技术协议电控.doc

郑州天控自动化科技有限公司75KW矿用一般型提升机变频电控系统技术协议甲方：福建煤电股份有限公司乙方：郑州天控自动化科技有限公司根据甲方需求，经双方平等协商，乙方向甲方提供低压变频电控系统2套，有关技术内容达成如下协议：一、基本参数：1、提升机型号：JTPB1.21.2-242、主电动机参数 型 号： YBR315S-6 额定功率： 75KW 定子额定电压：380V 3、减速机 型号：JSZ-2350-24 减速比：24:14、滚筒直径：1.2米 个数：1个5、液压站参数 型号： 工作压力： 制动泵电机功率： 润滑泵电机电压： 毫安值/比例值： 是否含二级制动： 液压站原理图：（另附）6、其它提升容器： 水平:提升高度： 等速度：二、系统设计标准矿井用提升机电控系统设备符合下列标准的规定和要求。1、煤矿安全规程（2010版）；2、交流传动矿井提升机电控设备技术条件（JB4263-86）；3、交流电机半导体变频调速装置总技术条件（GB12668-1990）；4、电控设备 第二部分 装有电子器件的电控设备（GB/T3797-1998）5、低压开关设备和控制设备总则（GB/T14048.1-2000）6、电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温（GB2423.1-2001）7、电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：高温（GB2423.2-2001）8、电能质量公用电网谐波（GB/T14549-1993）；9、现行国家电工委员会及其它有关标准；10、进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准；11、电控装置的静动态性能指标完全满足提升机的运行要求；12、电控装置能够承受提升机和通风机运行时的地坪振动；三、系统工作条件1、海拔高度不超过1000米；2、周围介质温度不高于+40，不低于-10；3、空气相对湿度：不超过95%；4、无显著振动、冲击的场合；5、周围介质无爆炸危险，且不足以腐蚀金属、无破坏绝缘的气体与尘埃（包括导电尘埃）；6、电网质量：波形为50Hz正弦，电压幅值波动不超过10%。四、基本设计原则安全第一 满足GB/T17626（等效于IEC801）的电磁兼容性要求； 除实现煤矿安全规程所要求的保护功能外，再根据提升机运行工况增加其他相应的保护功能，重要保护均实现软件硬件双回路保护。充分发挥软件灵活的特点又不过分依赖软件。方便调节独家提供参数调节接口（需要授权），即用户获得公司授权后可以对减速距离、爬行距离、减速段速度、爬行速度、接近井口速度等参数进行设置，改变运行周期曲线。即使井筒延伸也无需厂家派人调试，用户在获得授权后可以通过触摸屏自行调节井筒深度，使提升机运行参数能够与实际运行井深值相适应。 稳定可靠 优选进口高性能电气传动装置和电气元件； 借助我公司多年搞数字提升机电控的成熟经验，形成整体电控方案。 功能强大 采用当前世界上最先进的技术； 完全符合矿井提升机工艺的各种要求； 满足现场复杂情况而不需再考虑增加硬件设备； 充分考虑将来功能扩展的接口。 高性价比 达到高性能的前提下投入资金最少； 充分考虑使用维护的便利性，以节省运行中的人力物力； 尽最大可能提高电控系统效率，以降低电耗，减少运行费用； 系统结构优化设计，使系统设备最少。五、系统配置及技术说明根据矿井装配现代化的基本要求，采用全数字变频提升机电控系统对提升机电控进行设备配置，以满足正常提升的需要。本系统适用于煤矿井上及井下没有防爆要求的提升场所中，由低压鼠笼式电动机拖动的各种型号提升机。本电控系统的调速部分由单象限变频器与制动电阻器组成，具有类似直流电动机的优良机械特性和很高的功率因数及能量转换效率。本系统不仅具有优良的提升工艺控制过程，而且性能可靠，使用简单，维护方便，成为新建矿井尤其是改造矿井电控选型的理想设备。其系统配置如下：电动机调速部分变频系统采用日本进口安川H1000系列提升专用矢量控制型调速装置，构成具有四象限工作性能的变频调速系统，实现高动态性能的频率控制、转速控制、转矩控制。矿井提升工艺控制和安全保护部分主控、安全保护系统采用三菱公司的FX2N系列可编程控制器，既可以满足现场生产和安全保护的工艺要求，又可以同人机界面（触摸屏）通信，实现提升机的运行参数的动态化显示，完美地实现了在线监控，工艺控制，参数设置等功能。1、系统控制部分硬件配置全数字变频调速系统由数字式控制台、变频调速柜、制动电阻柜，另附轴编码器和必要的外部控制端子，其系统配置如低压提升机变频电控系统硬件配置示意图 。 2、系统配置技术说明1）数字式控制台控制台是该电控系统的控制中心，该设备采用操作台式结构，除位置、速度、温度、压力、电流等必要的信号采集传感器和终端执行设备外，所有控制回路及操作全部集中于操作台中。司机可操作控制台上的操作手柄（如手闸、主令控制器）、开关及按钮来控制提升机运行，并通过指示灯和人机界面及时了解提升机的运行状态及运行参数。系统主控部分采用技术先进、性能可靠的FX2N型可编程控制器，配以我公司自主研发的电流变换模块、语言报警模块，以及日本三菱公司生产的A/D、D/A转换模块，实现了提升机的工艺过程控制和各种逻辑保护。具有按行程速度给定、PID速度闭环控制、各类安全保护、自动化开车及各种工作状态显示等多种功能。具有逻辑编程简单、安全保护可靠、状态显示齐全、语言报警等功能。2）变频调速柜变频调速柜是该系统的调速设备，由国内知名厂家生产的高性能提升专用变频调速装置、制动单元及其它必要的电器组成，用于向鼠笼式交流电机供电，构成高性能、数字化的变频调速系统。本调速装置将50Hz工频变成050Hz连续可调的变频电源，电动状态时从电网吸取能量，使电动机产生电动力；制动状态时将制动能量以电能的形式输出，消耗到制动电阻上，使电动机产生制动力，以满足矿井提升机工艺要求。本变频调速柜设置有操作面板，此操作面板具有菜单操作模式，可对其功能进行设定，液晶显示屏可方便监视变频器的运行状态、故障报警状态和功能设置的过程，具有完善的自我诊断能力，可在线监控系统运行状态。本装置设置的功能包括：1）变频器、逆变器和整流单元的启动；2）操作：l 开机/关机；l 显示设定值和实际值；l 显示和更改参数；l 显示变频器状态；l 显示报警和故障信息。3）制动柜电动机处于发电制动状态时，耗散大部分能量，防止泵升电压升高的装置。4）附件 轴编码器两套：采用日本进口品牌，分别安装在提升机的高速轴和低速轴上，将数字信号传送到主控PLC和辅助PLC，用来测量提升机的行程和速度，具有很高的测量精度；同时两个轴编码器互相独立，相互监视、实现安全回路双线制。 压力变送器两套：一套用于测量制动油压；一套用于测量润滑油压，将相关的压力值转化为电信号，传送到主控台的PLC模块，实现数字化的显示与控制保护。 到位开关两套：为我公司自行设计采用进口元器件的强磁感应开关，用作井筒到位和减速开关。 深指信号传感器及感应磁块1套：采用强磁感应信号，作为深指失效保护的传感器。轴编码器柔性连接器二套。六、主要技术特点1、安全回路双线制 系统采用两套可编程控制器，分别从安装于高速轴和低速轴上的两个轴编码器采集信号，形成安全回路双线制。 两套可编程控制器采集的信号既相互独立，又相互比较。 关键保护既有软件又有硬件，不过度依赖软件。2、现场总线技术 整套系统采用可编程控制器进行控制，安装于控制台内，实现了控制的网络智能化。 系统采用现场总线技术，在提高系统可靠性的同时，省去了大量的控制接线，具有安装调试简单，维护方便，故障率低等一系列优点。3、全数字化设计 整套系统采用四套轴编码器，其中两套安装于高速轴和低速轴的轴编码器实现了数字化的行程、速度和保护给定线；另外两套分别用于主令控制器和手闸控制器，形成数字化的主令和手闸控制，真正实现了全数字化控制。 系统对制动系统采用压力变送器采集的模拟信号，然后通过A/D模块将模拟信号转换成数字信号，经PLC逻辑运算后，用来显示压力值和实现过压保护。 系统的调速以微机进行全数字控制，所有的操作与保护均以PLC进行控制，这就使得电控系统的各个环节的控制参数均可非常方便地进行调整，组态灵活； 全数字化的设计具有控制准确、操作方便、故障率低等特点。4、软件硬件相互冗余的设计思想 软硬兼施的设计思想，既充分发挥软件的灵活性，又不过度依赖软件，大大提高了系统的安全性。 控制精度高，安全保护齐全，可实现控制系统的自检、报警、信号记忆及相应的图文、数字显示等。5、模块化设计本系统运用模块化的设计思想，将多个功能集成为不同的电路模块，如 语言报警模块： 系统人性化的将操作提示和故障用语言的方式告知操作人员和维护人员；语言报警有减速点到、提升过卷、等速段过速、减速段过速、2m/s超速、钢丝绳松、闸瓦磨损、深指失效、油泵未开、操作反向、轴编码器失效、紧急停车、打点错误、通讯错误等多达二十三种语言，极大方便了现场维护人员查找故障。 电流变换： 本模块集闸回路开环和闭环以及工作闸开环和闭环于一体，且比较开环和闭环后输出结果，具有线性好、输出功率大、稳定性高等特点，适用于各种电磁调节阀。电源模块：本系统除PLC外的所有模块的供电采用开关电源供电，只有一路且只有一种电压等级电源供电，使系统电源回路变得简单，容易维护，只需做一个开关电源备件即可解决整个控制台控制电源方面的故障。 高度集成化使系统的故障率极低，完善的自诊断功能使设备的维护简单，维修容易。6、工业控制人机界面电控系统采用知名厂家的人机界面即触摸屏作为主要显示器件。不仅可以显示提升机的各种静、动态参数，并且可以实现故障实时报警，故障查询可以多达上千次。另外获得本公司的授权后可以通过人机界面更改提升机的实际运行曲线。主要显示画面如下： 停止画面：主要显示有容器位置、本次打点次数、上次打点次数、提升钩数、到位信号、模拟深度指示器以及各旋钮开关的状态监视等。 运行画面：主要显示有速度图、容器位置、提升速度、电机电流、制动油压、润滑油压、模拟深度指示器、提升机运行状态指示等。并且可以清楚的看到变频器给定值，方便的判断出给定方面的故障。 故障实时显示：当有故障发生时，人机界面会自动的从运行画面跳转到停止画面，并且会跳出故障窗口，大大减少了故障查找时间。 故障查询：人机界面有故障记忆功能。可以生成历史报表，可以存储多达千次的故障记录。 参数设置画面：用户获得授权密码后可以对提升机运行速度曲线调整，而不用过度依赖厂家技术人员。 可根据用户要求增加显示内容。7、冗余化设计采用性能优越的进口可编程控制器作为主要控制器件，两套PLC相互冗余，构成安全回路双线制，且冗余量不低于20%，主要用于现场增加保护和控制以及作为备用。8、抗干扰设计按照抗干扰的设计原则，在输入、输出、电源等方面有针对性地实施了抗干扰措施，完全符合GB/T17626电磁兼容性要求，整套系统通过电兼容性试验，使得系统安全可靠。9、多种开车方式 常规开车：司机根据信号，操作主令和工作闸开车。 半速开车：当提人时，速度为额定速度的一半（也通过触摸屏设定），并连续可调。 检修开车：即验绳或检查罐道时的低速开车，最高提升速度为0.5m/s（可调）。 调绳开车：可以实现调绳状态下的单边开车。七、主要技术性能1、数字行程监控器数字行程监控器由PLC、两个轴编码器构成。两个轴编码器将脉冲信号送入PLC的高速记数模块中，经PLC逻辑运算处理转换成提升机钢丝绳线速度和容器行程位置，形成各种操作信号、保护信号和按行程给定的速度给定曲线，并能完成如下功能： 产生速度包络曲线对提升机的速度进行实时监控； 实现数字行程给定功能，定位精度1cm，并实现数字行程罐位显示； 全行程的位置、速度监控功能； 具有对编码器进行同步校正的功能； PLC行程监控器可以很容易地进行参数的整定以适应变化的工况（如变化了的速度、深度等）。2、提升控制系统由两套FX2N可编程控制器及日本进口安川H1000系列提升机专用矢量控制型变频调速装置组成，采用现场总线技术，完成提升机所需的逻辑控制及保护功能，使系统安全、可靠，完全满足矿井提升工艺过程要求。本系统采用双PLC工作，使整个系统互有分工，相互监控，从而确保提升机的安全运行。 选用日本三菱公司的FX2N型PLC； 主控PLC通过编程能够实现提升机手动、自动、检修等多种运行方式的控制要求； 完成提升机运行工艺要求的控制功能； 实现对调速系统按速度给定的控制； 实现完善的保护功能，对于等速段超速、减速段过速、过卷等安全保护具有多重保护； 保护功能按下列三类设置：立即施闸的紧急停车；完成本次提升后不允许再次开车的功能，即一次提升；自动减速后施闸停车。 通过触摸屏参数设置即可改变绞车自动运行曲线； 采用全数字工作闸和主令控制器，采用脉冲编码器来实现，使得控制准确度高、操作轻便、故障率低； 故障诊断、显示功能； 留有与矿井生产管理系统联网的接口。3、调速控制全数字电控系统调速部分由全数字变频调速装置和制动电阻组成，可实现： 提升机四象限工作运行； 手动、自动速度给定值； 全数字化的参数设定功能（开机/关机；显示设定值和实际值，显示和更改参数等）； 起动防冲击控制（“S”型给定曲线）； 开环和闭环控制功能； 故障自诊断功能（缺相、欠压、堵缸、欠磁等60种以上）； 状态显示功能（变频器状态、故障信息、快熔熔断的显示等）。4、安全保护安全回路独立于其它正常回路，采用PLC软保护加高可靠性的继电器硬件保护的双重保护回路，独立运行互为安全冗余，其工作状态可在人机界面上监视。本系统的安全回路有两套，一套由主机PLC，另一套为辅机PLC，实现PLC的相互冗余。当提升系统出现异常情况时能够停止提升机运行，防止事故进一步恶化。系统的主要保护有：立即施闸类故障保护（发生下列各类故障时，系统能立即进行完全制动停车，并发生声报警）；提升容器过卷；减速段过速保护；等速段超速保护；高、低压电源断电故障；提升容器接近井口速度超过2m/s；给定方向记忆；深指失效保护；松绳保护；通讯错误；调节回路故障；馈电失压跳闸保护；反向操作；制动油过压；轴编码器失效控制台急停操作及井口、井底急停操作等。终端施闸类保护（完成本次提升后不允许再次开车的保护，即一次提升）：润滑油欠压；润滑油超温；自动减速后施闸类保护（就是说发生下