基于PLC的提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)基于PLC的提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)【摘 要】礦井提升機(jī)在煤礦生產(chǎn)中有著舉足輕重的作用，因此對(duì)于煤礦提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文以西門子S7-200為提升機(jī)電控系統(tǒng)控制核心器件，采用基于矢量控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)原有的調(diào)速控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，并加入觸摸屏作為人機(jī)界面。系統(tǒng)的控制精度、調(diào)速性能、可靠性得到了提高?！娟P(guān)鍵詞】提升機(jī)；變頻器；PLC ；觸摸屏0 引言近些年來(lái)，由于電力電子技術(shù)、PC技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，變頻調(diào)速控制相對(duì)于傳統(tǒng)控制而言具有不

2、可替代的優(yōu)勢(shì)。在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，提升機(jī)系統(tǒng)的可靠性直接影響到多個(gè)方面：煤礦的生產(chǎn)水平，煤礦礦工生命安全問(wèn)題等。因此對(duì)PLC控制的提升機(jī)系統(tǒng)的研究很有必要，采用PLC控制變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速有良多優(yōu)點(diǎn)，調(diào)速性能好、噪聲低、可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速，具有節(jié)能、環(huán)保的性能。加入觸摸屏作為人機(jī)界面使操作更加靈活方便，有助于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了礦井提升機(jī)的工作效率。1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能1.1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.2 部件選擇與功能（1）變頻器作為交流電機(jī)的調(diào)速裝置，具有節(jié)能調(diào)速性能好、高效等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)選用的是POWTRAN公司的PI8000型變頻器，它采用電流矢量控制技術(shù)，這種控制技術(shù)更適合提升機(jī)的特殊工作環(huán)境。該變頻

3、器可以控制功率為18.5-355kW的電機(jī)。同時(shí)該裝置自身具有過(guò)欠壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)等，不需要在系統(tǒng)外部添加專門的保護(hù)裝置。（2）PLC作為系統(tǒng)的核心控制單元，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性好、功能完備、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠運(yùn)行。本系統(tǒng)選用的是SIEMENS公司的S7-200系列PLC，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用以在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)/計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制，本系統(tǒng)采用光電碼器來(lái)檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，接著利用模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，將轉(zhuǎn)速信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC可以識(shí)別的數(shù)字

4、信號(hào)反饋給PLC。當(dāng)提升機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，PLC將加速、等速、減速、制動(dòng)、停車等指令信號(hào)發(fā)送給變頻器，變頻器通過(guò)改變頻率和電機(jī)的相序來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的加減速和正反轉(zhuǎn)。提升機(jī)在運(yùn)行時(shí)需要足夠的轉(zhuǎn)矩，因此，在運(yùn)行前，我們需要對(duì)提升機(jī)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，從而確保變頻器的參數(shù)設(shè)置與電機(jī)相匹配。（3）觸摸屏是一種人機(jī)交互界面，可以對(duì)提升機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息進(jìn)行顯示，并可以對(duì)其運(yùn)行的過(guò)程進(jìn)行全方位監(jiān)控。1.3 PLC電氣控制系統(tǒng)如圖2所示為PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)電路，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，PLC、變頻器開始工作，松開制動(dòng)閘后，提升機(jī)開始運(yùn)行?？刂葡到y(tǒng)以PLC為核心，各部分相互配合完成整個(gè)提升機(jī)的控制，提升機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)過(guò)程

5、是相同的，都有起動(dòng)、加速、中速運(yùn)行、穩(wěn)定運(yùn)行、減速、低速運(yùn)行、制動(dòng)停車等七個(gè)階段。提升機(jī)每一次運(yùn)行的時(shí)間與系統(tǒng)的運(yùn)行速度、加速度與斜井的深度都有關(guān)，各段加速度的大小根據(jù)工藝情況確定，運(yùn)行的時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的狀況按PLC自動(dòng)操作程序工作。提升機(jī)在提升運(yùn)行過(guò)程中由PLC編程產(chǎn)生所需要運(yùn)轉(zhuǎn)的速度給定S形曲線，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，從模擬量輸出口輸出所需信號(hào)，從而驅(qū)動(dòng)了變頻器工作，對(duì)變頻器的控制進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速。光電編碼器為控制運(yùn)行速度提供速度信號(hào)，將電機(jī)轉(zhuǎn)速傳送至PLC，從而計(jì)算出提升機(jī)的速度及上下距離，觸摸屏可以實(shí)時(shí)顯示提升機(jī)的速度和位置。2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)2.1 PLC控制軟件設(shè)計(jì)設(shè)定變頻器復(fù)位、電機(jī)正反轉(zhuǎn)

6、、多段頻率、安全報(bào)警、故障、起動(dòng)、停止、復(fù)位、上升、下降、過(guò)卷、松繩的系列變量。PLC控制軟件的主要功能是對(duì)提升機(jī)的啟動(dòng)、加速、等速、減速、停車等過(guò)程控制、信號(hào)采集、邏輯處理。軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序、故障處理子程序以及中斷子程序兩個(gè)子模塊。PLC控制系統(tǒng)流程圖如圖3所示。2.2 變頻器參數(shù)設(shè)置變頻器外部接線如下：PLC的Q0.0，Q0.1接變頻器DI1，DI2；PLC的DA接變頻器的AI1。變頻器運(yùn)轉(zhuǎn)控制為外給定方式，運(yùn)用自動(dòng)補(bǔ)償方式對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補(bǔ)償，電機(jī)的控制模式選擇速度傳感器矢量控制。編程時(shí)，DA的給定值6400對(duì)應(yīng)于變頻器的10Hz，其余頻率按此值成比例增加或減少，上限頻率為50Hz，下限

7、頻率為0.2Hz。2.3 觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面選用的是威綸通公司的觸摸屏，型號(hào)為MT6100iv3，具有畫面美觀、性能可靠、操作簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。觸摸屏界面由EB8000設(shè)計(jì)進(jìn)行編譯、設(shè)計(jì)，然后下載到觸摸屏即可。觸摸屏控制界面如圖4所示。3 結(jié)論通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的試運(yùn)行，運(yùn)行速度非常平穩(wěn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)調(diào)速、閉環(huán)控制從而提高了提升機(jī)運(yùn)行的安全性、可靠性。用軟件實(shí)現(xiàn)了速度給定的S形曲線，減小運(yùn)行過(guò)程中的機(jī)械沖擊。同時(shí)，本系統(tǒng)添加了觸摸屏作為人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，增強(qiáng)了系統(tǒng)的智能性?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】1胡雪梅，王東升.礦井提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)研究J.電機(jī)與控制應(yīng)用，2011，38（12）：63-64.2黃亮，謝青海.礦井提升機(jī)變頻調(diào)速控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)J.煤炭技術(shù)，2012（8）：34-35.3鄧小盾.基于西門子變頻PLC的礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)J.煤炭技