四象限变频绞车电控系统培训资料081023

nullnull  隔爆兼本安型全数字矿井提升机 变频调速电控系统 技术培训 唐山开诚电器有限责任公司 一、目录一、目录系统概述 系统组成 变频调速系统 PLC控制系统 提升信号系统 一、系统概述一、系统概述1 ,变频绞车 煤矿井下斜井绞车，以前主要是以交流异步电机转子串电阻调速绞车 (电气拖动）, 液压绞车(液压拖动)等几种方式为主，但这些设备在安全可 靠性、调速、节能、操作、维护等方面都不同程度的存在缺陷。 串电阻调速主要缺陷有: 1),属于有级调速, 开环运行,因而调速精度低,特别是在出现负力提升 时,要由司机判断速度来人为投入低频或动力制动装置,因而很不安全。 2),转子串入附加电阻后，电机机械特性很软，低速运行时负载稍有变 化转速波动很大。 3),电机低速运行时效率很低，电动机电磁功率中的转差功率全部转化 为转子回路中的铜耗以发热的形式消耗掉，浪费了大量的电能。 4),由于电机转子回路串有大量金属电阻,在运行中电阻散发出大量热 量，造成电阻箱变形失爆。 5),安装大量的金属电阻,大大增加了电控峒室的面积,也大大增加了峒 室的开拓费用。 null 液压绞车在一定程度上解决了串电阻调速的缺点,但是在使用过程中,发现 液压绞车易漏油,噪声大,传动效率低,维修工作量大,液压马达故障率高等问题, 这些问题都造成系统后期的运行费用很高,因而液压绞车并不是煤矿安全生产 的最佳产品。 防爆变频绞车的问世,使矿井提升机的装备水平发生了质的变化。目前变 频绞车已成为市场的主导产品，其主要特点如下： 1),结构紧凑、体积小、移动方便、用于矿山井下可节省大量开拓费用。 2),安全防爆,适用于煤矿井下等含有煤尘，瓦斯或其它易燃易爆气体的场 所。 3),变频绞车是以全数字变频调速为基础,以矢量控制技术为核心，使异步 电机的调速性能可以与直流电机相媲美。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现在低频转矩大、调速平 滑、调速范围广、精度高、节能明显等。 4),采用双PLC控制系统,使斜井绞车的控制性能和安全性能更加完善。 5),操作简单、运行安全稳定、故障率低、基本免维护 null2 ,用途及适用范围 变频绞车电控系统,适用于交流异步电动机(绕线型或鼠笼型)驱动的单滚筒或双滚筒缠绕式绞车。既可以与新安装的绞车配套使用,也适合于对老绞车电控系统的技术改造。 　 变频绞车电控设备适用于以下场所： 1),海拔高度不超过1000米,如超过这个海拔高度,元器件在功率、容量 方面应按海拔高度的增加,适当降容使用。 2),周围环境温度不高于+40℃,不低于-20℃； 3),相对湿度不超过95±3％； 4),在无淋水、滴水、无剧烈振动和颠簸的地点使用; 5),没有强磁场作用； 6),防爆设备适用于煤矿井下等含有煤尘,瓦斯或其它易燃易爆气体的场 所。 null3 ,技术参数 1),电机型式及调速方式： 电机:交流异步电动机,推荐采用鼠笼电机； 单机最大容量:660V,355kW;1140V,500kW； 电机电压等级:380V,660V,1140V;电压波动范围: ±10％； 调速方式：交流异步电动机变频调速； 主回路:交-直-交电压型； 功率器件:IGBT或SKiiP。 2),控制方式:PLC双线制控制。 3),适用范围:井下暗斜井、暗立井;地面斜井、立井;单水平、多水平;单滚 筒、双滚筒。 4) ,产品类型: 隔爆型;矿用一般型;普通型。 null4, 注意事项 1),变频绞车电控设备主要由电力电子器件和半导体集成电路等组成,在运输及安装过程中,严禁水泡雨淋,要尽量避免强烈的震动,尽量垂直运输。长期不用时,应存放在清洁干燥的地方。储存与使用场所严禁有害气体和湿度超标,防止电子元器件及有关设备受腐蚀损坏。 2),防爆设备,在出厂前均已按要求装配调试合格,严禁用户改动装置壳体结构和电气元件,以确保本产品的防爆性能和电气性能。 3),严禁对变频器进行耐压和绝缘测试。 4),严禁对现场调试好的设备的电气参数和软件私自随意修改。 5),严禁擅自改变设备使用电压等级,更换使用对象和使用功率。 6),设备安装时,应严格按照厂方提供的图纸施工。严禁在强磁场附近安放和使用。变频器供电电源要求采用独立的变压器就近供电;供电回路馈电开关, 应尽量采用电控厂家所推荐的开关;变频器的输入与输出电缆应采用屏蔽电缆,电缆屏蔽层尽可能多处接地,并且应尽量避免与通讯线,瓦斯检测装置和检测线及一些电子仪器仪表等在同一巷道,同一地方相邻。如果相邻，距离要求大于500mm。 二、系统组成二、系统组成提升机电控系统框图 变频绞车电控系统是由变频调速系统，PLC控制系统，信号系统三部份组成。 null 变频调速系统是根据PLC控制系统发出的控制指令，通过对绞车交流异 步电动机转矩和频率的控制,来完成对绞车运行速度的控制。交流异步电动机 采用了矢量控制技术后, 使异步电机的调速性能可以与直流电机相媲美。表现 在低频输出转矩大、调速平滑、调速范围广、精度高、节能明显等。 PLC控制系统主要完成绞车从启动、加速、等速、减速、爬行到停车的整 个运行过程的逻辑控制；行程测量、控制与指示；故障检测、报警与保护；安 全电路及液压站工作制动与安全制动控制等。PLC控制系统极大地提高了控制 系统本身的安全可靠性，使绞车控制性能和保护性能更加完善；使控制系统的 硬件组成和线路更加简化；操作和维护更加容易。PLC控制系统受信号系统控 制与闭锁。 信号系统是根据上下井口和各个中段的生产情况,在具备开车条件后，由 各水平信号工以打点的形式,通知司机按要求开车,同时与PLC控制系统之间有 各种信号闭锁,可避免因司机误操作造成安全故障。信号系统内部有严格的逻 辑闭锁和安全保护功能，并有信号显示，声光报警和通话功能。 null三、变频调速系统三、变频调速系统（一），基础知识 1,异步电动机的转速: 异步电动机定子磁场的旋转速度被称为异步电动机的同步转速。 由于当转子的转速达到电动机的同步转速时其转子绕组将不再切割定子旋 转磁场，因此转子绕组中不再产生感应电流，也不再产生转矩。因此异步电动 机的转速总是小于其同步转速。 异步电动机的同步转速由电动机的极对数和电源频率所决定。 同步转速： 转差率 ： 电动机的转速： 其中： n ———电动机转速，r/min； ns———同步转速，r/min； f ———电源频率，Hz； p ———电动机极对数； s ———转差率。 null2，三相异步电动机调速方法： 根据异步电动机的转速表达式可知，异步电动机的调速通过改变极对数， 改变转差率和改变频率三种方式。现归纳如下： 变极调速------仅适用于笼型异步电动机 变转差率调速 a，调节转子电压 b，转子串电阻------仅适用于绕线式电机 c，串级调速------仅适用于绕线式电机 变频调速 a，交—直—交变频 b，交—交变频 电磁转差离合器调速 3，变频调速: 变频调速是通过改变电动机定子供电频率 f 来改变同步转速 ns, 从而实现交 流电动机的调速。 4，交—直—交电压型变频器: 先将工频交流电通过整流器变成直流电，再经过逆变器将直流电变换成可 控频率的交流电。由于中间直流环节采用大电容滤波，直流电压波形比较平直 ，相当于内阻抗为零的恒压源，因此这种变频器属于交-直-交电压型变频器。 null5，IGBT（Isolated Gate Bipolar Transistor，隔离门极双极型晶体管）： 是目前广泛应用于中小容量变频器中的一种半导体开关器件。由于它集功 率MOSFET和功率晶体管的优点于一身，具有输入阻抗高、开关速度快等特点。 6，IPM（Intelligent Power Module，智能功率模块）： 是一种将功率开关器件及其驱动电路，保护电路和部份检测电路等集成在 同一封装内的集成模块。目前的IPM一般采用IGBT作为功率开关器件，通过接 口电路对IGBT进行驱动，并同时具有过流、短路保护，过温保护等保护功能。 其功率损耗小，发热低，为解决防爆变频调速装置的散热问题提供了有利的条 件。 7，PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）控制： 在逆变器中对半导体开关元器件按一定规律控制其导通与关断，使输出端 获得一系列宽度不等的矩形脉冲电压波形。改变脉冲宽度可以控制逆变器输出 交流基波电压的幅值，改变调制周期，可以控制其输出频率。如果所获得的矩 形脉冲电压是与正弦波等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形就叫做正弦脉 宽调制波形（SPWM）。 null8，矢量控制： 矢量控制的基本思想就是按照交流电动机产生与直流电动机磁场等效的原 则，将交流电动机的定子电流分为产生磁场的励磁电流分量和与其相垂直的产 生转矩的转矩电流分量并分别加以控制。由于在这种控制方式中必须同时控制 异步电动机定子电流的幅值和相位，即控制定子电流矢量，故这种控制方式被 称为矢量控制方式。 采用矢量控制方式后使交流电动机调速性能可以与直流电动机一样好。 9，发电运行状态： 绞车在重物下放或重物上提的减速段，电机的同步转速小于实际转速，这 时电机中电磁转矩方向和转子的旋转方向相反，电机是处于发电制动状态。 10，动力制动(直流制动)： 在电机定子上施加直流电源，在定子内形成一固定磁场，当转子旋转时在 转子内生成的感应电流所产生的转矩方向与转速方向相反，形成制动转矩。 11，能耗制动： 对于二象限交-直-交电压型变频器，电机处于发电状态时的再生能量通过 逆变器进入直流回路，使直流母线电压升高，制动单元实时采样直流母线电压 值，当其值升到某一阈值时，制动单元接通制动电阻将这部份能量消耗在电阻 上。 null12，回馈制动： 对于四象限交-直-交电压型变频器，电机的再生能量通过逆变器进入直流 回路后，可通过可控整流器回馈到电网中。 可控整流器可采用整流/回馈单元和AFE回馈单元两种形式。 a,整流/回馈单元： 整流/回馈单元是由两组晶闸管三相全控桥反并联构成的，逆变桥是 通过一台自耦变压器接到电网上。当电机产生再生能量使直流母线电压升高 时，逆变桥可将这部份能量通过自耦变压器回馈电网。 b,AFE回馈单元: 整流器与逆变器具有相同的主回路结构，是由IGBT模块组成。其显著 特点是电源侧电流波形为正弦波；功率因数可调；可工作在电动或发电状态； 有电压提升功能可补偿电网电压降低的影响；在发电状态时，当电网电压消失 时不会造成逆变失败。 null（二），三种常用的变频器在提升机系统中的应用 1，二象限变频器： null 二象限变频器配上制动单元和制动电阻后，可以进行四象限运行。由于 电动机的再生能量完全消耗在电阻上，浪费了大量的电能，因而这类变频器适 用在小功率的电机上，并且也适用在非防爆的矿井提升机上。图示交-直-交电 压型变频器主回路是由交-直变换电路，直-交变换电路和能耗制动电路组成。 1），交-直变换电路 交-直变换电路就是整流和滤波电路，其作用是把电源的三相交流电变换 成平稳的直流电。整流电路采用的是由二级管组成的三相全波整流电路。滤波 电路是由若干个电解电容器串并联而成。因为电解电容器的电容量有较大的离 散性，使它们承受的电压不相等，通过在每个电容器上并联阻值相等的均压电 阻来均压。 2），直-交变换电路 三相逆变桥的功能是把直流电变换成频率可调的三相交流电。逆变电路中 的功率开关器件目前主要采用的是IGBT，IGBT的栅极接受控制电路中SPWM调制 信号的控制，将直流电压变成三相交流电。与IGBT并联的二极管构成续流电 路，可为电动机绕组的无功电流及电机的再生能量反馈到直流电路提供通路。 null3），能耗制动电路 在下放重物或减速时，电动机的同步转速低于转子转速，电动机处于发电 制动状态。电动机的再生能量经逆变侧续流二极管全波整流后反馈到直流电 路，由于直流电路的电能无法通过由二极管组成的三相整流电路回馈到电网， 因而使直流电压升高，当直流电压超过一定值时，制动单元接通制动电阻，使 直流回路通过制动电阻释放能量。这种通过消耗能量而获得制动转矩方式就属 于能耗制动。 二象限变频器无法实现将电机的再生能量回馈到电网，是靠能耗制动来获 得制动转矩的，因而造成电能浪费；另外，整流桥只有在电源的线电压大于电 容器两端的直流电压时才有冲电电流，因而冲电电流总是出现在电源电压的峰 值附近，呈不连续的冲击波形式，具有很强的谐波成份。5次和7次谐波分量约 占总谐波的80%和70%。 null2，带整流/回馈单元的变频器： null 带整流/回馈单元的变频器属于四象限变频器。整流/回馈单元是由两组6脉 动晶闸管三相全控桥反并联构成的，逆变桥是通过一台自耦变压器接到电网 上。当电机产生再生能量使直流母线电压升高时，逆变桥可将这部份能量通过 自耦变压器回馈电网。整流/回馈单元为了工作在发电状态，必须将加在逆变 桥上的电压提高20%，用自耦变压器来实现这种电压配合。 带整流/回馈单元的变频器的主要缺点是功率因数低，电流谐波含量大， 并且当变频器工作在逆变状态时，如果电源电压消失容易造成逆变失败。 null3，AFE变频器：null AFE变频器是目前性能最好的电压型四象限变频器，其整流回路与逆变回 路具有完全相同的主回路结构，主要特点如下： 1）,具有由IGBT组成的自换向整流器； 2）,电网侧电流波形近似为正弦波，无谐波污染； 3）,电网侧功率因数可人为设置； 4）,直流母线电压升高时能实现回馈制动； 5）,有电压提升功能可补偿电网电压降低的影响； 6）,在发电状态时，当电网电压消失时不会造成逆变失败。 null（三），ZJT-200四象限隔爆型变频器 ZJT-200隔爆兼本安智能变频调速装置是我公司在引进国外先进的变频调速技术和主要元器件的基础上开发的适用于煤矿井下有防爆要求的四象限变频调速装置。 1,主要特点： 1）,采用全数字无速度传感器矢量控制，使系统调速范围宽，调速精度高，变频器在低频运行时也保证有100%额定转矩输出。最大转矩为额定转矩的2倍，0.5Hz可达到1.7倍的起动转矩。 2）,采用AFE自换相技术，在绞车减速或重物下放时，能自动将电动机的再生能量反馈至电网，实现回馈制动，节能效果明显。 3）,网侧变频器采用单独的CPU实行PID控制，对网侧交流电流的大小和相位进行实时检测和控制，使网侧功率因数接近于1。网侧变频器采用了SPWM控制，使输入电流波形为正弦波，大大减少了对电网的谐波污染，总谐波电流含量小于0.5%。 4）,变频器采用交-直-交电压型主回路，整流器与逆变器结构相同，功率器件采用SKiiP模块（一种IPM模块），散热器采用高效能的热管散热器，因而使整个变频器结构紧凑，体积小，节省了安装面积。 null 5),变频器具有过流，短路，过压，欠压，过温，缺相等保护，安全可靠 性高。 2，设备组成： ZJT-200型变频调速装置是由输入电抗器箱（+VFD1）和变频器箱 （+VFD2）组成。变频调速系统是由主回路和控制回路组成。 主回路是由旁路接触器，充电电阻，输入电抗器，滤波电容器和6组 SKiiP模块组成。由6组SKiiP模块组成二组三相全控整流电路，其中一组为整 流器，另一组为逆变器。 控制回路是由隔离变压器，控制电源板，主控板（整流侧和逆变侧各一 块），PIB板（整流侧和逆变侧各一块），显示屏（整流侧和逆变侧各一 块），PID板（只装在逆变器上）组成。 充电接触器，充电电阻，输入电抗器等装在输入电抗器箱内，其它器件装 在变频器箱内。 3，设备功能： 1）,输入电抗器箱:箱体内主要元器件及其功能如下: null※ 输入电抗器: 输入电抗器的电感量是按通入变频器额定电流时其阻抗压降 为电源相电压的15%计算的。其主要功能为： * 作为储能元件，使电感上的电压与电源电压的相量和高于电 源电压， 从而可以提高变频器直流母线电压，为能量回馈制动作好准备。 * 抑制由电源回路流入的浪涌电压和电流； * 衰减由变频器产生的或外电路流入的谐波电流； ※ 充电电阻:用来限制电容器的充电电流。 ※ 旁路接触器:当直流母线电压上升到一定值时, 自动旁路充电电阻。 ※ 变频器控制回路变压器:800VA,660V(1140V)/380V,为变频器箱电源板提供 三相380V电源。 ※ PLC控制回路变压器:1200VA,660V(1140V)/110V,24V,为PLC控制箱提供电源。 ※ 熔断器RU1、RU2:用来保护PLC控制回路变压器。 ※ 制动油泵控制回路:由断路器Q1,接触器K1,热继电器KH1,油泵选择接触器 K2、K3组成。为液压站制动油泵提供电源。 ※ 润滑油泵控制回路:由断路器Q2,接触器K4,热继电器KH2,油泵选择接触器 K5、K6组成。为润滑站油泵提供电源。null2）,变频器箱:变频器所采用的功率器件和控制板件均为进口产品, 其主要功 能如下: ※ 可控整流器:由三组SKiiP模块组成三相全控桥。由MSC2控制板通过接口板 （PIB）对三相全控桥实行SPWM控制，可实现能量在电源侧和直流侧的双向传 输，同时系统可将电源侧的功率因数调整到任何希望的数值，且电源侧的电流 为近乎完美的正弦波。SKiiP模块是一种集功率半导体器件，驱动电路，检测 电路，保护电路等为一体的智能功率模块（即IPM模块）。可控整流器的参数 设置和运行参数及故障参数显示均在整流器上的显示屏上完成。可控整流器的 主要功能如下： * 能将电动机的发电制动能量回馈到电网，实现回馈制动； * 内置的PID控制器动态调整输入电流，使直流母线电压稳定在设定值 上，不受电网电压的波动而变化； * 电源侧功率因数为1； * 电源侧电流接近正弦波，谐波含量小于5%； * 具有过压、欠压、短路、过流、过载、过温等保护。 ※ 滤波电容器:主要作为直流回路滤波和储能用,能为电机提供所需的无功功 率。由于用作滤波的电解电容器的电容量有较大的离散性，使它们承受的电压 不相等，通过在每个电容器上并联阻值相等的均压电阻来均压。null ※ 逆变器: 由三组SKiiP模块组成三相全控桥。由MSC3控制板通过接口板 （PIB）对三相全控桥实行PWM控制，可实现能量在电机侧和直流侧的双向传 输。由于采用了矢量控制技术，使交流异步电动机的调速性能与直流电动机的 几乎相同。逆变器的参数设置和运行参数及故障参数显示均在逆变器上的显示 屏上完成。加装在逆变器主板上的两块PID板分别用来输出电机的电流和频 率。逆变器的主要功能如下： * 最大输出转矩可达到变频器额定输出转矩的2倍，并能持续一分钟； * 低频运行时输出转距能达到100%变频器额定输出转矩； * 调速平滑，调速范围广（1：10），精度高（<0.5%）； * 具有过压、欠压、短路、过流、过载、过温等保护。 4，相关参数设置： 1),整流侧 a) F00 REFERENCES （参考源）↙ F01 BUS LEVEL (直流母线电压参考源) ↙ R01 V PRESET1 (直流母线电压预置值) 1130VDC b) G00 INPUT/OUTPUT (输入/输出) ↙ G01 RUN COMMAND （运行命令） ↙ G02 ENABLE （使能端有效） G04 RELAY1 （继电器1） ↙ O01 RUN （运行） G05 RELAY2 （继电器2） ↙ O01 RUN （运行） null2),逆变侧 a) B00 MOTOR (电机) ↙ B01 MOTOR VOLTS （电机额定电压） 电机额定电压 B02 MOTOR AMPS （电机额定电流） 电机额定电流 B03 MOTOR Hz （电机额定频率） 50Hz B04 MOTOR RPM （电机额定转速） 电机额定转速 b) C00 PERFORMANCE (电机工作特性设定) ↙ C01 MIN Hz （最小频率） 0Hz C02 MAX Hz （最大频率） 50Hz C03 RAMP （升/降速设置）↙ C04 AECEL TIME （线性升速时间） 现场设定 C05 DECEL TIME （线性降速时间） 现场设定 C07 FLUX PLUS (磁通补偿) 现场设定 c) D00 PROTECTION (保护功能) ↙ D01 CURRENT LIM (电流限制) 电机额定电流*1.5 D02 I²t （I²t保护） 电机额定电流*1.2 D05 REVERSE (反转) ↙ H00 ENABLE (有效) d) E00 STOP/START (停止/起动) E01 STOPPING (停止) ↙ E03 COAST (自由停车)nulle) F00 REFERENCES (速度基准) ↙ F01 REMOTE （远距离控制） ↙ R00 AN1 （模拟量输入1） ↙ R01 AN1 ZERO% (零值) 0.0% R02 AN1 SPAN% (最大值) 125% f) G00 INPUT/OUTPUT (数字量输入/输出) ↙ G11 DIG IN1 （数字量1输入） ↙ I07 RESET （复位） G12 DIG IN2 （数字量2输入） ↙ I03 FWD （正转运行） G13 DIG IN3 （数字量3输入） ↙ I04 REV （反转运行） G14 DIG IN4 （数字量4输入） ↙ I11 REMOTE （远方控制） G15 RELAY1 （继电器1） ↙ O00 RUN （运行） G16 RELAY2 （继电器2） ↙ O01 TRIP （故障） P01L Analog opt （左侧PID板模拟量输出） V04 Amps ↙ P02L Zero opt% (零输出) 0% ↙ P03L Max opt% (最大值输出) 100%↙ P04L Min opt% （最小值输出） 0%null P01R Analog opt （右侧PID板模拟量输出） V01 Hz ↙ P02R Zero opt% (零输出) 0% ↙ P03R Max opt% (最大值输出) 125%↙ P04R Min opt% （最小值输出） 0%null5，使用说明： 1),变频调速装置为电力电子器件组成，在运输过程中应尽量避免强烈震动， 且尽量垂直运输。 2),变频器上的散热器为薄铜管制成，在运输过程中不能强烈碰撞，以免造成损坏。 3),变频器应尽量安装在干燥通风的区域，变频器上散热片距离墙壁或遮挡物的距离应大于1.0米，以保证变频器散热与通风良好。 4),变频器上的散热片应定期清洁，以保证其良好的散热效果。清洁时不要用水冲洗，以免水渗到箱体内部，造成元器件损坏，可采用干布、毛刷或皮老虎之类的物品除尘。 5),变频器在带电情况下，严禁松动隔爆壳紧固件，在检修或处理故障时，请注意“断电源后开盖”。（注：本安接线腔不受此限制） 6),变频器应可靠接地。 7),在防爆主腔内进行操作时，手上必须带接地导线或静电环。 8),禁止对变频器主回路和控制回路进行耐压和绝缘试验，如对与变频器相连 的设备进行耐压和绝缘试验时,应先将与变频器相连的电路切断。如对变频 器电源侧相关设备或电缆进行耐压和绝缘试验时，必须先把与输入电抗器 箱上的L1、L2、L3端子相连的电缆断开。如对电机或电机侧电缆进行耐压 和绝缘试验时，必须先把与变频器箱上的U、V、W端子相连的电缆断开。 null 9),变频器输出端不允许加装电容器或阻容吸收装置。 10),变频器输入电抗器防爆接线腔内的R. S. T端子必须要与变频器防爆接线 腔内的R. S. T端子一一对应。变频器整流侧PIB板上的三相电源相位应与 输入电抗器箱进线电源相位一致。变频器主回路输入输出线严禁接反。 11),打开变频器与输入电抗器的防爆主腔，察看腔体内有无脱落的螺栓, 螺母, 平垫及弹垫，主回路有无松动，IPM驱动线有无松动及其它控制线有无接触 不实之处。 12),变频器断电后10分钟内禁止对变频器防爆主腔内的任何电路进行操作，且 必须用仪表确认腔内电容组已放电完毕，方可实施腔内的操作。 13),变频器停电后，在1分钟内禁止再次送电。 14),变频器在运行过程中尽量不要切断供电电源。 15),动力电缆与控制电缆应分开走线，且之间的距离不小于500mm。 16),未经唐山开诚电器有限责任公司许可，用户不得随意改动本系统安装调试 后设置的ZJT-MSC参数及ZJT-MSC2参数（尤其是不允许通过操作防爆主腔内 部的键盘更改ZJT-MSC2参数）。null17),绞车电控系统EMC即“电磁兼容性”说明: a),EMC的含义是指装置在整套系统的电磁环境中要具备良好的抗干扰能力， 且装置在工作中不能产生对其它工作装置所不能接受的电磁干扰。EMC决 定了装置应具有两方面的特性，一方面装置本身应具有符合规定的抗干扰 能力，另一方面装置本身产生的电磁干扰必须符合相关的规定。 b),该变频调速装置在设计上遵循了国家关于变频调速产品的相关规定以及 “GB12668. 3-2003/IEC61800-3: 1996 《调速电气传动系统产品的电磁兼 容性及其特定的试验方法》”的相关规定，在取得 “防爆合格证”的电 气性能试验中也包括“上海电器设备检验所EMC检验站”所做的EMC测试。 c),整套传动系统包括供电变压器,馈电开关,变频调速装置及控制系统等，与 变频调速装置相连的设备如磁力启动器,馈电开关,漏电保护器等多数未进 行EMC测试，不符合国家对于该设备所规定的EMC 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。对于馈电开关来 说，电磁式馈电开关抗干扰能力稍好，电子综合保护馈电开关抗干扰能力 较差，智能（单片机）综合保护馈电开关抗干扰能力最差。 d),与变频调速装置相连的综合保护器或漏电保护器应尽量选择抗干扰能力 较强的产品，最好选择通过国家相关机构EMC测试过的产品。 e),为防止本系统对其它系统及其它系统对本系统的干扰，应尽量采用单独变 压器供电。变频器的输入、输出电缆应使用屏蔽电缆，屏蔽层两端接地。 信号电缆和动力电缆必须分开敷设。null6, 维护与保养: 1),检查 变频器在正常使用时，除日常检查外尚需定期（如机器大修时或按规定且 最多6个月）检查，请参照下表实施，以防患于未然。 null 在检查时，不可无故拆卸或摇动器件，更不能随意拔掉接插件，否则将不 能正常运行或进入故障显示状态及导致元器件的故障甚至主开关器件ＩＧＢＴ 模块损坏。 在需要测量时，应注意各种不同的仪表可能得出差别较大的测量结果。推 荐用指针电压表测量输入电压，用整流式电压表测量输出电压，用钳式电流表 测量输入输出电流，用电动式瓦特表测量功率。 2),必需定期更换的器件 为保证变频器可靠运行，除定期保养、维护外，尚应对机内长期承受机械 磨损的器件---所有冷却用的风扇和用於能量缓存与交换的主回路滤波电容器 以及印刷电路板等进行定期更换。一般连续使用时，可按下表之规定更换，尚 应视使用环境、负荷情况及变频器现状等具体情况而定。 null3),储存与保管 变频器购入后不立即使用，需暂时保管或长期储存时，应做到下述各项： ※ 应放于标准规范所规定温度范围内且无潮、无灰尘及无金属粉尘，通风 良好的场所。 ※ 如果超过一年仍未使用，则应进行充电试验，以使机内主回路滤波电容 器的特性得以恢复。充电时，可使用调压器慢慢升高变频器的输入电 压，直至额定输入电压，通电时间要在1-2小时以上。上述试验至少每 年一次。 ※ 不可随意实施耐压试验，它将导致变频器寿命降低。 4),测量与判断 ※ 使用一般钳形电流表时，在输入端的电流会有不平衡的现象，一般差 异在30% 以内属於正常，若差异在50%时应通知原厂更换整流桥，或检 查输入三相电压是否偏差超过 5V。输出三相电压若采用一般万用表测 量时，因载波频率的干扰，所读的数据均不准确，只作参考。输出的电 压不会高于输入端电压的有效值，若有超过表示电表被干扰，而非输出 不正常。null7，常见故障处理： ZJT-200变频器内部的故障信号是通过逆变侧主板上的一个DO端子输出 到一个继电器上与外电路进行闭锁的。变频器整流侧与逆变侧是通过整流器的 “运行信号” 进行闭锁的，如果整流侧不运行，逆变侧不能工作。变频器出 现故障时，司机台上“变频器故障”指示灯就会亮，具体的故障信息在逆变侧 显示屏上可以看到，如果显示的信息是“RLY OPEN”，说明故障发生在整流 侧，需要再看整流侧显示屏。整流侧与逆变侧常见故障处理如下: 1),整流侧 a) OUTPUT SHORT 输出短路 * 整流侧功率模块的驱动相序与电压检测的相序不对应，检查相序。 * 系统本身输出有短路的地方，检查线路。 * 因驱动板供电电压低而保护，测量控制系统的供电电压是否正常。 * 功率模块自身损坏而使输出短路，测量功率模块的各个参数是否正常。 b) OVER CURRENT ( OC ) 过流保护 * 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 实际输出的电流超过了系统所允许的最大值。 c) OVER VOLTAGE ( OV ) 过压保护 * 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 直流母线电压已超过了系统所允许的最大值。 nulld) POWER FAILUE 电源故障 * 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 交流输入电压是否正常。 * 直流母线电压是否正常。 e) OVER THERM ( OT ) 过热保护 * 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 检查整流侧接口板没有用的温度接口是否短接。 * 系统温度已超出所允许的最大值。 f) DC LOW 欠压保护 * 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 直流母线电压低于系统所允许的最小值。 g) RLY OPEN 继电器开路 * 检测直流母线电压是否正常。 * 如以上正常，检测接口板+24V与COM之间是否有电压，电压是否正常。 * 如以上正常，检测中间继电器的线圈及触点工作是否正常。 * 如以上正常，检测主接触器的供电电压是否正常。 * 如以上正常，检测主接触器的线圈及触点工作是否正常。 h) I²t TRIP 过载保护 * 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 整流侧I²t保护值是否设定的偏小。 * 电机是否已超载运行。nulli) IMBAL 输出不平衡 * 检查整流侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 检测三相输入电流是否平衡。 2),逆变侧 a) OUTPUT SHORT 输出短路 * 逆变侧功率模块的驱动相序与电压检测的相序不对应，检查相序。 * 系统本身输出有短路的地方，检查线路。 * 因驱动板供电电压低而保护，测量控制系统的供电电压是否正常。 * 功率模块自身损坏而使输出短路，测量功率模块的各个参数是否正常。 b) OVER CURRENT ( OC ) 过流保护 * 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 实际输出的电流超过了系统所允许的最大值。 c) OVER VOLTAGE ( OV ) 过压保护 * 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 直流母线电压已超过了系统所允许的最大值。 d) POWER FAILUE 电源故障 * 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 交流输入电压是否正常。 * 直流母线电压是否正常。nulle) OVER THERM ( OT ) 过热保护 * 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 检查逆变侧接口板没有用的温度接口是否短接。 * 系统温度已超出所允许的最大值。 f) DC LOW 欠压保护 * 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 直流母线电压低于系统所允许的最小值。 g) RLY OPEN 继电器开路 * 整流器停止工作,查看整流器显示屏故障信息。 h) I²t TRIP 过载保护 * 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 * 逆变侧I²t保护值是否设定的偏小。 * 电机是否已超载运行。 i) IMBAL 输出不平衡 * 检查逆变侧主控板与接口板的26P排线接触是否良好。 检测三相输出电流是否平衡。 OPT SCnullnull四、PLC控制系统四、PLC控制系统(一) 、主要特点： 1、双线制:PLC控制系统主要由两套PLC系统组成。PLC1作为主控系统，PLC2 作为监控系统。每套PLC系统都带有各自独立的位置检测元件（轴编码器）。 正常工作时，两套PLC系统同时投入运行，实现了绞车的“双线制”控制与保 护。为了确保两套PLC系统能同步工作,在PLC1内对两套PLC系统的位置信号和 速度信号进行实时比较，一但偏差过大，就会立即报警。两套PLC系统主要是 以通讯的方式进行数据交换 2、应急方式:如果有一套PLC出现故障或其位置检测元件出现故障，则可在 “应急1”或“应急2”方式下，由单套PLC继续工作。绞车在应急方式下工作 时，应有的保护并没有缺少，只是没有了“双线制”。但为了保证绞车运行的 安全可靠性，将运行速度降为半速。如果两套位置检测元件出现故障，绞车只 能以不超过0.5m/s的速度运行。 3、双路速度源：控制系统中的实际速度来自变频器和轴编码器两个不同的 速度源,参与控制和超速保护的实际速度取自两者的最大值。 4、位置控制:PLC自动产生以行程为自变量的速度给定v(s)，对等速段以后 的速度给定实行v(t)与v(s)双重给定，在两者不一致时，以行程给定v(s)为 主。null5、试验方式:可以在静态时对系统的一些关键故障进行模拟测试。 6、半自动操作方式:与传统意义上的半自动操作方式不同,是利用司机台上的 “速度选择开关”来同时控制绞车的运行速度与工作闸的开闭,特别适用于斜 井绞车的运行情况。 (二) 、设备组成与说明： PLC控制系统主要由PLC控制箱(+DS),司机台(+PA)和附件等组成。 1、PLC控制箱(+DS) 主要由两套PLC、供电电源、继电器和接触器、深度信号转换板等组成。 PLC选用的是日本三菱公司的FX2N系列产品,PLC1(-A1)作为主控系统,PLC2 (-A2)作为监控系统。 1),PLC系统 PLC1由基本单元-A10(128MT)，模拟量输入单元-A11(4AD)，模拟量输出单 元-A12(4DA)组成；PLC2由基本单元-A20(64MT)，模拟量输入单元-A21(4AD)，模拟量输出单元-A22(4DA)组成。 (1)、PLC基本单元 主要由电源、CPU、锂电池、RS485通讯、数字量输入（其中:X0-X7为高速 计数器输入端）、数字量输出(晶体管输出)等部分组成。nullA, 电源：额定输入电压:AC100～240V。电压允许范围:AC85～264V。本系统输 入的电源电压为AC110V。 B, CPU单元：CPU是PLC的核心，含有编程接口等。绞车的控制程序储存在CPU 内部的RAM存储器中，电源中断后，可由锂电池保持。PLC上有内置的 RUN/STOP”开关，由人工进行操作。 CPU工作方式: ①、“STOP”方式 －不扫描程序 －禁止输出(信号状态为“0”) －可对PLC 编程或修改程序。 ②、“RUN”方式　 －循环进行输入刷新、执行程序和输出刷新 面板LED指示灯主要有： －电源指示(POWER):亮时电源正常 －运行指示(RUN) :亮时PLC运行正常 －电池电压指示(BATT.V) :亮时须在一个月内更换锂电池 －出错指示(PROGE.E) :闪亮时可能程序有错 －I/O点状态指示: 亮时有输入或输出信号 C, 锂电池:在PLC电源故障时，保存程序和程序中所有带停电保持的软元件的 内容。nullD, RS485通讯:系统中两套PLC通过RS485通讯交换数据。PLC1为主站，由M800-M899，D490-D499发送数据；由M900-M999，D500-D509接收数据。PLC2为分站，由M800-M899，D490-D499接收数据；由M900-M999，D500-D509发送数据。 E,数字量输入 由现场过程来的数字量信号用24VDC电压等级输入。每个输入均采用光电隔离。输入信号状态变化时，PLC上有对应的灯光指示。数字量输入地址采用的是8进制数。PLC输入端子号与程序中表示的输入信号相同。X0-X7可作为高速计数器输入端，能直接接收轴编码器A，B两相脉冲信号，并能根据A，B两相的相位进行增减计数。 F,数字量输出 PLC执行完整个程序后,可将运算结果通过输出端子输出。输出信号状态变化时, PLC上有对应的灯光指示。数字量输出地址也采用的是8进制数。PLC输出端子号与程序中表示的输出信号相同。null(2)、模拟量输入单元 模拟量输入单元将现场过程来的模拟量信号（电压或电流信号）采集进来，转化为PLC内部的数字量，来参与程序控制。对于4AD，外部输入10V，对应PLC内部2000数字量。系统中主要模拟量输入信号有：手动速度给定（8V对应额定速度）；变频器速度（8V对应额定速度）；电机电流（10V对应变频器最大电流）；液压站油压信号。在程序中看到的都是经过规格化的实际物理量。4AD输入电压超过±15V时模块就可能损坏。 (3)、模拟量输出单元 PLC将运算结果（数字量）通过模拟量输出单元转化为模拟量信号（电压或电流信号）。对于4DA，PLC内部2000数字量，对应外部10V输出。系统中主要模拟量输出信号有：变频器速度给定（8V对应额定速度）；变频器速度指示（0-10V）；电机电流指示（0-10V）；液压站油压指示（0-10V）。 2),供电电源 +DS箱内的进线电源来自+VFD1箱,有AC110V和AC24V。AC110V电源直接供给 开关电源V1和V2（两开关电源都具有过载和短路保护功能）。 V1 (AC110V/DC5V）给司机台数字深度指示器提供5V电源； V2（AC110V/DC24V）通过各路断路器分别给PLC1数字量输入输出和模拟量 输入输出模块提供DC24V电源（M1+，M0）；给PLC2数字量输入输出和模拟 量输入输出提供DC24V电源（M2+，M0）；给整个控制回路提供DC24V电源 （M+，M-）。AC110V电源还通过断路器Q3供给PLC1基本单元；Q4供给PLC2基 本单元。null AC24V电源供给单相整流桥变成直流后，给蓄电池进行浮充，再经过二级管 降压后，可作为UPS电源给液压站电磁阀提供DC24V电源。UPS电源可保证液 压系统在整个电源断电后，仍能正常进行二级制动。 3),继电器、接触器 PLC控制系统所选用的继电器HH54P-FL，DC24V是一种合资产品。共有4对 转换接点，带指示灯和过电压吸收元件；体积小、可靠性高；采用导轨安 装、易于更换。在控制系统中主要用作硬软件信号转换，逻辑闭锁和保护 等。接触器选用的是西门子3TH系列直流操作交流接触器，主要用在安全电 路、液压站控制、油泵控制等回路。 4),深度信号转换板 由于PLC数字量输出单元为漏型输出,而数字深度指示器的输入信号为正电平 触发,因而必须在两者之间加深度信号转换板进行电平转换。实际上就是由 三极管组成的倒向器。系统中共用了三块即A101-A103。每块上有16路倒向 器。nullnull2、司机台(+PA) 司机台主要由主令手柄、制动手柄、转换开关、按(旋)钮、指示仪表、指示灯、数字深度指示器、信号显示屏等组成。对矿用一般型和普通型系统还可配上位机。 1),主令手柄(--B1) 主令手柄是一个独立的机构，是由手柄、高耐磨电位器、和转换开关等组成。前后推动手柄时，可带动电位器的中心头滑动，按照一定的接线可连续的改变电阻值的大小，同时手柄带动转换开关旋转，在不同位置可接通相应的接点。手动开车时手柄通过改变加在电位器上的电压值，给出0-8V的电压信号作为速度给定，还可给出“手柄零位”，“正向”，“反向”接点。 2),制动手柄(--B2) 与主令手柄机构相同,但作为工作闸给定时所要求的转换开关接点接通的位置不同。手动开车时手柄通过改变加在电位器上的电压值，给出0-12V的电压信号加在闸控板的输入端，经闸控板放大后可对工作闸线圈提供相应的驱动信号。制动手柄在零位时，可给出“零位”接点。 3),转换开关 主要有:“制动油泵选择”,“润滑油泵选择”,“过卷旁路”,“水平选择”,“操作方式选择”,“应急方式选择”，“半自动速度给定”等转换开关。 4),按钮、旋钮 主要有:“报警解除”,“事故复位”,“急停”,“运人” 和制动油泵和润滑油泵起停等按钮；“检修”和各种试验用旋钮。null5),指示仪表 有“电源电压指示”,“电流指示”,“速度指示”,“工作闸电流指示”, “油压指示”,“电机温度指示”。 6),指示灯 有24个故障指示灯和24个状态指示灯。 7),数字深度指示器 可以对容器的位置进行数码管精指示和发光二级管粗指示。通常以主容器在上井口的停车位置作为系统的基准点(矸石山绞车是以装载站为基准点)，对应数字深度指示器一边的精指示值为0m，粗指示在最上端。主容器在基准点以下时精指示值变为负值，以上时变为正值。精指示值的指示范围为：±1999.99m。数字深度指示器的驱动信号是由PLC高速计数器采集轴编码器的脉冲信号，并在PLC内转换为位置信号，经PLC输出端输出的。精指示值的增加与减少是由编码器输出的A，B两相的相位决定的。 8),信号显示屏 主要显示打点信号，如“2”：快上、“3”：快下、“4”：慢上、 “5”：慢下。提升种类信号，如“提物”、“提人”、“检修”。 9),上位机 由上位机组成的监视系统，能以内容丰富、画面鲜明生动的动态形式，实时反映绞车的各种运行状态；能自动生成速度和电流的实时趋势曲线；能逼真的模仿提升容器在轨道上的运行情况；硬软件安全电路，真实的反映了所发生的故障及故障发生的原因、日期和时间。上位机监视系统是通过与PLC控制系统通讯获得数据的。nullnullnull3、附件: 主要有轴编码器,位置开关等。 1),轴编码器 轴编码器是PLC控制系统中最关健的位置传感器。轴编码器的可靠性直接关系到PLC控制系统的安全可靠性。 (1),轴编码器选型:不同厂家的轴编码器其电气性能存在一定的差别。从使用 的角度来衡量轴编码器的电气性能主要有以下几点： * 抗干扰能力:在复杂的电气环境中,如在有变频器工作的现场，其输出 的脉冲信号的相位和脉冲数都应正常等。 * 精度:在高速旋转过程中,用示波器看到的脉冲波形应清晰整齐,上升沿 和下降沿陡度好,并不出现多脉冲或少脉冲现象。 * 灵敏度:在转速急速上升或下降时,轴编码器输出脉冲要能及时跟随变 化。 按照以上要求，并经过现场使用比较，选用欧姆龙的轴编码器，能够满足对变频绞车的使用要求。 (2),轴编码器每转脉冲数的确定:轴编码器的脉冲数不宜过高或过低。过高 后，就会产生大量的运算数据，占用PLC的程序执行时间。当然，如果所选 的脉冲数太低，则电控系统的控制精度也就降低了。通常按照1个脉冲对应 0.5cm—1cm选择。null(3),轴编码器的安装位置及安装: A,安装位置:理想的安装位置是滚筒轴端一个，电机轴端一个。但实际上由 于所用机械设备不同，可能存在的安装位置有：滚筒轴端,电机轴端,减速 器高速轴端、低速轴端,机械式深度指示器轴端等。不管装在哪个位置，对 于现有规格的轴编码器，能基本满足1个脉冲对应0.5cm—1cm即可。现有规 格：800P/R；100P/R；30P/R。一般情况下:800P/R可装在滚筒轴端或减速 器低速轴端;100P/R可装在机械式深度指示器轴端;30P/R可装在电机轴端或 减速器高速轴端 B,安装:轴编码器如果安装不同心，不仅容易损坏,而且给PLC的脉冲信号也可 能不准确。绞车上所用的轴编码器大部分都是在现场进行安装的，因而安 装的同心度很难保证,所以必须采用软连接。比较理想的软连接是用软的电 缆胶皮连接，但轴编码器轴端与连接轴轴端必须