全数字双PLC提升机技术方案20110518

1、全数字双PLC提升机变频电控系统技术方案郑州广众科技发展有限公司技 术 方 案1、 总体说明2008年，国家安全监管总局、国家煤矿安全监察局发布的禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录（第二批）（安监总煤装200849号）将TKD型绞车电控列为禁止井工煤矿使用的产品。2009年6月18 19日，安标国家中心在重庆组织召开了煤矿提升设备及电控装置专项研讨会，相关产品制造企业、设计研究院、国家安全生产检测检验机构、国家安全生产专家组成员及国家安全监管总局、国家煤矿安全监察局等多家单位的代表参加了会议。会议一致认为，采用电磁继电式逻辑电路构成的提升绞车电控，存在性能可靠性差、接触器触头易烧毁、故障率高、维

2、护量大且困难、系统功能不完备、参数标定困难、能耗高、效率低、噪声大等较大缺陷，应采用更为安全、可靠的技术予以替代。针对国家政策法规的要求及矿山提升设备高可靠性、高安全性的需求，我们研发的KJBP-PLC型提升机变频电控系统具有以下特点：1.1 可以达到和直流传动相媲美的调速性能，可以连续平滑无级调速；1.2 面向安全的主控PLC系统替代原有的继电器控制回路，确保系统具有高度可靠性和安全性；1.3 监控PLC完成部分控制功能，同时在安全保护方面和主控PLC构成安全保护双线制；1.4 触摸式上位机监控，使系统维护变得更方便，操控变得更为简单；1.5 全数字深度、速度显示，使深度、速度显示更直接和准

3、确；1.6 采用国内技术性能先进的操作手柄，操作更舒适，可靠性更高；1.7 高性能矢量变频控制技术使得系统具有优良的速度调节性能和极宽的调速范围；1.8 行程闭环控制，可以准确控制提升容器的减速和停车位置，保护提升机具有最优的运行效率；1.9采用国际知名电气厂家的标准工业产品可以最大限度保护您的投资利益。2、 产品设计、制造、安装遵循的标注、依据2.1 煤矿安全规程（2010版）； 2.2 矿山电力设计规范GB50070-94； 2.3 JB4263-86交流传动矿井提升机电控设备技术条件； 2.4 煤矿地面多绳摩擦式提升系统设计规范MT5021-1997； 2.5 金属非金属地下矿山安全规程

4、GB16424-1996； 2.6 低压配电设计规范GB50054-95； 2.7 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性GB/T13926-92； 2.8 快速瞬变干扰实验IEC61000-4-4； 2.9 浪涌抗扰性实验IEC61000-4-5 ；2.10 （89）中煤总生机字第128号文件规定的各项保护及后备保护功能; 2.11 外壳防护等级的分类（GB4208-84）； 2.12 现行国家电工委员会及其它有关标准； 2.13 进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准； 1.14 用户提供的配套设备参数及要求。三、用户配套设备技术参数及使用现场技术数据（用户提供） 3.1 用户设备技术参数

5、提升机型号：总减速比：滚筒直径：3.1.4 提升速度：3.1.5 深度指示器：主电机型号： 额定电压： 额定电流： 额定功率： 额定转速： 额定频率：3.2 设备使用现场技术数据海拔高度：最高气温：最低气温：3.2.4 相对湿度：3.2.5 提升水平数： 提升方式：3.2.7 提升高度：4、 电控系统主要技术参数 输入电压： AC 380V 输出频率： 0.1HZ 50HZ 控制精度： 0.1HZ 防护等级: IP30 噪 声： 0.80 最大功率： KW 过载能力： 1.5倍in 60s5、 系统组成及配置5.1操作台5.1.1 操作台是本系统的控制核心部件，采用一体式操作台，操作台上装有指

6、示灯、仪表、按钮、旋钮、转换开关、主令控制器、手闸控制器和触摸屏，能实现提升机运行的各种控制工艺的控制要求。5.1.2 指示灯主要指示提升机的运行状态、信号指示、安全状态等信号。5.1.3 仪表主要显示操作台电源电压、KT线圈电流或比例阀电压等数据。5.1.4 按钮主要控制操作台电源启停、制动泵启停、调节制动油压和变频复位等。 旋钮主要控制速度选择、切除语言报警、切除自动换向、制动泵选择、应急方向等。 转换开关主要控制安全阀、调绳阀，实现调闸、调绳安全。 主令控制器主要控制变频给定的大小，从而控制提升速度的高低。5.1.8 手闸控制器主要控制液压闸的开度。 触摸屏显示提升机的运行参数，包括提升

7、速度、提升行程、电机电流、油压及显示故障信息，通过触摸屏的操作可对部分提升参数进行修改。 操作台的内部采用两台三菱FX2N系列PLC作为控制核心，第一台为主控机负责提升机的主程序，第二台为监控机负责信号打点、语音报警和后备保护，两台PLC有主有从，互有分工，相互监视实现了安全回路的双线制。5.1.11 重要的输入输出信号采用继电器隔离后进出PLC，在安全回路中采用软件和硬件相串联的控制方式提高安全性。5.1.12 本电控系统可实现手动、半自动、检修工作模式；结合外围安装的轴编码器，时时监控提升机的运行位置和速度，实现对调速系统速度给定和液压制动的控制；同时检测外围故障作出准确的判断和处理；实现

8、完善的保护功能。5.1.13 操作台内部配备有UPS不间断电源，在电网失压及电源故障时能够确保PLC正常工作和存储数据以及实现安全制动。操作台内部配备有语音报警模块，在系统发生故障时通过语音帮助维护人员迅速判断故障原因。5.2变频柜5.2.1 变频柜是本系统的执行部件，采用磁通矢量控制的SPWM正弦波脉宽调制技术，具有调速精度高、调速范围大、起动转矩大、自动转矩补偿功能等特点，并且自身具备了完善的保护功能，简化了若干外围硬件。5.2.2 变频器通过接收操作台启停的开关量信号以及速度给定的模拟量信号来驱动电机，并且向操作台返回必要的控制信号和电机电流信号。 5.2.3 变频器选用（变频器品牌、型

9、号）变频器（变频器也可依客户要求配置），具有性能稳定，运行可靠，起动力矩和加速力矩以及制动力矩大等特点。5.3制动柜制动柜内装有陶瓷电阻，在提升机负力运行时，将回馈的能量以电阻发热的形式消耗掉，实现提升机的四象限运行。5.4电源柜 电源柜提供双回路电压的接入，同时完成双回路电源的切换和电能的分配，具有过电流和欠电压保护功能。六 、 安全保护6.1 安全保护由主控PLC和监控PLC共同实现，具有提升过卷、等速段过速、减速段过速、井口2米限速、减速点报警及自动减速、闸间隙保护、深度指示器失效、电机过流（过负荷）及电源欠电压（欠电压）、紧急安全制动（急停）、制动油过压、润滑油欠压、煤位超高、钢丝绳松

10、、轴编码失效、绞车反转、信号闭锁、操作反向、变频故障、等安全保护功能。6.2 实现提升过卷、等速段过速、减速段过速、井口2米限速、减速点报警及自动减速保护功能的双线制安全保护。同时将提升过卷、电源故障、调速装置故障、紧急安全制动等重故障直接构成继电安全回路，构成多重安全保护。6.3 根据故障的性质和危害安全及工作状态的程度，安全保护按故障的性质分成三类保护进行处理：6.3.1 一类保护 发出声光报警，系统立即实施安全制动，抱闸停车。一类保护主要包括：电源欠电压、缺相故障；变频器进线开关跳闸；电机主回路过电流；变频器故障（熔断器熔断、过流、过压、电流波动较大等）；制动系统制动油超压；提升容器过卷；提升机钢丝绳松；深度指示器失效；提升运行速度超过最大速度15%；提升运行减速段速度超过减速段给定速度10%；提升容器到达井口的速度超过2m/s；煤仓煤位超高；按下安全制动钮或踩下紧急制动开关。 6.3.2 二类保护 发出声光警报，系统立即实施电气制动，按电气制动减速度减速，当速度降低到0.5m/s以下时，实施安全制动，抱闸停车。二类保护主要包括：信号电源欠压；变频装置过压保护熔断器熔断；主电机超温；打点停车；6.3.3 三类保护 发出声光报警，允许一次提升循环结束后再停车，并进行闭锁不允许下一次开车。三类保护主要