diào)節(jié) upa 、upb、 upc的基波分量的幅值和相位時(shí)，可調(diào)節(jié)交 流側(cè)電流的幅值和相位。 Ra La Rb Lb Rc Lc V1V3 V5 V4 V6V2 RL ud O O C/2 C/2 Pa Pb Pc ia a b c 圖 2-1 三相 PWM 整流器主電路 交流側(cè) a 相等效電路如圖 2-2 所示?；芈冯妱?shì)平衡方程為 （2-1） pa a aa u dt di LRie 式中：eaa 相交流電源電壓； iaa 相交流電流； L a 相回路總電感，含進(jìn)線濾波器電感、電源漏感； R 交流回路總電阻； upaa 相調(diào)制電壓。 La eaupa iaR 圖 2-2 交流側(cè) a 相等效電路 17 相量表達(dá)式為 （2-2） pa aaa UILjIRE . 在調(diào)節(jié) upa 的幅值和相位時(shí)，改變 ia的幅值和相位，可得到以下四種