PLC應(yīng)用于礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制

1、西安建筑科技大學(xué)（論文）初步知識了解題 目礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)研究學(xué)生姓名學(xué) 號院（系）專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師時(shí) 間 2014年 月 日礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)研究任務(wù)書 一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù) 井下生產(chǎn)的煤炭通過井下運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)到井底翻籠室，把煤卸入井口煤倉內(nèi)，再由裝載設(shè)備裝入位于井底的箕斗，同時(shí)位于井口的另一個(gè)箕斗，把煤卸入開口煤倉，上下兩箕斗分別通過連接裝置與兩根鋼絲繩相連接，繞過井架天輪后，以相反方向纏于提升機(jī)卷筒上，當(dāng)提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，鋼絲繩往返提升重箕斗和下放空箕斗，完成提升煤炭任務(wù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)具體任務(wù)是根據(jù)礦井提升機(jī)工作原理，通過用plc的開關(guān)量直接對變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法。

2、對其主電路設(shè)計(jì)和工藝圖紙的繪制、變頻器參數(shù)設(shè)計(jì)、元器件選擇等，完成礦井提升機(jī)系統(tǒng)電控設(shè)計(jì)。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容（含主要技術(shù)參數(shù)） 1. 提升機(jī)工作原理 2. 針對132kw 的4 極三相異步電動(dòng)3. 直接啟動(dòng), 有到位傳感器 三 、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目應(yīng)完成的工作1. 了解礦井提升機(jī)系統(tǒng)工藝流程2. plc、變頻器控制方法分析3. 端子分配、相關(guān)軟件4. 繪制系統(tǒng)所需線路圖、接線圖等5. 編制設(shè)計(jì)、使用說明書四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)程的安排序號設(shè)計(jì)（論文）各階段任務(wù)日 期 備 注 1畢業(yè)實(shí)習(xí)，查找相關(guān)書籍和資料3月3日3月16日 第1周-第2周2選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)方案3月17日3月23日第

3、3周3明確設(shè)計(jì)任務(wù)，確定設(shè)計(jì)方案3月24日4月27日 第4周-第8周4確定整體設(shè)計(jì)框架，中期檢查4月28日5月4日第8周5設(shè)計(jì)工作5月5日6月1日第9周-第13周6撰寫畢業(yè)論文，出圖6月2日6月8日第14周7畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯，歸還資料6月9日左右第15周五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)： 收集的資料文獻(xiàn)應(yīng)涉及以下方面：i. mm440變頻器原理及應(yīng)用ii. 電氣控制與plc原理iii. 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)iv. 電氣工程繪圖v. 電氣控制設(shè)計(jì)指導(dǎo)vi. 可編程控制器原理與程序設(shè)計(jì)六、 任務(wù)執(zhí)行日期： 自_2014_年_3_月_3 日起，至_2014_年_6 月_8_日止。 七、審核批準(zhǔn)意見指導(dǎo)教師

4、（簽字） _ 主管院長（主 任）（簽字）_ 摘要礦井提升是廠礦生產(chǎn)中極為重要的環(huán)節(jié)，礦物的運(yùn)輸和人員的運(yùn)輸?shù)榷茧x不開礦井提升機(jī)。提升機(jī)系統(tǒng)是采礦等行業(yè)的重要設(shè)備，它的正常運(yùn)行與否直接影響著礦井的安全生產(chǎn)要求。礦井提升系統(tǒng)的特點(diǎn)是運(yùn)行特性復(fù)雜、控制復(fù)雜、環(huán)節(jié)多、運(yùn)行速度快、等，需要我們好好學(xué)習(xí)研究。而傳統(tǒng)交流電控系統(tǒng)可靠性比較差，其安全保護(hù)、監(jiān)測系統(tǒng)不夠完善。針對傳統(tǒng)提升機(jī)的問題，通過對提升機(jī)系統(tǒng)的深入研究，完成提升機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)備型號，畫出外部接線圖，并且編寫控制系統(tǒng)程序.本設(shè)計(jì)采用s7-200 plc可編程控制系統(tǒng)，并且與mm440變頻器結(jié)合實(shí)現(xiàn)提升機(jī)速度控制。實(shí)現(xiàn)提升機(jī)啟動(dòng)、加速

5、、等速、減速、爬行和停車操作，并且對過載、超速、過卷等故障進(jìn)行報(bào)警和監(jiān)控。通過plc模擬量輸入控制輸出電壓信號來改變變頻器的頻率，成功實(shí)現(xiàn)交流電動(dòng)機(jī)大范圍的無級平滑調(diào)速。同時(shí)將變頻器的異常信號送到plc的輸入模塊用來監(jiān)控變頻器的運(yùn)行狀態(tài)并檢測異常，便于變頻器的事故報(bào)警和安全制動(dòng)。關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī)；plc；變頻器；控制系統(tǒng)abstractmine hoist is the very important link in industrial production，mineral transportation and peoples transportation cannot leave the

6、mine hoist. hoist system is an important equipment in mining and other industries，it directly affects the normal operation of the mine production safety requirements.the characteristics of mine hoisting system is running complex characteristics, control of complex, links, fast running speed, etc. we

7、 need to study hard study. while traditional ac electric control system reliability is poorer, the safety protection and monitoring system is not perfect. aiming at the problem of traditional elevator, through in-depth study of the elevatorsystem, complete the design of the control system of hoist,

8、choosing equipment model, draw the external wiring diagram, and write control system program. this design uses the s7-200 plc programmable control system, and combined with mm440 frequency converter to realize hoist speed control. realization of elevator start, acceleration, constant speed, decelera

9、tion, crawl and parking operation, and over load, speed, volume, etc fault to alarm and monitoring.controlled by plc analog input signal to change the frequency of the inverter output voltage, successful implementation ac motor for a wide range of step less smooth speed regulation. at the same time,

10、 for the abnormal signal frequency converter to the plc input module is used to monitor the running state of transducer and detecting abnormal, to facilitate the inverter accident alarm and safe braking.key words: mine hoist ；plc ；frequency converter ；control system目 錄1 緒論- 1 -1.1設(shè)計(jì)應(yīng)用來源- 1 -1.2礦井提升機(jī)

11、工作原理- 1 -1.3 礦井提升機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀- 2 -1.3.1國內(nèi)提升機(jī)電控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀- 2 -1.3.2國外提升機(jī)電氣控制技術(shù)的現(xiàn)狀- 3 -1.4課題內(nèi)容和研究意義- 4 -1.4.1課題研究內(nèi)容- 4 -1.4.2研究的目的及其意義- 4 -1.5小結(jié)- 5 -2礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及重要部分簡介- 6 -2.1礦井提升機(jī)結(jié)構(gòu)及變頻調(diào)速分析- 6 -2.1.1提升設(shè)備- 6 -2.1.2分析礦井提升機(jī)為何用交流變頻調(diào)速原因- 8 -2.1.3提升機(jī)電控系統(tǒng)多階段速度圖分析- 9 -2.2礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的重要部分- 13 -2.2.2變頻器部分簡介- 14 -3 電控

12、系統(tǒng)設(shè)備選擇和參數(shù)設(shè)定- 18 -3.1電機(jī)的選擇- 18 -3.2變頻器的選擇- 18 -3.2.1變頻器選型- 18 -3.2.2變頻器參數(shù)設(shè)置- 19 -3.2.3變頻器外部電路設(shè)計(jì)- 21 -3.3plc的設(shè)定選擇- 23 -3.3.1plc的選型- 23 -3.3.2 plc的i/o 點(diǎn)統(tǒng)計(jì)- 23 -3.3.3plc的外部電路接線圖- 24 -4 礦井提升的控制面板及其設(shè)備安裝- 26 -4.1操作監(jiān)控面板- 26 -4.2設(shè)備安裝- 26 -4.2.1安裝要求- 26 -4.2.3日常維護(hù)- 28 -5 礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)- 29 -5.1程序流程設(shè)計(jì)- 29 -5.

13、2 plc關(guān)鍵編程設(shè)計(jì)分析- 30 -5.2.1起動(dòng)，停車- 30 -5.2.2提升，下放- 31 -5.2.3工頻與變頻轉(zhuǎn)換- 31 -5.3控制系統(tǒng)的程序梯形圖- 32 -5.4調(diào)速系統(tǒng)編程軟件的程序調(diào)試- 36 -6 總結(jié)- 37 -致謝- 38 -參考文獻(xiàn)- 39 -附錄- 40 - 1 緒論1.1設(shè)計(jì)應(yīng)用來源礦井提升機(jī)又叫礦井卷揚(yáng)機(jī)，是煤礦等有色金屬礦生產(chǎn)過程中的必要設(shè)備，是種機(jī)、電、液一體化的大型機(jī)械。它具有自身慣性大、載荷能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快、調(diào)速范圍廣等特有的優(yōu)點(diǎn)。提升機(jī)的安全、可靠、高速有效運(yùn)行，其直接影響到企業(yè)的生產(chǎn)狀況和經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是涉及到井下工作人員的生命安全。因此

14、，對礦井提升機(jī)來說，運(yùn)行的安全性、可靠性是至關(guān)重要的。研究并制造即安全可靠又經(jīng)濟(jì)高效的礦井提升機(jī)是煤礦安全生產(chǎn)的重要課題。這樣我們在設(shè)計(jì)礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)時(shí)，必須要把安全性、可靠性放在研究的首要位置。隨著科學(xué)和社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)和電力電子技術(shù)不斷成熟，并得到廣泛應(yīng)運(yùn)，plc和變頻器在提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)中廣泛得到采用。人們通過用plc的開關(guān)量調(diào)節(jié)直接對變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法，完成礦井提升系統(tǒng)電控設(shè)計(jì)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)安全高效的工作。plc具有抗干擾能力極強(qiáng)、可靠性高、容易實(shí)現(xiàn)繼電器的邏輯控制，基本不用維護(hù)等特有優(yōu)點(diǎn)；而變頻器調(diào)速則具有優(yōu)異的調(diào)速性能、平穩(wěn)的起制動(dòng)控制性能、較高的工作效率、明顯的

15、節(jié)能效果等；這樣完成電控任務(wù)使得礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、可靠性得到了大幅的提高。促進(jìn)了礦井提升機(jī)從容量大、損耗高的機(jī)器朝著大容量、大功率、高安全性、高可靠性、高效率、全數(shù)字自動(dòng)化的方向深入發(fā)展。在煤炭、金屬、化工等礦山的斜井、豎井中，提升機(jī)是生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)闹饕ぞ?。提升機(jī)承擔(dān)著人員、物料、設(shè)備和煤炭等的運(yùn)輸任務(wù)，是聯(lián)系井上和井下的唯一工作設(shè)備，同時(shí)礦井提升機(jī)的電力傳動(dòng)系統(tǒng)特性非常復(fù)雜，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)會(huì)頻繁正反轉(zhuǎn)并且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)過負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，以及電動(dòng)、制動(dòng)不斷地處于轉(zhuǎn)換的狀態(tài)。這樣滿足提升機(jī)安全高效工作是非常困難但也是至關(guān)重要的。則其電控設(shè)計(jì)必須達(dá)到成熟穩(wěn)定的效果。不光滿足效率要求，也不可忽

16、視礦井的安全問題。1.2礦井提升機(jī)工作原理 礦井提升機(jī)的工作原理是，礦井下的工作人員在井下作業(yè)將煤運(yùn)到井上，這時(shí)就得借助提升機(jī)來完成。提升機(jī)運(yùn)煤的箕斗像火車箱一樣，只是通過鋼絲繩聯(lián)動(dòng)，位于進(jìn)口的提升機(jī)通過點(diǎn)擊經(jīng)減速器帶動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩在卷筒上纏繞掛動(dòng)一箕斗廂 ，在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下將裝滿煤炭的列車箕斗從礦井里拖上來，卸載完成，在此同時(shí)空車在電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下放下到礦井下，這樣上下兩車循環(huán)完成提升任務(wù)（上下兩箕斗分別通過連接裝置與兩根鋼絲繩相連接，繞過井架天輪后，以相反方向纏于提升機(jī)卷筒上，當(dāng)提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，鋼絲繩往返提升重箕斗和下放空箕斗）。當(dāng)?shù)V井提升機(jī)需要停機(jī)時(shí)，從操作臺發(fā)出停止指令，卷筒進(jìn)行抱閘制

17、動(dòng)，完成提升煤炭任務(wù)。1.3 礦井提升機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀對于煤礦工作人員來說，最為重要的就是人身安全問題。礦井提升機(jī)作為礦井工作的重要運(yùn)輸設(shè)備。它不僅是礦井上下溝通的重要樞紐，而且關(guān)乎著整個(gè)礦井的信息。從而煤礦研究人員在不斷提高提升機(jī)的控制系統(tǒng)的性能。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和礦井生產(chǎn)現(xiàn)代化要求的不斷提高，人們對提升機(jī)工作特性的認(rèn)識進(jìn)一步深化，提升設(shè)備及拖動(dòng)控制系統(tǒng)也逐步趨于完善，各種新技術(shù)、新工藝逐步應(yīng)用于礦井提升設(shè)備中。將沿著數(shù)字化控制方向發(fā)展，特別是模擬技術(shù)、微電子技術(shù)、微電腦技術(shù)在提升機(jī)控制中的應(yīng)用已成為必然的發(fā)展方向。從而構(gòu)成具有很高自動(dòng)化程度的、完善的控制系統(tǒng)，其適用性更加廣泛。必將能為礦井提供

18、更安全、高效、強(qiáng)大的技術(shù)服務(wù)，使礦井提升電機(jī)控制朝著智能化控制的方向發(fā)展，為礦井提供更全面保障。同時(shí)提升機(jī)電控系統(tǒng)的技術(shù)水平在一定程度上代表一個(gè)企業(yè)集團(tuán)的傳動(dòng)控制技術(shù)水平。因此礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)必將沿著數(shù)字化控制方向高速發(fā)展是必要的?，F(xiàn)在針對國內(nèi)外礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)工作性能方面了解。1.3.1國內(nèi)提升機(jī)電控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 煤炭作為一個(gè)能源行業(yè)，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐。而在我國煤礦煤礦領(lǐng)域的礦井提升機(jī)只是傳統(tǒng)的交流異步電機(jī)為主。絕大多數(shù)只是一種采用單機(jī)容量不足1000kw的，傳統(tǒng)的交流異步電機(jī)來拖動(dòng)，采用轉(zhuǎn)子串、切電阻調(diào)速，由繼電器接觸器構(gòu)成邏輯控制裝置的電機(jī)，在我國大多數(shù)的礦井提升機(jī)還是以電動(dòng)機(jī)與

19、發(fā)電機(jī)組合來供電的方式，晶閘管整流控制方式(scr-d)比例非常少。就目前先進(jìn)技術(shù)來說，對于大型礦井提升機(jī)，主要采用晶閘管變流器直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)和同步電動(dòng)機(jī)矢量控制交一交變頻傳動(dòng)控制系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)大都采用數(shù)字控制方式實(shí)現(xiàn)控制，能夠高自動(dòng)化運(yùn)行，效率高，有準(zhǔn)確的制動(dòng)和定位功能，運(yùn)行可靠性高，但造價(jià)昂貴。傳統(tǒng)交流拖動(dòng)系統(tǒng)的工作特點(diǎn)有顯著缺點(diǎn)不光調(diào)速性能早已經(jīng)趕不上時(shí)代水平，調(diào)速時(shí)能量要大量消耗在電阻上，運(yùn)行方式落后，控制不得當(dāng)，安全保護(hù)和監(jiān)測環(huán)節(jié)存在缺陷，安全可靠性差，這樣維護(hù)工作量就大，而且運(yùn)行消耗資金經(jīng)濟(jì)大。另外傳統(tǒng)交流電控系統(tǒng)存在的問題有安全保護(hù)、閉鎖環(huán)節(jié)和監(jiān)測系統(tǒng)不完善，且均為單線

20、系統(tǒng)，與控制系統(tǒng)相混聯(lián)，多數(shù)共用一套線路，互相影響。所以在1986年后，針對制約礦機(jī)提升安全系統(tǒng)環(huán)節(jié)，增設(shè)了自動(dòng)減速、深度指示器、限速等安全監(jiān)測及后備保護(hù)功能，促使提升機(jī)安全狀況得到改善。安全和監(jiān)控能力大大提升。同時(shí)改善電控系統(tǒng)完善技術(shù)，學(xué)習(xí)引進(jìn)國際先進(jìn)技術(shù)，加強(qiáng)國際間合作，這樣逐步消化吸收技術(shù)、改造設(shè)備，實(shí)現(xiàn)我國煤礦提升機(jī)電控系統(tǒng)現(xiàn)代化。1.3.2國外提升機(jī)電氣控制技術(shù)的現(xiàn)狀近年來，隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展礦井提升控制系統(tǒng)在研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及應(yīng)運(yùn)等方面取得較大進(jìn)步。目前。國外在礦井提升研究技術(shù)先進(jìn)突出。如abb公司和西門子公司為代表的國外企業(yè)在礦井提升控制系統(tǒng)

21、方面一直站在主導(dǎo)領(lǐng)先地位。從20世紀(jì)80年代開始，高壓變頻器大大發(fā)展（以igbt、igct等雙極型復(fù)合自關(guān)斷器件）。1970年，德國學(xué)者h(yuǎn)oltz首次提出利用開關(guān)輔助中點(diǎn)箱位的三電平逆變電路，1980年日本學(xué)者nable a等人對該電路進(jìn)行了發(fā)展。隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)控制技術(shù)己逐步應(yīng)用于礦井提升機(jī)中。目前，國外己達(dá)到相當(dāng)成熟的階段，朝著大容量和大功率、高安全性和穩(wěn)定性、全數(shù)字自動(dòng)化的方向深入發(fā)展。全數(shù)字自動(dòng)化系統(tǒng)是一種動(dòng)態(tài)性能和可靠性極佳的系統(tǒng)。是世界上僅有的幾種驅(qū)動(dòng)專用控制系統(tǒng)之一。它是一種硬件可自由配置模板式、軟件編程圖形化的控制系統(tǒng)。利用多處理器高速完成全部運(yùn)算、開環(huán)和閉環(huán)的控制、通

22、訊等任務(wù)?？杀ＷC生產(chǎn)過程參數(shù)和生產(chǎn)速度的最佳化。其特點(diǎn)：a硬件結(jié)構(gòu)簡單，故障點(diǎn)少，可靠性高。b可控精度高，工作穩(wěn)定性好。 c容易實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的控制算法。d故障自診新能力強(qiáng)，降低使用維護(hù)成本具有較高的可構(gòu)制性，擴(kuò)展方便。e.運(yùn)行靈活性高可與其他系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理。f性能價(jià)格比高。如我國現(xiàn)場使用的全數(shù)字調(diào)速系統(tǒng)產(chǎn)品主要有西門子6ra23系列、6ra24系列和6ra70系列等以及abb公司的dcr(16位機(jī))系統(tǒng)等。1.4課題內(nèi)容和研究意義1.4.1課題研究內(nèi)容井下生產(chǎn)的煤炭通過井下運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)到井底翻籠室，把煤卸入井口煤倉內(nèi)，再由裝載設(shè)備裝入位于井底的箕斗，同時(shí)位于井口的另一個(gè)箕斗，把煤卸入開口煤

23、倉，上下兩箕斗分別通過連接裝置與兩根鋼絲繩相連接，繞過井架天輪后，以相反方向纏于提升機(jī)卷筒上，當(dāng)提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，鋼絲繩往返提升重箕斗和下放空箕斗，完成提升煤炭任務(wù)。畢業(yè)設(shè)計(jì)具體任務(wù)是根據(jù)礦井提升機(jī)工作原理，通過用plc的開關(guān)量直接對變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法。對其主電路設(shè)計(jì)和工藝圖紙的繪制、變頻器參數(shù)設(shè)計(jì)、元器件選擇等，完成礦井提升機(jī)系統(tǒng)電控設(shè)計(jì)。1.4.2研究的目的及其意義在我國目前的情況來看，國產(chǎn)的交流傳動(dòng)礦井提升機(jī)部分仍采用較老的控制方式，減速制動(dòng)多采用能耗制動(dòng)方式，其調(diào)速范圍和精度需提升并且故障監(jiān)視裝置需更加完善，同時(shí)還需實(shí)現(xiàn)全數(shù)字自動(dòng)化控制。更重要的是礦井提升系統(tǒng)是廠礦生產(chǎn)中極為重要的環(huán)節(jié)，

24、它的正常運(yùn)行與否直接影響著礦井的安全生產(chǎn)要求。而傳統(tǒng)交流電控系統(tǒng)可靠性比較差，其安全保護(hù)、監(jiān)測系統(tǒng)不夠完善，均為單線系統(tǒng)，并與控制系統(tǒng)相混聯(lián)，這樣線路共用造成互相影響。礦井提升系統(tǒng)的特點(diǎn)是運(yùn)行特性復(fù)雜、控制復(fù)雜、環(huán)節(jié)多、運(yùn)行速度快、慣性質(zhì)量大等，需要好好學(xué)習(xí)研究。目前提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的研究一直是備受關(guān)注的。避免提升機(jī)嚴(yán)重的機(jī)械磨損，防止其較大的機(jī)械沖擊力，減少提升機(jī)機(jī)械部分維修的工作量，延長提升機(jī)械壽命是必不可少的。隨著電氣控制、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等高科技術(shù)的發(fā)展，提升系統(tǒng)數(shù)字自動(dòng)化要求更高，改善其性能，以及提高設(shè)備的提升能力等是必然的，礦井提升機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)要具備性能有：有良好的調(diào)速性能，且精度

25、高，四象限運(yùn)行，能夠快速進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)運(yùn)行，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，有準(zhǔn)確的制動(dòng)性能和定位功能等。為礦井提升提供更加安全、高效、全面的技術(shù)服務(wù)。因此，本設(shè)計(jì)的目的是使提升機(jī)調(diào)速控制安全、穩(wěn)定同時(shí)高效經(jīng)濟(jì)投入生產(chǎn)，達(dá)到最為理想的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能目標(biāo)。本設(shè)計(jì)從解決實(shí)際礦井提升機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的問題出發(fā)，考慮現(xiàn)場使用環(huán)境條件惡劣的可能性，使提升故障降到最小，從而安全，穩(wěn)定的工作。而電氣控制方式在很大程度上決定了提升機(jī)能否實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、安全、可靠地起制動(dòng)運(yùn)行，就必須關(guān)注并且研究電氣控制方式使提升機(jī)可靠運(yùn)行，避免出現(xiàn)操作者的人為過失和對行程監(jiān)測研究的不徹底時(shí)，故障檢測、故障處理保護(hù)功能失靈，致使提升系統(tǒng)的事故發(fā)生。一旦提升機(jī)

26、的行程失去控制，變頻器沒有及時(shí)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，就會(huì)發(fā)生提升機(jī)超速，甚至發(fā)生過卷事故，造成罐道、箕斗的損壞，影響礦井正常工作生產(chǎn)，甚至造成重大人員傷亡事故，給煤礦生產(chǎn)帶來極大的經(jīng)濟(jì)損失。1.5小結(jié)通過詳細(xì)了解目前國內(nèi)外提升機(jī)電控的現(xiàn)狀及研究動(dòng)向，表述本次課題研究設(shè)計(jì)的意義。通過上面學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上根據(jù)礦井提升機(jī)工作原理，通過用plc的開關(guān)量直接對變頻器實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法。對課題主電路設(shè)計(jì)和工藝圖紙的繪制、變頻器參數(shù)設(shè)計(jì)、元器件選擇等，完成礦井提升機(jī)系統(tǒng)電控設(shè)計(jì)。2礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及重要部分簡介2.1礦井提升機(jī)結(jié)構(gòu)及變頻調(diào)速分析2.1.1提升設(shè)備礦井提升設(shè)備主要組成部分是：提升機(jī)、提升箕斗、提升鋼絲

27、繩、井架、天輪、裝卸載設(shè)備等。礦井提升機(jī)的機(jī)械-電氣系統(tǒng)主要由以下幾部分組成。(1) 工作動(dòng)力裝置：包括主電機(jī)、減速器、卷筒、制動(dòng)器等組成。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)包括減速器和聯(lián)軸器。減速器的作用是減速和傳遞動(dòng)力，聯(lián)軸器是用來聯(lián)接提升機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，并傳遞動(dòng)力。(2) 液壓制動(dòng)系統(tǒng)為提升機(jī)提供制動(dòng)力，停車時(shí)先通過液壓站給卷筒施加機(jī)械制動(dòng)力，再取消直流制動(dòng)力；提升機(jī)起動(dòng)時(shí)，先對電機(jī)施加直流制動(dòng)，再松開機(jī)械抱閘，防止溜車，以保證系統(tǒng)安全可靠地工作,是提升系統(tǒng)安全保障最為重要的裝置。制動(dòng)裝置的可靠性直接關(guān)系到提升機(jī)的安全運(yùn)行。(3) 檢測系統(tǒng)包括位置檢測器和測速發(fā)電機(jī)。位置檢測電路用來測量提升機(jī)的運(yùn)行位置顯示提升

28、容器的運(yùn)行位置，容器接近井口卸載位置和井底車場時(shí)，發(fā)出減速和制動(dòng)信號。旋轉(zhuǎn)編碼器與可編程控制器的高速計(jì)數(shù)單元相連可以檢測主電機(jī)轉(zhuǎn)速，將信號傳給plc可以累計(jì)計(jì)算行走距離。(4) 調(diào)速控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)包括拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)、變頻器、plc電氣控制系統(tǒng)(5) 自動(dòng)保護(hù)和潤滑系統(tǒng)自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)在發(fā)生故障的時(shí)候，進(jìn)行安全制動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的保護(hù)。潤滑系統(tǒng)是在提升運(yùn)行過程中，不間斷地向軸承及嚙合齒面壓送潤滑油。(6)操作控制系統(tǒng)是操作人員和運(yùn)輸系統(tǒng)之間的橋梁，它可以在線監(jiān)測提升機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)的各種工作參數(shù)、工作狀態(tài)、故障參數(shù)和故障狀態(tài)。提升過程采用微機(jī)完成各個(gè)工況參數(shù)監(jiān)視;各個(gè)主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視;各傳感器

29、（如位置開關(guān)、停車開關(guān)）信號的監(jiān)視。通過操作臺可以設(shè)定系統(tǒng)的工作方式和控制方式，可以發(fā)布系統(tǒng)的各種控制命令，以實(shí)現(xiàn)對提升機(jī)啟動(dòng)、加速、平穩(wěn)運(yùn)行、減速、停車以及緊急制動(dòng)等各種控制功能。下面圖2-1和2-2分別為提升系統(tǒng)圖和變頻調(diào)速控制圖：圖2-1 立井雙箕斗提升系統(tǒng)圖變頻器mm440ac380vplc s7-200m減速器卷筒旋轉(zhuǎn)編碼器箕斗液壓操作臺檢測臺圖2-2礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)圖2.1.2分析礦井提升機(jī)為何用交流變頻調(diào)速原因直流調(diào)速和交流調(diào)速的礦井提升機(jī)電力拖動(dòng)有兩種調(diào)速控制方式，下面分析他們特點(diǎn)。直流拖動(dòng)的調(diào)速系統(tǒng)主要有：發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（g-m）、晶閘管電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（v-m

30、）及直流脈寬調(diào)制（pwm）系統(tǒng)。表2-1直流調(diào)速性能對比表直流調(diào)速系統(tǒng)供電方式內(nèi)容特點(diǎn)g-m直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)是由某一不可調(diào)的轉(zhuǎn)速的原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，我們通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流i的大小和方向來改變發(fā)電機(jī)輸出電壓u的大小及極性。設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、安裝需打地基、運(yùn)行有噪聲、維護(hù)不方便。v-m靜止裝置通過調(diào)節(jié)觸發(fā)器gt的控制電壓來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，而改變晶閘管可控整流器的控制角，從而改變可控整流器輸出電壓的極性和大小，實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)m的平滑調(diào)速。與g-m系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)可靠，技術(shù)提升。且設(shè)備簡單，調(diào)速更快。但允許電機(jī)在i、iv象限運(yùn)行，不能四象限運(yùn)行；且低速運(yùn)行時(shí)，有較大的諧波電流，引起電網(wǎng)電

31、壓的畸變。直流pwm靜止裝置能過改變晶體管vt的導(dǎo)通及關(guān)斷及通斷比（即脈沖寬度調(diào)制，pwm）來改變輸出電壓的極性和大小。較v-m系統(tǒng)，直流pwm調(diào)速性更優(yōu)越，低速運(yùn)行平穩(wěn)，電機(jī)損耗及發(fā)熱小，能快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)。但是隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，變頻器功能突顯強(qiáng)大，將直流調(diào)速原理應(yīng)用于交流調(diào)速控制系統(tǒng)中，使交流調(diào)速大大發(fā)展?，F(xiàn)在我們大多礦機(jī)采用交流調(diào)速方法。交流變頻調(diào)速方法已經(jīng)廣泛應(yīng)運(yùn)普及。其優(yōu)點(diǎn)：具有良好的調(diào)速性能調(diào)速范圍大、平穩(wěn)的起制動(dòng)性能、工作頻率高、功率因數(shù)、節(jié)能效果好（調(diào)速過程中沒有附加損耗）。2.1.3提升機(jī)電控系統(tǒng)多階段速度圖分析提升機(jī)作為重載設(shè)

32、備工作運(yùn)行必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)，工作方式要切換方便（手動(dòng)、自動(dòng)操作方便容易）且具備必要的安全保障環(huán)節(jié)。升機(jī)提按給定速度圖運(yùn)行且電控系統(tǒng)滿足四象限運(yùn)行。電動(dòng)或制動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)控制切換，提高整個(gè)系統(tǒng)的工作效率安全運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)的多速段圖中加速度段和等速度段及爬行階段是工作在正向電動(dòng)狀態(tài),在減速度段，則是工作在制動(dòng)動(dòng)狀態(tài)。分析研究多段速度運(yùn)行，就離不開對理想s形速度曲線理解。本次設(shè)計(jì)是5階段速度運(yùn)行方式。分為主加速階段、勻速階段、主減速階段、爬行階段和抱閘停車階段，來構(gòu)成礦井提升機(jī)一次完整的運(yùn)行周期。分析提升機(jī)的啟動(dòng)加速就要對其加速度進(jìn)行分析。提升效果要達(dá)到可行要求。提升機(jī)運(yùn)行的安全、效率、乘坐舒適感、維護(hù)和

33、使用壽命等綜合考慮，應(yīng)選擇下圖2-3所示曲線實(shí)現(xiàn)提升機(jī)理想s形速度曲線運(yùn)行。理想化at0圖2-3加速度-時(shí)間曲線 va t tt111t211t31t4t5圖2-4電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的給定多速段圖 v3 v2 v1 t1 t2t3 a b c 圖2-5 s形速度曲線上面曲線圖可在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中傳動(dòng)裝置提供直接應(yīng)用平臺的斜坡函數(shù)發(fā)生器的軟件包平滑生成。也可以通過軟件方式完成速度曲線，所以我們本次設(shè)計(jì)通過確定提升機(jī)每次運(yùn)行的距離，計(jì)算求出速度用plc編程軟件控制變頻器完成調(diào)速，使用戶靈活方便得到應(yīng)用。 根據(jù)圖2-5來計(jì)算其過程：oa段：加速度a=a1sint 加加速度=a1v= t=t1時(shí)，v1=此時(shí)箕

34、斗運(yùn)行距離 s= (2-1)ab段：a是恒定的，0則有v=v1+a1（t-t1）=+ a1（t-t1）t=t2時(shí)，v2=+ a1（t2-t1） 箕斗運(yùn)行距離s=+(2-2)bc段：a=a1 v=v2+=v2+ 且v2=v1-箕斗運(yùn)行距離 s= (2-3)通過上面計(jì)算可以得到，t3-t2=t1可得, s= (2-4)這樣就完成了提升的主加速階段。而減速段與加速段是對稱性，計(jì)算方法相同。將速度曲線存入cpu的用戶存儲(chǔ)器ram中。這樣在控制系統(tǒng)運(yùn)行下調(diào)節(jié)變頻器，從而得到想要的電機(jī)轉(zhuǎn)速。圖2-4是電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的給定多速段圖，得出所需轉(zhuǎn)矩的特性，根據(jù)動(dòng)力學(xué)方程式（-電動(dòng)機(jī)電動(dòng)力矩；-傳動(dòng)系統(tǒng)的靜阻力矩；

35、-傳動(dòng)系統(tǒng)的飛輪慣量；-傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩；-加速度）實(shí)際中提升機(jī)給定速度要符合國家有關(guān)安全生產(chǎn)規(guī)程的規(guī)定。提升人員時(shí)候，加速度,升降物料時(shí)，加速度 并結(jié)合礦井實(shí)際情況，選取提升機(jī)運(yùn)行速度參數(shù)如下提升機(jī)額定運(yùn)行速度v2=7.0m/s； v1=2m/s爬行速度v5=0.5m/s, a0=0.5 m/s ，a1= 1m/s,1=1m/s，a2=0.5m/s,a3=1m/s。初加速階段: t1=20.5=4s h1=422=4m主加速度階段：t2=5s h2=（7+2）25=22.5m減速階段：t4=13s h4=48.75m爬行階段：設(shè)爬行距離為3m，則，t5=30.5=6s停車階段：t6=0.5

36、1=0.5s加速和減速段的時(shí)間均在變頻器上設(shè)置。提升機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的給定速度t1、t2階段：箕斗在井下裝好煤后，將信號傳送到操作臺，操作人員將信號回饋井底無誤后，就開機(jī)提升箕斗，電機(jī)啟動(dòng)后，以加速度a0加速達(dá)v1，加速時(shí)間為t1，此時(shí)變頻器頻率為設(shè)定值f1。然后以加速度a1加速到加速時(shí)間t2，為主加速階段，此時(shí)變頻器頻率達(dá)到設(shè)定f2。t3階段：勻速階段運(yùn)動(dòng)，箕斗以最大提升速度等速運(yùn)行上升，電動(dòng)機(jī)保持電動(dòng)狀態(tài)。（下放時(shí)，測速發(fā)電機(jī)反應(yīng)轉(zhuǎn)子下放速度，當(dāng)速度高于時(shí)，增大勵(lì)磁電流，提高制動(dòng)力矩，使箕斗勻速運(yùn)行。）是主提升階段。t4階段：主減速階段，箕斗快到井口時(shí)減速運(yùn)行，減速到低速，準(zhǔn)備進(jìn)入爬行階段

37、。（若減速時(shí)間設(shè)置較短時(shí)，此時(shí)變頻器制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻起作用，以防止因減速過快而跳閘。t5階段：為爬行階段時(shí)間?；废涞退倥佬?變頻器頻率f3，便于隨時(shí)制動(dòng)停車。t6階段：抱閘停車階段。到達(dá)停車位置時(shí)，變頻器立即停車，箕斗減速到零，制動(dòng)系統(tǒng)抱閘制動(dòng)。操作人員發(fā)出聯(lián)絡(luò)信號到井下，提升任務(wù)結(jié)束。2.2礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的重要部分2.2.1 plc部分簡介plc從1969誕生至今，不足50年的歷史，早期主要是用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，但得到迅猛的發(fā)展，與cad/cam、機(jī)器人技術(shù)一起被譽(yù)為當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化三大支柱。plc總的發(fā)展趨勢向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方面發(fā)展，已經(jīng)

38、成為一種最重要、最普及、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制器。實(shí)現(xiàn)順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信網(wǎng)絡(luò)等多種功能。現(xiàn)在plc受到技術(shù)人員歡飲是因?yàn)閜lc繼續(xù)保留了原來邏輯控制器的所有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也吸收其它控制設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，在許多復(fù)雜的控制場合只需要plc就可以夠?qū)崿F(xiàn)包括邏輯控制、工程控制、數(shù)據(jù)采集及控制、圖形分析處理。plc實(shí)質(zhì)上是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，這樣它與有關(guān)外部設(shè)備通過接口連接，使控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，并通過數(shù)字式或輸入輸出控制各類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。展現(xiàn)出強(qiáng)大功能：邏輯控制功能、計(jì)數(shù)控制功能、定時(shí)控制功能、步進(jìn)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、過程控制功能、通信聯(lián)網(wǎng)功能、監(jiān)控功能、斷電記憶功能、故障診斷

39、功能等。它由中央處理器（cpu）、存儲(chǔ)器（rom、ram、eprom）、i/o口、電源、通信接口、擴(kuò)展接口和編程器接口等幾部分組成，其構(gòu)成如圖2-6所示。 存儲(chǔ)器電源編程器按鈕繼電器觸點(diǎn)行程開關(guān)輸入單元輸出單元接觸器電磁閥指示燈cpu圖2-6 plc結(jié)構(gòu)框圖及外部連接圖plc有著其它工業(yè)控制設(shè)備很難具備的特性： a、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。plc是專為工業(yè)壞境而設(shè)計(jì)，具有很高的可靠性。它的主要模塊均采用集成電路并且有通道保護(hù)和信號調(diào)理電路。在硬件上采用隔離、屏蔽、濾波、接地等抗干擾措施。在軟件上采用數(shù)字濾波等抗干擾和故障診斷措施。適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場惡劣生產(chǎn)壞境。b、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強(qiáng)。其外圍

40、模塊品種多，可由各種組件靈活組合成各種大小和不同要求的控制系統(tǒng)。plc的i/o可直接與交流220v、直流24v等強(qiáng)電連接，并有較強(qiáng)帶負(fù)載能力。c、編程方便，易于使用。plc是面向用戶的設(shè)備。編程采用與實(shí)際電路接線圖非常接近的梯形圖，這種圖形編程方式形象直觀、容易掌握。具有一定電工和工藝知識的人員都可以在短時(shí)間內(nèi)學(xué)會(huì)。d、功能完善。能夠進(jìn)行數(shù)模間轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信、報(bào)警、記錄、計(jì)算等功能。e、體積小、維護(hù)操作方便。它體積小、質(zhì)量輕、便于安裝。并且其i/o系統(tǒng)能直觀反映現(xiàn)場信號的變化狀態(tài)。plc通過編程程序來實(shí)現(xiàn)控制的。當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí)，只需修改程序即可。plc的接口原則是使外部接線（如

41、rs485）盡量少。plc的控制系統(tǒng)采用集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式的是串行工作方式。當(dāng)?shù)谝粭l指令執(zhí)行開始，就按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪的掃描。2.2.2變頻器部分簡介通用變頻器是向負(fù)載提供可變頻率的交流電能的智能型電器設(shè)備，是拖動(dòng)控制交流化、交流變換高頻化、控制數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的關(guān)鍵設(shè)備。交流調(diào)速技術(shù)快速發(fā)展，交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固耐用，達(dá)到良好調(diào)速性能。通用變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。多是交-直交變頻器如圖其電路組成，由交流器、中間直流環(huán)節(jié)、變流器和控制回路組成。整流器濾波電容逆

42、變器主控電路rstuvw外接輸入外接輸出圖2-7：變頻器電路組成整流部分是三相橋式不可控整流器，主要擔(dān)負(fù)整流任務(wù)。中間電路的作用是對對整流電路的輸出進(jìn)行平滑濾波、直流儲(chǔ)能和緩沖無功功率，以保證逆變電路及控制電源得到質(zhì)量較高的直流電源，根據(jù)儲(chǔ)能元件不同（電壓型和電流型）電壓型變頻器是將電壓源的直流變?yōu)榻涣?，濾波元件是電容，電流型是將電流源的直流變換為交流，濾波元件是電感。逆變部分是igbt三相橋式逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都可以任意調(diào)節(jié)的交流電，且輸出為pwm波形?？刂齐娐分饕蝿?wù)是完成對逆變器的開關(guān)控制，對整流器的電壓控制及完成各種保護(hù)功能。在全數(shù)字化控制中控制電路是核心決定著變頻性能。

43、交流電網(wǎng)的交流頻率是恒定不變的，在我國是50hz。我們在異步電動(dòng)機(jī)定子三相對稱繞組中接入對稱的三相交流電，這樣在電動(dòng)機(jī)氣隙內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，而交流電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速就是旋轉(zhuǎn)速度： (2-5)（-定子繞組電源頻率， -電動(dòng)機(jī)磁極對數(shù)。）異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率 : (2-6)可知異步電機(jī)轉(zhuǎn)速 ： (2-7)分析轉(zhuǎn)速公式可得異步電機(jī)調(diào)速方法有如下幾種變轉(zhuǎn)差率： 定子調(diào)壓、轉(zhuǎn)子串電阻、串級調(diào)速等。另外就是變同步轉(zhuǎn)速: 變極、變頻。從上式知轉(zhuǎn)速都與送入電動(dòng)機(jī)的電流頻率成正比變化。我們可以改變電源頻率來改變電動(dòng)機(jī)運(yùn)行速度。由于早期交流變頻只有理論，人們調(diào)速主要采用變極和改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。1、變極是改變定子繞組的

44、接線以改變極對數(shù)的調(diào)速方法是有極調(diào)速，這樣應(yīng)運(yùn)受限制。（其特點(diǎn)如下：a、較硬的機(jī)械特性，穩(wěn)定性好；b、無轉(zhuǎn)差損耗，效率高；c、接線簡單、控制方便、價(jià)格低；d、有級調(diào)速，級差較大，不能獲得平滑調(diào)速；）2、改變轉(zhuǎn)差率是有線繞轉(zhuǎn)子串電阻、電抗，籠型異步電機(jī)定子串電阻、電抗及改變定子電壓的方法，此方法設(shè)備簡單，控制方便，但調(diào)速范圍小能耗大。隨著變頻器的出現(xiàn)，交流調(diào)速理想合適。變頻調(diào)速與變極調(diào)速為轉(zhuǎn)差功率不變型，不論其轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率消耗基本不變。且變頻調(diào)速具有良好的調(diào)速性能、平穩(wěn)的起制動(dòng)性能、比較高的工作頻率、功率因數(shù)、明顯的節(jié)能效果和廣泛的適用范圍。通用變頻器調(diào)速設(shè)備日益普及，在調(diào)速應(yīng)用中已占主導(dǎo)

45、地位。 變頻器調(diào)速對供電裝置要求：變頻器主要供電對象時(shí)交流電機(jī)，其定子繞組的反電動(dòng)勢是定子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場磁力線的結(jié)果，定子每相電動(dòng)勢有效值為e=4.44kfne為氣隙磁通在定子繞組中感應(yīng)電動(dòng)勢的有效值，v；f為定子頻率，hz；n為定子串聯(lián)匝數(shù)；k為常數(shù)；為沒極氣隙磁通量，wb。我們分析上式如果e 不變時(shí)，a、ff額，就會(huì)有額。這樣，電動(dòng)機(jī)鐵心就會(huì)過飽和，導(dǎo)致勵(lì)磁電流過大，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)繞組過熱而損壞電機(jī)。b、ff額，就會(huì)有額。這樣雖然鐵心沒充分利用，但在機(jī)械特性允許的條件下長期工作，不會(huì)損壞電機(jī)。因此變頻調(diào)速時(shí)要求電壓頻率最好同時(shí)變。當(dāng)我們在基頻一下調(diào)速時(shí)使e/f=常數(shù)，采用恒壓頻比的控制方式調(diào)

46、速。是磁通不變恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性。當(dāng)在基頻以上調(diào)速時(shí)，f可以增加，但是uu額，這樣磁通將隨f升高而降低，導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩變小。是電壓不變?nèi)醮藕愎β收{(diào)速。變頻器的控制方式不同，其性能不同。a、u/f=常數(shù)控制：其特點(diǎn)是控制電路結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求。由于電動(dòng)機(jī)漏阻抗的作用，在低頻段工作特性不理想。最大轉(zhuǎn)矩減少（電流有關(guān)），因此在低頻段增設(shè)電壓提升功能來克服低速較大的靜摩擦力。b、轉(zhuǎn)差頻率控制：在e/f控制基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)差控制的方式。c、矢量控制：是將交流電動(dòng)機(jī)的定子電流采用矢量分解的方法計(jì)算出定子電流的磁場和轉(zhuǎn)矩分量進(jìn)行控制。d、直接轉(zhuǎn)矩控制：直接把轉(zhuǎn)矩作為直接

47、被控量的控制方式。3 電控系統(tǒng)設(shè)備選擇和參數(shù)設(shè)定3.1電機(jī)的選擇本調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)備包括：異步電機(jī)一臺，德國的西門子(siemens)公司生產(chǎn)的模塊式plc s7-200和變頻器各一臺。本設(shè)計(jì)中調(diào)速系統(tǒng)選用蘇州利多的三相異步電機(jī)。應(yīng)用范圍：冶金、化工 。產(chǎn)品類型：三相異步電動(dòng)機(jī) 型號： kw yvp-315m-4 132極數(shù)：4極產(chǎn)品認(rèn)證：ccc 變頻范圍:0-100hz 絕緣等級：b級 防護(hù)等級：ip44/ip54商城價(jià)格：￥18340電機(jī)技術(shù)參數(shù)表：表3-1電機(jī)技術(shù)參數(shù)表型號額定功率額定電壓額定電流額定轉(zhuǎn)速效率（%）kw yvp-315m-4132kw380（v）252a1480（rpm）9

48、3.8功率因數(shù)堵轉(zhuǎn)/額定電流倍堵轉(zhuǎn)/額定轉(zhuǎn)矩倍最大/額定轉(zhuǎn)矩倍外形尺寸/mm重量/kg0.915.81.982.7865*898.5*15401050電動(dòng)機(jī)額定電流計(jì)算： (3-1)根據(jù)上式可知：三相異步電動(dòng)機(jī)的額定電流與電動(dòng)機(jī)額定功率的關(guān)系當(dāng)u380v時(shí)，電流在1kw時(shí)約為2a。3.2變頻器的選擇3.2.1變頻器選型變頻器的容量選擇要保證變頻器的所適配的電動(dòng)機(jī)功率大于等于當(dāng)前該電動(dòng)機(jī)的功率。我們選擇西門子mm4系列的gx型6se6440-2ud41-3gb1通用變頻器。電壓：三相380v 頻率：50/60hz 輸出頻率范圍：0hz650hz 過載電流額定：額定輸出電流的110%產(chǎn)品尺寸： 326*545*1533 （長x寬x高單位:mm ） 產(chǎn)品體積：0.272368立方米 產(chǎn)品重量： 170千克 商城價(jià)格：￥47735所屬分類： 工業(yè)自動(dòng)化變頻傳動(dòng)工程變頻器技術(shù)參數(shù) 防護(hù)等級：ip20額定功率：132kw 額定電流：250a 電壓等級：三相380-480vac 應(yīng)用場合：重載應(yīng)用 通訊協(xié)議：控制面板 3.2.2變頻器參數(shù)設(shè)置