1、一、系統概述1 ,變頻絞車 煤礦井下斜井絞車，以前主要是以交流異步電機轉子串電阻調速絞車(電氣拖動）, 液壓絞車(液壓拖動)等幾種方式為主，但這些設備在安全可靠性、調速、節能、操作、維護等方面都不同程度的存在缺陷。 串電阻調速主要缺陷有:1)、屬于有級調速, 開環運行,因而調速精度低,特別是在出現負力提升時,要由司機判斷速度來人為投入低頻或動力制動裝置,因而很不安全。 2)、轉子串入附加電阻后，電機機械特性很軟，低速運行時負載稍有變化轉速波動很大。3)、電機低速運行時效率很低，電動機電磁功率中的轉差功率全部轉化為轉子回路中的銅耗以發熱的形式消耗掉，浪費了大量的電能。4)、由于電機轉子回路串有大

2、量金屬電阻,在運行中電阻散發出大量熱量，造成電阻箱變形失爆。5)、安裝大量的金屬電阻,大大增加了電控峒室的面積,也大大增加了峒室的開拓費用。液壓絞車在一定程度上解決了串電阻調速的缺點,但是在使用過程中,發現液壓絞車易漏油,噪聲大,傳動效率低,維修工作量大,液壓馬達故障率高等問題,這些問題都造成系統后期的運行費用很高,因而液壓絞車并不是煤礦安全生產的最佳產品。 防爆變頻絞車的問世,使礦井提升機的裝備水平發生了質的變化。目前變頻絞車已成為市場的主導產品，其主要特點如下： 1)、結構緊湊、體積小、移動方便、用于礦山井下可節省大量開拓費用。 2)、安全防爆,適用于煤礦井下等含有煤塵，瓦斯或其它易燃易爆

3、氣體的場 所。 3)、變頻絞車是以全數字變頻調速為基礎,以矢量控制技術為核心，使異步 電機的調速性能可以與直流電機相媲美。表現在低頻轉矩大、調速平滑、調速范圍廣、精度高、節能明顯等。 4)、采用雙PLC控制系統,使斜井絞車的控制性能和安全性能更加完善。 5)、操作簡單、運行安全穩定、故障率低、基本免維護2 ,用途及適用范圍 變頻絞車電控系統,適用于交流異步電動機(繞線型或鼠籠型)驅動的單滾筒雙滾筒纏繞式絞車。既可以與新安裝的絞車配套使用,也適合于對老絞車電控系統的技術改造。 變頻絞車電控設備適用于以下場所： 1),海拔高度不超過1000米,如超過這個海拔高度,元器件在功率、容量 方面應按海拔高

4、度的增加,適當降容使用。 2),周圍環境溫度不高于+40,不低于-20； 3),相對濕度不超過953； 4),在無淋水、滴水、無劇烈振動和顛簸的地點使用; 5),沒有強磁場作用； 6),防爆設備適用于煤礦井下等含有煤塵,瓦斯或其它易燃易爆氣體的場 所。3 ,技術參數1),電機型式及調速方式： 電機:交流異步電動機,推薦采用鼠籠電機； 單機最大容量:660V,355kW;1140V,500kW； 電機電壓等級:380V,660V,1140V;電壓波動范圍: 10； 調速方式：交流異步電動機變頻調速； 主回路:交-直-交電壓型； 功率器件:IGBT或SKiiP。2),控制方式:PLC雙線制控制。3

5、),適用范圍:井下暗斜井、暗立井;地面斜井、立井;單水平、多水平;單滾 筒、雙滾筒。4) ,產品類型: 隔爆型;礦用一般型;普通型。4, 注意事項1),變頻絞車電控設備主要由電力電子器件和半導體集成電路等組成,在運輸及 安裝過程中,嚴禁水泡雨淋,要盡量避免強烈的震動,盡量垂直運輸。長期不用時,放在清潔干燥的地方。儲存與使用場所嚴禁有害氣體和濕度超標,防止電子元器件及有關設備受腐蝕損壞。2),防爆設備,在出廠前均已按要求裝配調試合格,嚴禁用戶改動裝置殼體結構 和電氣元件,以確保本產品的防爆性能和電氣性能。3),嚴禁對變頻器進行耐壓和絕緣測試。4),嚴禁對現場調試好的設備的電氣參數和軟件私自隨意修

6、改。5),嚴禁擅自改變設備使用電壓等級,更換使用對象和使用功率。6),設備安裝時,應嚴格按照廠方提供的圖紙施工。嚴禁在強磁場附近安放和使 用。變頻器供電電源要求采用獨立的變壓器就近供電;供電回路饋電開關,應盡量采用電控廠家所推薦的開關;變頻器的輸入與輸出電纜應采用屏蔽電纜,電纜屏蔽層盡可能多處接地,并且應盡量避免與通訊線,瓦斯檢測裝置和檢測線及一些電子儀器儀表等在同一巷道,同一地方相鄰。 二、系統組成變頻絞車電控系統是由變頻調速系統，PLC控制系統，信號系統三部份組成。 提升機電控系統框圖變頻調速系統是根據PLC控制系統發出的控制指令，通過對絞車交流異步電動機轉矩和頻率的控制,來完成對絞車運行

7、速度的控制。交流異步電動機采用了矢量控制技術后, 使異步電機的調速性能可以與直流電機相媲美。表現在低頻輸出轉矩大、調速平滑、調速范圍廣、精度高、節能明顯等。 PLC控制系統主要完成絞車從啟動、加速、等速、減速、爬行到停車的整個運行過程的邏輯控制；行程測量、控制與指示；故障檢測、報警與保護；安全電路及液壓站工作制動與安全制動控制等。PLC控制系統極大地提高了控制系統本身的安全可靠性，使絞車控制性能和保護性能更加完善；使控制系統的硬件組成和線路更加簡化；操作和維護更加容易。PLC控制系統受信號系統控制與閉鎖。 信號系統是根據上下井口和各個中段的生產情況,在具備開車條件后，由各水平信號工以打點的形式

8、,通知司機按要求開車,同時與PLC控制系統之間有各種信號閉鎖,可避免因司機誤操作造成安全故障。信號系統內部有嚴格的邏輯閉鎖和安全保護功能，并有信號顯示，聲光報警和通話功能。 三、變頻調速系統（一），基礎知識1,異步電動機的轉速: 異步電動機定子磁場的旋轉速度被稱為異步電動機的同步轉速。 由于當轉子的轉速達到電動機的同步轉速時其轉子繞組將不再切割定子旋轉磁場，因此轉子繞組中不再產生感應電流，也不再產生轉矩。因此異步電動機的轉速總是小于其同步轉速。 異步電動機的同步轉速由電動機的極對數和電源頻率所決定。 同步轉速：ns = 60f1 / p 轉差率 ：s = ns - n / ns 電動機的轉速：

9、n = ns ( 1 s ) = 60f1 / p ( 1 s ) 其中： n 電動機轉速，r/min； ns同步轉速，r/min； f1 電源頻率，Hz； p 電動機極對數； s 轉差率。2，三相異步電動機調速方法： 根據異步電動機的轉速表達式可知，異步電動機的調速通過改變極對數，改變轉差率和改變頻率三種方式。現歸納如下： 變極調速-僅適用于籠型異步電動機 變轉差率調速 a，調節定子電壓 b，轉子串電阻-僅適用于繞線式電機 c，串級調速-僅適用于繞線式電機 變頻調速 a，交直交變頻 b，交交變頻 電磁轉差離合器調速 3，變頻調速:變頻調速是通過改變電動機定子供電頻率 f1 來改變同步轉速 n

10、s, 而實現交流電動機的調速。4，交直交電壓型變頻器: 先將工頻交流電通過整流器變成直流電，再經過逆變器將直流電變換成可控頻率的交流電。由于中間直流環節采用大電容濾波，直流電壓波形比較平直，相當于內阻抗為零的恒壓源，因此 這種變頻器屬于交-直-交電壓型變頻器。 5，IGBT（Isolated Gate Bipolar Transistor，隔離門極雙極型晶體管）： 是目前廣泛應用于中小容量變頻器中的一種半導體開關器件。由于它集功率MOSFET和功率晶體管的優點于一身，具有輸入阻抗高、開關速度快等特點。 6，IPM（Intelligent Power Module，智能功率模塊）： 是一種將功率

11、開關器件及其驅動電路，保護電路和部份檢測電路等集成在同一封裝內的集成模塊。目前的IPM一般采用IGBT作為功率開關器件，通過接口電路對IGBT進行驅動，并同時具有過流、短路保護，過溫保護等保護功能。其功率損耗小，發熱低，為解決防爆變頻調速裝置的散熱問題提供了有利的條件。7，PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制）控制： 在逆變器中對半導體開關元器件按一定規律控制其導通與關斷，使輸出端獲得一系列寬度不等的矩形脈沖電壓波形。改變脈沖寬度可以控制逆變器輸出交流基波電壓的幅值，改變調制周期，可以控制其輸出頻率。如果所獲得的矩形脈沖電壓是與正弦波等效的一系列等幅不等寬的矩形脈

12、沖波形就叫做正弦脈寬調制波形（SPWM）。8，矢量控制： 矢量控制的基本思想就是按照交流電動機產生與直流電動機磁場等效的原則，將交流電動機的定子電流分為產生磁場的勵磁電流分量和與其相垂直的產生轉矩的轉矩電流分量并分別加以控制。由于在這種控制方式中必須同時控制異步電動機定子電流的幅值和相位，即控制定子電流矢量，故這種控制方式被稱為矢量控制方式。 采用矢量控制方式后使交流電動機調速性能可以與直流電動機一樣好。9，發電運行狀態： 絞車在重物下放或重物上提的減速段，電機的同步轉速小于實際轉速，這時電機中電磁轉矩方向和轉子的旋轉方向相反，電機是處于發電制動狀態。10，動力制動(直流制動)： 在電機定子上

13、施加直流電源，在定子內形成一固定磁場，當轉子旋轉時在轉子內生成的感應電流所產生的轉矩方向與轉速方向相反，形成制動轉矩。11，能耗制動： 對于二象限交-直-交電壓型變頻器，電機處于發電狀態時的再生能量通過逆變器進入直流回路，使直流母線電壓升高，制動單元實時采樣直流母線電壓值，當其值升到某一閾值時，制動單元接通制動電組將這部份能量消耗在電組上。12，回饋制動： 對于四象限交-直-交電壓型變頻器，電機的再生能量通過逆變器進入直流回路后，可通過可控整流器回饋到電網中。 可控整流器可采用整流/回饋單元和AFE回饋單元兩種形式。 a,整流/回饋單元： 整流/回饋單元是由兩組晶閘管三相全控橋反并聯構成的，逆

14、變橋是通過一臺自耦變壓器接到電網上。當電機產生再生能量使直流母線電壓升高時，逆變橋可將這部份能量通過自耦變壓器回饋電網。 b,AFE回饋單元:整流器與逆變器具有相同的主回路結構，是由IGBT模塊組成。其顯著特點是電源側電流波形為正弦波；功率因數可調；可工作在電動或發電狀態；有電壓提升功能可補償電網電壓降低的影響；在發電狀態時，當電網電壓消失時不會造成逆變失敗。（二），三種常用的變頻器1，二象限變頻器：二象限變頻器配上制動單元和制動電阻后，可以進行四象限運行。由于電動機的再生能量完全消耗在電阻上，浪費了大量的電能，因而這類變頻器適用在小功率的電機上，并且也適用在非防爆的礦井提升機上。圖示交-直-

15、交電壓型變頻器主回路是由交-直變換電路，直-交變換電路和能耗制動電路組成。1），交-直變換電路交-直變換電路就是整流和濾波電路，其作用是把電源的三相交流電變換成平穩的直流電。整流電路采用的是由二級管組成的三相全波整流電路。濾波電路是由若干個電解電容器串并聯而成。因為電解電容器的電容量有較大的離散性，使們承受的電壓不相等，通過在每個電容器上并聯阻值相等的均壓電阻來均壓。2），直-交變換電路三相逆變橋的功能是把直流電變換成頻率可調的三相交流電。逆變電路中的功率開關器件目前主要采用的是IGBT，IGBT的柵極接受控制電路中SPWM調制信號的控制，將直流電壓變成三相交流電。與IGBT并聯的二極管構成續

16、流電路，可為電動機繞組的無功電流及電機的再生能量反饋到直流電路提供通路。3），能耗制動電路在下放重物或減速時，電動機的同步轉速低于轉子轉速，電動機處于發電制動狀態。電動機的再生能量經逆變側續流二極管全波整流后反饋到直流電路，由于直流電路的電能無法通過由二極管組成的三相整流電路回饋到電網，因而使直流電壓升高，當直流電壓超過一定值時，制動單元接通制動電阻，使直流回路通過制動電阻釋放能量。這種通過消耗能量而獲得制動轉矩方式就屬于能耗制動。二象限變頻器無法實現將電機的再生能量回饋到電網，是靠能耗制動來獲得制動轉矩的，因而造成電能浪費；另外，整流橋只有在電源的線電壓大于電容器兩端的直流電壓時才有沖電電流

17、，因而沖電電流總是出現在電源電壓的峰值附近，呈不連續的沖擊波形式，具有很強的諧波成份。5次和7次諧波分量約占總諧波的80%和70%。2，帶整流/回饋單元的變頻器：帶整流/回饋單元的變頻器屬于四象限變頻器。整流/回饋單元是由兩組6脈動晶閘管三相全控橋反并聯構成的，逆變橋是通過一臺自耦變壓器接到電網上。當電機產生再生能量使直流母線電壓升高時，逆變橋可將這部份能量通過自耦變壓器回饋電網。整流/回饋單元為了工作在發電狀態，必須將加在逆變橋上的電壓提高20%，用自耦變壓器來實現這種電壓配合。 帶整流/回饋單元的變頻器的主要缺點是功率因數低，電流諧波含量大，并且當變頻器工作在逆變狀態時，如果電源電壓消失容

18、易造成逆變失敗。3，AFE變頻器：AFE變頻器是目前性能最好的電壓型四象限變頻器，其整流回路與逆變回路具有完全相同的主回路結構，主要特點如下： 1）,具有由IGBT組成的自換向整流器； 2）,電網側電流波形近似為正弦波，無諧波污染；3）,電網側功率因數可人為設置； 4）,直流母線電壓升高時能實現回饋制動； 5）,有電壓提升功能可補償電網電壓降低的影響；6）,在發電狀態時，當電網電壓消失時不會造成逆變失敗。（三），ZJT-200四象限隔爆型變頻器ZJT-200隔爆兼本安智能變頻調速裝置是我公司在引進國外先進的變頻調速技術和主要元器件的基礎上開發的適用于煤礦井下有防爆要求的四象限變頻調速裝置。1,

19、主要特點： 1）,采用全數字無速度傳感器矢量控制，使系統調速范圍寬，調速精度高，變頻器在低頻運行時也保證有100%額定轉矩輸出。最大轉矩為額定轉矩的2倍，0.5Hz可達到1.7倍的起動轉矩。 2）,采用AFE自換相技術，在絞車減速或重物下放時，能自動將電動機的再生能量反饋至電網，實現回饋制動，節能效果明顯。 3）,網側變頻器采用單獨的CPU實行PID控制，對網側交流電流的大小和相位進行實時檢測和控制，使網側功率因數接近于1。網側變頻器采用了PWM控制，使輸入電流波形為正弦波，大大減少了對電網的諧波污染，總諧波電流含量小于0.5%。 4）,變頻器采用交-直-交電壓型主回路，整流器與逆變器結構相同

20、，功率器件采用SKiiP模塊（一種IPM模塊），散熱器采用高效能的熱管散熱器，因而使整個變頻器結構緊湊，體積小，節省了安裝面積。5),變頻器具有過流，短路，過壓，欠壓，過溫，缺相等保護，安全可靠性高。 2，設備組成： ZJT-200型變頻調速裝置是由輸入電抗器箱（+VFD1）和變頻器箱（+VFD2）組成。變頻調速系統是由主回路和控制回路組成。 主回路是由旁路接觸器，充電電阻，輸入電抗器，濾波電容器和6組SKiiP模塊組成。由6組SKiiP模塊組成二組三相全控整流電路，其中一組為整流器，另一組為逆變器。 控制回路是由隔離變壓器，控制電源板，主控板（整流側和逆變側各一塊），PIB板（整流側和逆變側

21、各一塊），顯示屏（整流側和逆變側各一塊），PID板（只裝在逆變器上）組成。 充電接觸器，充電電阻，輸入電抗器等裝在輸入電抗器箱內，其它器件裝在變頻器箱內。3，設備功能：1）,輸入電抗器箱:箱體內主要元器件及其功能如下: 輸入電抗器: 輸入電抗器的電感量是按通入變頻器額定電流時其阻抗壓降 為電源相電壓的15%計算的。其主要功能為： * 作為儲能元件，使電感上的電壓與電源電壓的相量和高于電 源電壓， 從而可以提高變頻器直流母線電壓，為能量回饋制動作好準備。 * 抑制由電源回路流入的浪涌電壓和電流； * 衰減由變頻器產生的或外電路流入的諧波電流； 充電電阻:用來限制電容器的充電電流。 旁路接觸器:當

22、直流母線電壓上升到一定值時, 自動旁路充電電阻。 變頻器控制回路變壓器:800VA,660V(1140V)/380V,為變頻器箱電源板提供三相380V電源。 PLC控制回路變壓器:1200VA,660V(1140V)/110V,24V,為PLC控制箱提供電源。 熔斷器RU1、RU2:用來保護PLC控制回路變壓器。 制動油泵控制回路:由斷路器Q1,接觸器K1,熱繼電器KH1,油泵選擇接觸器K2、K3組成。為液壓站制動油泵提供電源。 潤滑油泵控制回路:由斷路器Q2,接觸器K4,熱繼電器KH2,油泵選擇接觸器K5、K6組成。為潤滑站油泵提供電源。2）,變頻器箱:變頻器所采用的功率器件和控制板件均為進

23、口產品, 其主要功能如下: 可控整流器:由三組SKiiP模塊組成三相全控橋。由MSC2控制板通過接口板（PIB）對三相全控橋實行PWM控制，可實現能量在電源側和直流側的雙向傳輸，同時系統可將電源側的功率因數調整到任何希望的數值，且電源側的電流為近乎完美的正弦波。SKiiP模塊是一種集功率半導體器件，驅動電路，檢測電路，保護電路等為一體的智能功率模塊（即IPM模塊）。可控整流器的參數設置和運行參數及故障參數顯示均在整流器上的顯示屏上完成。可控整流器的主要功能如下： * 能將電動機的發電制動能量回饋到電網，實現回饋制動； * 內置的PID控制器動態調整輸入電流，使直流母線電壓穩定在設定值 上，不受

24、電網電壓的波動而變化； * 電源側功率因數為1； * 電源側電流接近正弦波，諧波含量小于5%； * 具有過壓、欠壓、短路、過流、過載、過溫等保護。 濾波電容器:主要作為直流回路濾波和儲能用,能為電機提供所需的無功功率。由于用作濾波的電解電容器的電容量有較大的離散性，使它們承受的電壓不相等，通過在每個電容器上并聯阻值相等的均壓電阻來均壓。 逆變器: 由三組SKiiP模塊組成三相全控橋。由MSC3控制板通過接口板（PIB）對三相全控橋實行PWM控制，可實現能量在電機側和直流側的雙向傳輸。由于采用了矢量控制技術，使交流異步電動機的調速性能與直流電動機的幾乎相同。逆變器的參數設置和運行參數及故障參數顯

25、示均在逆變器上的顯示屏上完成。加裝在逆變器主板上的兩塊PID板分別用來輸出電機的電流和頻率。逆變器的主要功能如下： * 最大輸出轉矩可達到變頻器額定輸出轉矩的2倍，并能持續一分鐘； * 低頻運行時輸出轉距能達到100%變頻器額定輸出轉矩； * 調速平滑，調速范圍廣（1：10），精度高（0.5%）； * 具有過壓、欠壓、短路、過流、過載、過溫等保護。4，相關參數設置：1),整流側a) F00 REFERENCES （參考源） F01 BUS LEVEL (直流母線電壓參考源) R01 V PRESET1 (直流母線電壓預置值) 1130VDC b) G00 INPUT/OUTPUT (輸入/輸出

26、) G01 RUN COMMAND （運行命令） G02 ENABLE （使能端有效） G04 RELAY1 （繼電器1） O01 RUN （運行） G05 RELAY2 （繼電器2） O01 RUN （運行） 2),逆變側a) B00 MOTOR (電機) B01 MOTOR VOLTS （電機額定電壓） 電機額定電壓 B02 MOTOR AMPS （電機額定電流） 電機額定電流 B03 MOTOR HZ （電機額定頻率） 50Hz B04 MOTOR RPM （電機額定轉速） 電機額定轉速b) C00 PERFORMANCE (電機工作特性設定) C01 MIN HZ （最小頻率） 0Hz

27、 C02 MAX HZ （最大頻率） 50Hz C03 RAMP （升/降速設置） C04 AECEL TIME （線性升速時間） 現場設定 C05 DECEL TIME （線性降速時間） 現場設定 C07 FLUX PLUS (磁通補償) 現場設定c) D00 PROTECTION (保護功能) D01 CURRENT LIM (電流限制) 電機額定電流*1.5 D02 It （It保護） 電機額定電流*1.2 D05 REVERSE (反轉) H00 ENABLE (有效)d) E00 STOP/START (停止/起動) E01 STOPPING (停止) E03 COAST (自由停車

28、)e) F00 REFERENCES (速度基準) F01 REMOTE （遠距離控制） R00 AN1 （模擬量輸入1） R01 AN1 ZERO% (零值) 0.0% R02 AN1 SPAN% (最大值) 125%f) G00 INPUT/OUTPUT (數字量輸入/輸出) G11 DIG IN1 （數字量1輸入） I07 RESET （復位） G12 DIG IN2 （數字量2輸入） I03 FWD （正轉運行） G13 DIG IN3 （數字量3輸入） I04 REV （反轉運行） G14 DIG IN4 （數字量4輸入） I11 REMOTE （遠方控制） G15 RELAY1 （

29、繼電器1） O00 RUN （運行） G16 RELAY2 （繼電器2） O01 TRIP （故障） P01L Analog opt （左側PID板模擬量輸出） V04 Amps P02L Zero opt% (零輸出) 0% P03L Max opt% (最大值輸出) 100% P04L Min opt% （最小值輸出） 0%P01R Analog opt （右側PID板模擬量輸出） V01 Hz P02R Zero opt% (零輸出) 0% P03R Max opt% (最大值輸出) 125% P04R Min opt% （最小值輸出） 0%5，使用說明：1),變頻調速裝置為電力電子器件

30、組成，在運輸過程中應盡量避免強烈震動，且盡量垂直運輸。2),變頻器上的散熱器為薄銅管制成，在運輸過程中不能強烈碰撞，以免造成損壞。3),變頻器應盡量安裝在干燥通風的區域，變頻器上散熱片距離墻壁或遮擋物的距應大于1.0米，以保證變頻器散熱與通風良好。4),變頻器上的散熱片應定期清潔，以保證其良好的散熱效果。清潔時不要用水沖，以免水滲到箱體內部，造成元器件損壞，可采用干布、毛刷或皮老虎之類的物品除塵。5),變頻器在帶電情況下，嚴禁松動隔爆殼緊固件，在檢修或處理故障時，請注意斷電源后開蓋”。（注：本安接線腔不受此限制）6),變頻器應可靠接地。7),在防爆主腔內進行操作時，手上必須帶接地導線或靜電環。

31、8),禁止對變頻器主回路和控制回路進行耐壓和絕緣試驗，如對與變頻器相連 的設備進行耐壓和絕緣試驗時,應先將與變頻器相連的電路切斷。如對變頻器電源側相關設備或電纜進行耐壓和絕緣試驗時，必須先把與輸入電抗器箱上的L1、L2、L3端子相連的電纜斷開。如對電機或電機側電纜進行耐壓和絕緣試驗時，必須先把與變頻器箱上的U、V、W端子相連的電纜斷開。9),變頻器輸出端不允許加裝電容器或阻容吸收裝置。10),變頻器輸入電抗器防爆接線腔內的R. S. T端子必須要與變頻器防爆接線 腔內的R. S. T端子一一對應。變頻器整流側PIB板上的三相電源相位應與輸入電抗器箱進線電源相位一致。變頻器主回路輸入輸出線嚴禁接

32、反。11),打開變頻器與輸入電抗器的防爆主腔，察看腔體內有無脫落的螺栓, 螺母, 平墊及彈墊，主回路有無松動，IPM驅動線有無松動及其它控制線有無接觸不實之處。12),變頻器斷電后10分鐘內禁止對變頻器防爆主腔內的任何電路進行操作，且 必須用儀表確認腔內電容組已放電完畢，方可實施腔內的操作。13),變頻器停電后，在1分鐘內禁止再次送電。14),變頻器在運行過程中盡量不要切斷供電電源。15),動力電纜與控制電纜應分開走線，且之間的距離不小于500mm。16),未經唐山開誠電器有限責任公司許可，用戶不得隨意改動本系統安裝調試 后設置的ZJT-MSC參數及ZJT-MSC2參數（尤其是不允許通過操作防

33、爆主腔內部的鍵盤更改ZJT-MSC2參數）。17),絞車電控系統EMC即“電磁兼容性”說明: a),EMC的含義是指裝置在整套系統的電磁環境中要具備良好的抗干擾能力， 且裝置在工作中不能產生對其它工作裝置所不能接受的電磁干擾。EMC決定了裝置具有兩方面的特性，一方面裝置本身應具有符合規定的抗干擾能力，另一方面裝置本身產生的電磁干擾必須符合相關的規定。 b),該變頻調速裝置在設計上遵循了國家關于變頻調速產品的相關規定以及 “GB12668. 3-2003/IEC61800-3: 1996 調速電氣傳動系統產品的電磁兼容性及其特定的試驗方法”的相關規定，在取得 “防爆合格證”的電氣性能試驗中也包括

34、“上海電器設備檢驗所EMC檢驗站”所做的EMC測試。 c),整套傳動系統包括供電變壓器,饋電開關,變頻調速裝置及控制系統等，與 變頻調速裝置相連的設備如磁力啟動器,饋電開關,漏電保護器等多數未進行EMC測試，不符合國家對于該設備所規定的EMC標準。對于饋電開關來說，電磁式饋電開關抗干擾能力稍好，電子綜合保護饋電開關抗干擾能力較差，智能（單片機）綜合保護饋電開關抗干擾能力最差。 d),與變頻調速裝置相連的綜合保護器或漏電保護器應盡量選擇抗干擾能力 較強的產品，最好選擇通過國家相關機構EMC測試過的產品。 e),為防止本系統對其它系統及其它系統對本系統的干擾，應盡量采用單獨變 壓器供電。變頻器的輸

35、入、輸出電纜應使用屏蔽電纜，屏蔽層兩端接地。信號電纜和動力電纜必須分開敷設。6, 維護與保養:1),檢查變頻器在正常使用時，除日常檢查外尚需定期（如機器大修時或按規定且最多6個月）檢查，請參照下表實施，以防患于未然。在檢查時，不可無故拆卸或搖動器件，更不能隨意拔掉接插件，否則將不能正常運行或進入故障顯示狀態及導致元器件的故障甚至主開關器件模塊損壞。 在需要測量時，應注意各種不同的儀表可能得出差別較大的測量結果。推薦用指針電壓表測量輸入電壓，用整流式電壓表測量輸出電壓，用鉗式電流表測量輸入輸出電流，用電動式瓦特表測量功率。2),必需定期更換的器件 為保證變頻器可靠運行，除定期保養、維護外，尚應對

36、機內長期承受機械磨損的器件-所有冷卻用的風扇和用於能量緩存與交換的主回路濾波電容器以及印刷電路板等進行定期更換。一般連續使用時，可按下表之規定更換，尚應視使用環境、負荷情況及變頻器現狀等具體情況而定。3),儲存與保管 變頻器購入后不立即使用，需暫時保管或長期儲存時，應做到下述各項： 應放于標準規范所規定溫度范圍內且無潮、無灰塵及無金屬粉塵，通風 良好的場所。 如果超過一年仍未使用，則應進行充電試驗，以使機內主回路濾波電容 器的特性得以恢復。充電時，可使用調壓器慢慢升高變頻器的輸入電壓，直至額定輸入電壓，通電時間要在1-2小時以上。上述試驗至少每年一次。 不可隨意實施耐壓試驗，它將導致變頻器壽命

37、降低。4),測量與判斷 使用一般鉗形電流表，在輸入端的電流會有不平衡的現象，一般差 異在30% 以內屬於正常，若差異在50%時應通知原廠更換整流橋，或檢查輸入三相電壓是否偏差超過 5V。輸出三相電壓若采用一般萬用表測量時，因載波頻率的干擾，所讀的數據均不準確，只作參考。輸出的電壓不會高于輸入端電壓的有效值，若有超過表示電表被干擾，而非輸出不正常。7，常見故障處理：ZJT-200變頻器內部的故障信號是通過逆變側主板上的一個DO端子輸出到一個繼電器上與外電路進行閉鎖的。變頻器整流側與逆變側是通過整流器的“運行信號” 進行閉鎖的，如果整流側不運行，逆變側不能工作。變頻器出現故障時，司機臺上“變頻器故

38、障”指示燈就會亮，具體的故障信息在逆變側顯示屏上可以看到，如果顯示的信息是“RLY OPEN”，說明故障發生在整流側，需要再看整流側顯示屏。整流側與逆變側常見故障處理如下:1),整流側a) OUTPUT SHORT 輸出短路 * 整流側功率模塊的驅動相序與電壓檢測的相序不對應，檢查相序。 * 系統本身輸出有短路的地方，檢查線路。 * 因驅動板供電電壓低而保護，測量控制系統的供電電壓是否正常。 * 功率模塊自身損壞而使輸出短路，測量功率模塊的各個參數是否正常。b) OVER CURRENT ( OC ) 過流保護 * 檢查整流側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。 * 實際輸出的電流超過了系

39、統所允許的最大值。c) OVER VOLTAGE ( OV ) 過壓保護 * 檢查整流側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。 * 直流母線電壓已超過了系統所允許的最大值。d) POWER FAILUE 電源故障 * 檢查整流側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。 * 交流輸入電壓是否正常。 * 直流母線電壓是否正常。e) OVER THERM ( OT ) 過熱保護 * 檢查整流側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。 * 檢查整流側接口板沒有用的溫度接口是否短接。 * 系統溫度已超出所允許的最大值。f) DC LOW 欠壓保護 * 檢查整流側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。

40、 * 直流母線電壓低于系統所允許的最小值。g) RLY OPEN 繼電器開路 * 檢測直流母線電壓是否正常。 * 如以上正常，檢測接口板+24V與COM之間是否有電壓，電壓是否正常。 * 如以上正常，檢測中間繼電器的線圈及觸點工作是否正常。 * 如以上正常，檢測主接觸器的供電電壓是否正常。 * 如以上正常，檢測主接觸器的線圈及觸點工作是否正常。h) It TRIP 過載保護* 檢查整流側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。* 整流側It保護值是否設定的偏小。* 電機是否已超載運行。i) IMBAL 輸出不平衡* 檢查整流側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。* 檢測三相輸入電流是否平衡

41、。2),逆變側a) OUTPUT SHORT 輸出短路 * 逆變側功率模塊的驅動相序與電壓檢測的相序不對應，檢查相序。 * 系統本身輸出有短路的地方，檢查線路。 * 因驅動板供電電壓低而保護，測量控制系統的供電電壓是否正常。 * 功率模塊自身損壞而使輸出短路，測量功率模塊的各個參數是否正常。b) OVER CURRENT ( OC ) 過流保護* 檢查逆變側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。* 實際輸出的電流超過了系統所允許的最大值。c) OVER VOLTAGE ( OV ) 過壓保護 * 檢查逆變側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。 * 直流母線電壓已超過了系統所允許的最大值。

42、d) POWER FAILUE 電源故障* 檢查逆變側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。* 交流輸入電壓是否正常。* 直流母線電壓是否正常。e) OVER THERM ( OT ) 過熱保護 * 檢查逆變側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。 * 檢查逆變側接口板沒有用的溫度接口是否短接。 * 系統溫度已超出所允許的最大值。f) DC LOW 欠壓保護 * 檢查逆變側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。 * 直流母線電壓低于系統所允許的最小值。g) RLY OPEN 繼電器開路 * 整流器停止工作,查看整流器顯示屏故障信息。h) It TRIP 過載保護* 檢查逆變側主控板與接口

43、板的26P排線接觸是否良好。* 逆變側It保護值是否設定的偏小。* 電機是否已超載運行。i) IMBAL 輸出不平衡* 檢查逆變側主控板與接口板的26P排線接觸是否良好。* 檢測三相輸出電流是否平衡。四、PLC控制系統(一) 、主要特點：1、雙線制:PLC控制系統主要由兩套PLC系統組成。PLC1作為主控系統，PLC2作為監控系統。每套PLC系統都帶有各自獨立的位置檢測元件（軸編碼器）。正常工作時，兩套PLC系統同時投入運行，實現了絞車的“雙線制”控制與保護。為了確保兩套PLC系統能同步工作,在PLC1內對兩套PLC系統的位置信號和速度信號進行實時比較，一但偏差過大，就會立即報警。兩套PLC系

44、統主要是以通訊的方式進行數據交換2、應急方式:如果有一套PLC出現故障或其位置檢測元件出現故障，則可在“應急1”或“應急2”方式下，由單套PLC繼續工作。絞車在應急方式下工作時，應有的保護并沒有缺少，只是沒有了“雙線制”。但為了保證絞車運行的安全可靠性，將運行速度降為半速。如果兩套位置檢測元件出現故障，絞車只能以不超過0.5m/s的速度運行。3、雙路速度源：控制系統中的實際速度來自變頻器和軸編碼器兩個不同的速度源,參與控制和超速保護的實際速度取自兩者的最大值。4、位置控制:PLC自動產生以行程為自變量的速度給定v(s)，對等速段以后的速度給定實行v(t)與v(s)雙重給定，在兩者不一致時，以行

45、程給定v(s)為主。5、試驗方式:可以在靜態時對系統的一些關鍵故障進行模擬測試。6、半自動操作方式:與傳統意義上的半自動操作方式不同,是利用司機臺上的“速度選擇開關”來同時控制絞車的運行速度與工作閘的開閉,特別適用于斜井絞車的運行情況。(二) 、設備組成與說明： PLC控制系統主要由PLC控制箱(+DS),司機臺(+PA)和附件等組成。1、PLC控制箱(+DS) 主要由兩套PLC、供電電源、繼電器和接觸器、深度信號轉換板等組成。 PLC選用的是日本三菱公司的FX2N系列產品,PLC1(-A1)作為主控系,PLC2 (-A2)為監控系統。1),PLC系統 PLC1由基本單元-A10(128MT)

46、，模擬量輸入單元-A11(4AD)，模擬量輸出單 元-A12(4DA)組成；PLC2由基本單元-A20(64MT)，模擬量輸入單元-A21(4AD)，模擬輸出單元-A22(4DA)組成。(1)、PLC基本單元 主要由電源、CPU、鋰電池、RS485通訊、數字量輸入（其中:X0-X7為高速計數器輸入端）、數字量輸出(晶體管輸出)等部分組成。A, 電源：額定輸入電壓:AC100240V。電壓允許范圍:AC85264V。本系統輸入的電源電壓為AC110V。B, CPU單元：CPU是PLC的核心，含有編程接口等。絞車的控制程序儲存在CPU內部的RAM存儲器中，電源中斷后，可由鋰電池保持。PLC上有內置

47、的“RUN/STOP”開關，由人工進行操作。 CPU工作方式: 、“STOP”方式 不掃描程序 禁止輸出(信號狀態為“0”) 可對PLC 編程或修改程序。 、“RUN”方式 循環進行輸入刷新、執行程序和輸出刷新 面板LED指示燈主要有： 電源指示(POWER):亮時電源正常 運行指示(RUN) :亮時PLC運行正常 電池電壓指示(BATT.V) :亮時須在一個月內更換鋰電池 出錯指示(PROGE.E) :閃亮時可能程序有錯 I/O點狀態指示: 亮時有輸入或輸出信號C, 鋰電池:在PLC電源故障時，保存程序和程序中所有帶停電保持的軟元件的內容。D, RS485通訊:系統中兩套PLC通過RS485

48、通訊交換數據。PLC1為主站，由M800-M899，D490-D499發送數據；由M900-M999，D500-D509接收數據。PLC2為分站，由M800-M899，D490-D499接收數據；由M900-M999，D500-D509發送數據。E,數字量輸入 由現場過程來的數字量信號用24VDC電壓等級輸入。每個輸入均采用光電隔離。輸入信號狀態變化時，PLC上有對應的燈光指示。數字量輸入地址采用的是8進制數。PLC輸入端子號與程序中表示的輸入信號相同。X0-X7可作為高速計數器輸入端，能直接接收軸編碼器A，B兩相脈沖信號，并能根據A，B兩相的相位進行增減計數。F,數字量輸出 PLC執行完整個

49、程序后,可將運算結果通過輸出端子輸出。輸出信號狀態變化時, PLC上有對應的燈光指示。數字量輸出地址也采用的是8進制數。PLC輸出端子號與程序中表示的輸出信號相同。(2)、模擬量輸入單元 模擬量輸入單元將現場過程來的模擬量信號（電壓或電流信號）采集進來，轉化為PLC內部的數字量，來參與程序控制。對于4AD，外部輸入10V，對應PLC內部2000數字量。系統中主要模擬量輸入信號有：手動速度給定（8V對應額定速度）；變頻器速度（8V對應額定速度）；電機電流（10V對應變頻器最大電流）；液壓站油壓信號。在程序中看到的都是經過規格化的實際物理量。4AD輸入電壓超過15V時模塊就可能損壞。(3)、模擬量

50、輸出單元 PLC將運算結果（數字量）通過模擬量輸出單元轉化為模擬量信號（電壓或電流信號）。對于4DA，PLC內部2000數字量，對應外部10V輸出。系統中主要模擬量輸出信號有：變頻器速度給定（8V對應額定速度）；變頻器速度指示（0-10V）；電機電流指示（0-10V）；液壓站油壓指示（0-10V）。2),供電電源 +DS箱內的進線電源來自+VFD1箱,有AC110V和AC24V。AC110V電源直接供給 開關電源V1和V2（兩開關電源都具有過載和短路保護功能）。 V1 (AC110V/DC5V）給司機臺數字深度指示器提供5V電源； V2（AC110V/DC24V）通過各路斷路器分別給PLC1數

51、字量輸入輸出和模擬量輸入輸出模塊提供DC24V電源（M1+，M0）；給PLC2數字量輸入輸出和模擬量輸入輸出提供DC24V電源（M2+，M0）；給整個控制回路提供DC24V電源M+，M-）。AC110V電源還通過斷路器Q3供給PLC1基本單元；Q4供給PLC2基本單元。AC24V電源供給單相整流橋變成直流后，給蓄電池進行浮充，再經過二級管降壓后，可作為UPS電源給液壓站電磁閥提供DC24V電源。UPS電源可保證液壓系統在整個電源斷電后，仍能正常進行二級制動。3),繼電器、接觸器 PLC控制系統所選用的繼電器HH54P-FL，DC24V是一種合資產品。共有4對轉換接點，帶指示燈和過電壓吸收元件；

52、體積小、可靠性高；采用導軌安裝、易于更換。在控制系統中主要用作硬軟件信號轉換，邏輯閉鎖和保護等。接觸器選用的是西門子3TH系列直流操作交流接觸器，主要用在安全電路、液壓站控制、油泵控制等回路。4),深度信號轉換板由于PLC數字量輸出單元為漏型輸出,而數字深度指示器的輸入信號為正電平觸發,因而必須在兩者之間加深度信號轉換板進行電平轉換。實際上就是由三極管組成的倒向器。系統中共用了三塊即A101-A103。每塊上有16路倒向器。2、司機臺(+PA) 司機臺主要由主令手柄、制動手柄、轉換開關、按(旋)鈕、指示儀表、指示燈、數字深度指示器、信號顯示屏等組成。對礦用一般型和普通型系統還可配上位機。1),

53、主令手柄(-B1) 主令手柄是一個獨立的機構，是由手柄、高耐磨電位器、和轉換開關等組成。前后推動手柄時，可帶動電位器的中心頭滑動，按照一定的接線可連續的改變電阻值的大小，同時手柄帶動轉換開關旋轉，在不同位置可接通相應的接點。手動開車時手柄通過改變加在電位器上的電壓值，給出0-8V的電壓信號作為速度給定，還可給出“手柄零位”，“正向”，“反向”接點。2),制動手柄(-B2) 與主令手柄機構相同,但作為工作閘給定時所要求的轉換開關接點接通的位置不同。手動開車時手柄通過改變加在電位器上的電壓值，給出0-12V的電壓信號加在閘控板的輸入端，經閘控板放大后可對工作閘線圈提供相應的驅動信號。制動手柄在零位時，可給出“零位”接點。3),轉換開關 主要有:“制動油泵選擇”,“潤滑油泵選擇”,“過卷旁路”,“水平選擇”,“操作方式選擇”,“應急方式選擇”，“半自動速度給定”等轉換開關。4),按鈕、旋鈕 主要有:“報警解除”,“事故復位”,“急停”,“運人” 和制動油泵和潤滑油泵起停等按鈕；“檢修”