《直流电控方案》word版.doc

串联12脉动提升机直流电控系统技术方案一、电控系统设计方案（一）高压供电系统方案提升机房两回6kV ，50HZ电源分别引自矿井工业场地变电所6kV不同母线段，由两路高压电缆分别引向提升设备的高压进线柜，一路工作，一路备用，故障后手动切换。两路进线互为闭锁。选用GG1ZF型封闭式高压开关柜，高压开关柜按5台配置：高压进线柜2台：提供双进线电源，电缆下进线；计量保护柜1台；主整流变供电2台。高压柜方案图如下所示。（二）电控系统主回路传动系统方案提升机的驱动装置应能够适应提升机的各种工作情况，按照预定的速度和提升要求实现平稳地启动、运行、减速、制动、停车。在整个循环中，应使钢丝绳的振动最小，井口停车必须准确无误误差不超过20mm。驱动电动机及其供电装置应有足够的过载能力，以适应副井提升负载变化大的特点。最大过载能力不低于额定值的2倍。调节系统采用SIEMENS 6RA70装置实现数字式速度、电流、位置闭环控制，全数字调节的动、静态技术性能满足提升机四象限运行要求，并满足提升工艺要求的过载能力和安全系数，具有优良的动、静态品质指标。调节控制应具有以下功能： 预设速度基准值 速度斜波给定（限制加、减速过程的冲击）自动生成，限制加、减速过程的冲击。在起动、减速的过程中使钢丝绳震动最小，加、减速度变化率0.4ms2 速度自动闭环调节 起动时预置力矩 转矩和电流基准，包括最大值限制 电枢电流闭环调节励磁电流闭环调节主回路欠压、过压保护。电枢回路过流保护，励磁回路欠压、过流保护 电枢和磁场回路的各种故障保护 传动装置的速度反馈采用测速机与轴编码器热备冗余方式系统采用磁场恒定、电枢可逆串联12脉动方式工作方式。系统采用磁场双套互为备用，电枢6/12脉动切换方式。12脉动方式：使1#、2#两个整流柜投入工作，构成串联12脉动主回路形式。6脉动方式：通过刀闸简单操作，使1#、2#整流柜中任何一个整流柜投入工作，构成6脉动主回路形式。该方式可解决当任何一台整流柜或调节器出现问题不能工作、或任何一台整流变压器出现问题不能工作时实现半速全载提升。主回路示意图如下所示：调节回路示意图如下页所示：（三）PLC控制系统选用美国通用公司GE90-30系列可编程序控制器。采用主、副两套西门子公司可编程控制器。主PLC包括主机架、电源模块、CPU模块、高速计数器模块、模拟量I/O模块、数字量I/O模块等。对整个系统的工作进行控制和管理，其中主要包括对液压站的控制、执行正常的操作程序、接受并生成开车信号和方向信号、实现各种故障保护及闭锁。同时还包括与上位机通讯及远程监控等功能。副PLC采用与主PLC同样CPU的一套可编程控制器，主、副两套PLC可实现双线制保护。对影响提升运行的关键信号（如速度、容器位置、减速、过卷等）均采用多重保护，互为监视，具有全行程速度和位置保护功能。1、主控制系统完成提升机各种操作方式下运行所必须的逻辑控制、模拟给定、连锁保护等，包括： 提升机运行过程各种辅助设备的控制。 重要的工艺监控及联锁。 各种操作方式下所必须的安全保护。 与上位监控系统通讯实现运行过程动态显示及故障报警显示功能。与电气传动系统通讯，监视传动系统状态、发出运行指令、速度给定信号等。与提升信号相闭锁。通过接收轴编码器输入的脉冲信号，精确计算提升容器在井筒中的实际位置（误差小于20mm），自动跟踪生成提升全过程的速度给定曲线，与传动系统共同完成绞车运行的全数字位置、速度、电流三闭环控制。通过接收轴编码器输入的脉冲信号，精确计算提升容器在井筒中的实际位置（误差小于20mm），自动跟踪生成提升全过程的速度保护包络曲线。主要完成减速、过卷和超速等判断，实现提升全过程的位置、速度监控。2、数字行程监控器是在监测提升容器在井筒中的准确位置的基础上，自动跟踪生成提升包络线。主要完成滑绳和超速等判断，实现提升全过程的位置、速度监控。提升机每一侧提升容器位置的测量、计算、同步以及显示等均为独立回路，当采用非直接方法测量提升容器位置时，必须在井筒中设同步位置开关进行位置校正。 数字行程监控器的定位精度不大于1cm。数字行程监控器由与主PLC同型号的副PLC完成。副PLC通过接收轴编码器输入的脉冲信号，精确计算提升容器在井筒中的实际位置（误差小于20mm），自动跟踪生成提升全过程的保护包络曲线。主要完成减速、过卷和超速等判断，实现提升全过程的位置、速度监控。提升机每一侧提升容器位置的测量、计算、同步以及显示等均采用独立的井筒开关，副PLC所接收轴编码器输入的脉冲信号累加值通过设在井筒中的卸载位置开关进行校正，并监视其它开关是否正常动作，未动作时发出报警信号。 副PLC监控系统独立地完成对提升速度和位置的监视，并向主控制系统（主PLC）发出必要的信号（如减速、故障信号等）。同时具有必要的速度、提升位置显示功能。（四）上位监控系统工控机和彩色终端及打印机组成上位机监控系统，监控系统通过与PLC通讯采集数据实现多画面实时监控，多参量数码及曲线显示和记录，各种故障的报警及记录。上位机预留上级局域网采集提升机生产数据的接口。 上位监控系统具有远程联网能力，提升机的各种信息可存储在专家服务系统中，供远程诊断使用，系统能够记忆提升机正常运行时的状态，判断提升机故障，进行故障预测及故障保护。监控画面主要有；电控系统构成，系统状态图，速度曲线，电流曲线，液压系统图，图形化安全回路图，当前故障报警，历史故障记忆，故障判断及诊断，生产报表的完整资料。1、通过显示画面监控提升机运行情况，显示提升过程仿真图，主要参数的数字量实时显示；2、主要参数的画面数字量显示：速度给定、实际运行速度、电枢电流、制动油压、励磁电流等；3、用不同的颜色趋势图按比例显示电流，给定速度，提升速度等的实时情况以监视传动系统的动态性能，对系统的加减速动态过程进行监视，作为调试及维护参考；4、所有故障报警信号都能在彩色显示器上以简体中文显示，并可随时打印。故障报警信息可通过故障判断画面找出引起故障的原因，缩短故障的处理时间，事故记录保存不少于30天，并按时间顺序存入硬盘；5、将提升机运行的主要记录数据及生产情况按时间顺序记录并能打印。重要的操作信号和成组的报警信号应在操作台上的信号板显示出来，保证在没有图形显示系统的情况下，仍然可以操作。 （五）提升机电控系统开车方式选择完成提升机手动、自动状态下的正常启车、加减速、爬行、停车和检修控制等各种运行方式的控制要求。1、半自动开车：司机观察装卸载系统或信号系统的情况，具备运行条件后，司机通过按钮操作控制提升机自动按S型曲线加到按额定速度运行，到减速点后自动按S型曲线减速、自动准确停车。该方式具有自动选向、自动加速、自动减速、自动准确停车的功能。2、常规（手动）开车：司机根据信号，操作主令和工作闸开车。司机可操作主令手把调节运行速度，到减速点后自动减速、自动准确停车。3、检修（验绳、低速开车）：即验绳或检查罐道时的低速开车，速度为0.5 m/s并连续可调。以上3种开车方式为正常运行状态下的开车方式，当PLC电控系统处于非正常状态下，可按故障状态选择调节器应急开车：仅由传动系统将箕斗低速提升到井口位置，完成一次提升，速度不超过2m/s。 （六）提升机电控系统的安全保护1、主控制系统完成提升机各种操作方式下运行所必须的逻辑控制、模拟给定、连锁保护等，包括： 提升机运行过程各种辅助设备的控制。 重要的工艺监控及联锁。 各种操作方式下所必须的安全保护。 与上位监控系统通讯实现运行过程动态显示及故障报警显示功能。与电气传动系统通讯，监视传动系统状态、发出运行指令、速度给定信号等。与提升信号相闭锁。通过接收轴编码器输入的脉冲信号，精确计算提升容器在井筒中的实际位置（误差小于20mm），自动跟踪生成提升全过程的速度给定曲线，与传动系统共同完成绞车运行的全数字位置、速度、电流三闭环控制。通过接收轴编码器输入的脉冲信号，精确计算提升容器在井筒中的实际位置（误差小于20mm），自动跟踪生成提升全过程的速度保护包络曲线。主要完成减速、过卷、滑绳和超速等判断，实现提升全过程的位置、速度监控。2、副PLC通过接收轴编码器输入的脉冲信号，精确计算提升容器在井筒中的实际位置（误差小于20mm），自动跟踪生成提升全过程的保护包络曲线。主要完成减速、过卷和超速等判断，实现提升全过程的位置、速度监控。提升机每一侧提升容器位置的测量、计算、同步以及显示等均采用独立的井筒开关，副PLC所接收轴编码器输入的脉冲信号累加值通过设在井筒中的卸载位置开关进行校正，并监视其它开关是否正常动作，未动作时发出报警信号。 副PLC监控系统独立地完成对提升速度和位置的监视，并向主控制系统（主PLC）发出必要的信号（如减速、故障信号等）。同时具有必要的速度、提升位置显示功能。3、安全回路 安全回路的作用是当提升系统出现异常情况时能够停止提升机运行，并防止重新起动，以防事故进一步恶化。 安全回路设置继电器和主、副PLC硬软冗余结构。 安全回路的工作状态能在上位监视器上监视。 继电器安全回路独立于其它回路，直接作用于电气传动系统、闸制动系统等。 提升机晶闸管变流装置供电的直流传动系统应设下列联锁保护（含安全回路）： a）、下列各类故障必须保证安全制动并发出声光报警： 高、低压电源断电。 直流快开跳闸。 主回路过电压或接地。 电枢过电流。 励磁回路失电源、过电流、磁场失磁。 调节装置电源故障。 整流装置快熔熔断故障、触发电源掉电故障。 事故逆转运行。 控制计算机故障。井筒减速点、副PLC软减速点或主控PLC软减速点其中有两路失效。提升容器过卷。提升速度超过最大速度15%及减速段过速10%。 提升容器到达限速位置时的速度超过2m/s。 按下安全制动按钮。在后续设计过程需要补充的其它故障。b）、首先按设定减速度减速，然后安全停车，即先电制动后安全制动：信号电源欠压。液压制动系统油温偏高；液压制动系统油位偏低闸间隙超限。在后续设计过程需要补充的其它故障。c）、不影响提升机本周期运行，但不允许下周期开车的故障有： 定子、转子及变流器发生局部故障 润滑油油温超限。 电机温度、主轴承温度超限。 运行过程中通风机故障。 变压器温度偏高（70度）。 数字深度检测失效或出错。井筒减速点、副PLC软减速点或主控PLC软减速点其中之一失效。闸瓦磨损、闸盘偏摆、弹簧疲劳；在后续设计过程需要补充的其它故障。PLC内部由程序设置一条安全回路、外部有一条安全回路，与监控系统一起在完成煤矿安全规程规定的各种保护和系统本身所必须的保护。关键环节如减速点、超速、过卷等采用三重保护，各安全回路之间互相冗余。重故障具有声、光报警功能，轻故障采用预报警方式。（七）安全制动系统控制1、采用内部PLC安全回路和外部安全回路同时作用于制动阀，安全回路分别对每一个安全阀作用的方式，达到可靠制动的目的。2、当制动器失去作用同时整个系统断电后，可采用断电能耗低速下放功能，采用电机励磁回路加蓄电池供电，电枢回路接制动电阻，在敞闸状态电机保证以0.5米/秒以下的速度低速能耗下放。二、成套电控装置说明1、高压开关柜主井提升机房两回6kV ，50HZ电源分别引自矿井工业场地变电所10kV不同母线段，由两路高压电缆分别引向提升设备的高压进线柜，一路工作，一路备用，故障后手动切换。两路进线互为闭锁。选用GG1ZF型封闭式高压开关柜，装设6KV式真空断路器，柜间使用铜母线连接。高压开关柜按5台配置。2、全数字调节功率装置主要器件：采用原装进口6RA70系列全数字直流调速装置和西安电力电子研究所生产的可控硅，组成串联12脉动控制系统。留有足够的过载余量，保证提升机正常安全运行。(1)调节部分的控制核心采用西门子公司原装SIMOREG DC-MASTER 6RA70全数字直流调速系统，完成提升机速度和电流的双闭环控制，包括对提升机速度的基准值设定、预给电流设定、加减速度的过程调节，速度自动调节，电流自动调节等。功率柜辅助器件配置：(1)中间继电器选用西门子公司3TH系列产品和施耐德公司产品。(2)开关电源选用台湾明纬开关电源。(3)断路器和接触器选用施耐德公司产品。(4)励磁变压器3、PLC数控柜系统的操作部分主要选用西门子公司S7-300系列可编程序控制器。包括主机架、电源模块、CPU模块、高速计数器模块、网络通讯模块、模拟量I/O模块、数字量I/O模块等。对整个系统的工作进行控制和管理，其中主要包括对液压站的控制、执行正常的操作程序、接受并生成开车信号和方向信号、实现各种故障保护及闭锁。同时还包括与上位机通讯及远程监控等功能。采用主、副两套PLC控制，主、副两套PLC可实现双线制保护。PLC程控柜内主要器件：(1)PLC选用西门子公司S7-300系列产品。(2)中间继电器选用西门子公司3TH系列产品和施耐德公司产品。(3)开关电源选用台湾明纬开关电源。(4)断路器和接触器选用施耐德公司产品。4、电源辅助柜低压电源柜是为整个控制系统提供电源，同时包括相关的照明部分。采用在2台1KVA在线式UPS电源，保证当当系统停电时，输出切换时间为零秒，保证设备不间断供电，并内置电源滤波器，提高系统电磁兼容性。二级制动采用500VA的UPS电源采用具有正弦波特性、功率容量足够大的不间断电源为控制回路供电。GCS低压抽屉柜及电源辅助柜主要器件(1)开关电源选用台湾明纬开关电源(2)断路器和接触器选用施耐德公司产品。(3)中间继电器选用西门子公司3TH系列产品和施耐德公司产品。5、操作台操作台设置扩展PLC，提供提升机运行过程的连续