1、絞車調(diào)速電控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)分析
1.1主控制電路設(shè)計(jì)
絞車調(diào)速電控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)中主控制電路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常重要的部分，其中包括了很多不同的組成部分，可以分為感應(yīng)型電動(dòng)機(jī)、電路保護(hù)器、變頻器等等。其中主控制電路中的每個(gè)部分都是不可缺少的重要部分，而控制器的外部電路需要接受來(lái)自PLC的控制信號(hào)部分、聲光報(bào)警電路、制動(dòng)控制等幾種電路，不同電路之間的結(jié)合也要相互協(xié)調(diào)。
1.1.1系統(tǒng)變頻器容量理論計(jì)算
系統(tǒng)變頻器容量理論計(jì)算需要按照具體的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行，絞車在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)速度的控制是以實(shí)際操作需求為基本標(biāo)準(zhǔn)的，因此在進(jìn)行變頻器的容量設(shè)計(jì)時(shí)，就需要考慮到各種因素的影響。而系統(tǒng)變頻器容量理論的計(jì)算通常也有幾種不同的計(jì)算方法，一般情況下變頻器容量大小對(duì)于系統(tǒng)的影響會(huì)直觀的體現(xiàn)出來(lái)，并且通過(guò)不同的方式來(lái)進(jìn)行計(jì)算才能夠保證科學(xué)性。
變頻器的容量大小對(duì)系統(tǒng)的影響較為直接，有必要計(jì)算出系統(tǒng)所需變頻器的容量大小。以某煤礦上山絞車為例，目前采用的電控系統(tǒng)是交流繞線式電機(jī)串電阻調(diào)速系統(tǒng)。詳細(xì)的系統(tǒng)參數(shù)如下：絞車為重型機(jī)械公司制造的絞車控制提升機(jī)，絞車卷筒直徑為1.8m，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為790r/min，比速接近1：28;絞車的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所在該礦的西翼09采區(qū)上山處，該上山斜坡道長(zhǎng)度900m，坡度約為17°，電機(jī)功率455kW，供電電壓660V。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在原有的絞車系統(tǒng)上改造，從節(jié)約設(shè)計(jì)成本的角度出發(fā)，原有的繞線電機(jī)繼續(xù)利用。在變頻器容量選擇上取容量系數(shù)為1.4，根據(jù)相關(guān)理論計(jì)算得到變頻器容量最小值為455×1.3=590kW。SAP500G系列變頻器采用電流矢量控制技術(shù)，能夠輸出200%的額定轉(zhuǎn)矩，并具備內(nèi)置PLC程序控制運(yùn)行功能，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的相關(guān)操作和電路自保護(hù)的電氣功能，在礦井絞車電機(jī)的驅(qū)動(dòng)應(yīng)用十分廣泛。根據(jù)變頻器所需容量，查賽普變頻器手冊(cè):選擇賽普的SAP500G-450-T6-AA通用變頻器，其標(biāo)稱參數(shù)為：三相660V，450kW。
1.1.2聲、光報(bào)警電路設(shè)計(jì)
聲、光報(bào)警部分，由故障報(bào)警燈JD、故障報(bào)警鈴JL、報(bào)警自鎖繼電器BJ線圈及其常開(kāi)觸點(diǎn)和自鎖解除按鈕A6組成。由SAP500G變頻器內(nèi)部檢測(cè)電路及來(lái)自PLC的故障繼電器K3共同控制變頻器內(nèi)部故障繼電器輸出端子TC與TA的閉合與斷開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。
1.1.3外接制動(dòng)控制
外接制動(dòng)控制設(shè)計(jì)需要在聲、光報(bào)警電路設(shè)計(jì)之后進(jìn)行，其中設(shè)計(jì)的主要思路也要按照之前的內(nèi)容來(lái)加以承接和完善，并且保證設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性。外接制動(dòng)控制主要用于吸收變頻器中拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)時(shí)回饋至變頻器直流母線上的能量，以防止變頻器過(guò)壓保護(hù)停機(jī);另外，幫助電動(dòng)機(jī)快速制動(dòng)，以免大負(fù)載時(shí)蠕動(dòng)現(xiàn)象造成危險(xiǎn)后果。根據(jù)手冊(cè)選擇制動(dòng)單元型號(hào)：SAP5U-500-AA6。
1.2絞車PLC調(diào)速控制電路設(shè)計(jì)
對(duì)于絞車PLC調(diào)速控制電路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常重要的步驟，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞也決定著變頻技術(shù)在煤礦絞車電控系統(tǒng)中的應(yīng)用質(zhì)量，因此本文對(duì)于PLC控制電路的設(shè)計(jì)也進(jìn)行了針對(duì)性的論述。PLC控制部分電路是礦井絞車電控系統(tǒng)的核心，主要控制部分電路也可以參考相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。主要由可編程邏輯控制器、繼電電路、操作臺(tái)、電壓電流檢測(cè)、旋轉(zhuǎn)編碼器和各種輸入控制按鈕組成。
其功能是對(duì)絞車的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，控制絞車按照預(yù)定的力圖和速度圖，根據(jù)運(yùn)行方式對(duì)變頻器實(shí)現(xiàn)S形速度曲線給定控制，完成絞車的啟動(dòng)、減速、爬行、停車的自動(dòng)運(yùn)行，保障絞車的安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行?？紤]到煤礦井下的環(huán)境復(fù)雜多變，主控制器PLC選擇目前市場(chǎng)主流的S7-300系列的產(chǎn)品，S7-300由導(dǎo)軌、電源模塊、處理器模塊、信號(hào)接法收模塊和擴(kuò)展槽等等模塊組成，不同模塊的選擇和結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的各種控制需求。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，讓現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員，能夠快速準(zhǔn)確的選擇自己所需要的控制命令，編制出自己需要的控制代碼。絞車PLC控制電路通過(guò)控制電源的頻率輸出控制，從而實(shí)現(xiàn)絞車在提升時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)、加速、停止等絞車變頻調(diào)速動(dòng)作。
2、絞車調(diào)速電控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)PLC進(jìn)行編程，以實(shí)現(xiàn)不同工況下的頻率輸出控制，控制程序流程要以具體的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。當(dāng)系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，然后系統(tǒng)自檢，自檢通過(guò)后對(duì)開(kāi)機(jī)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，接收到啟動(dòng)信號(hào)后，進(jìn)行運(yùn)行方向判斷，系統(tǒng)開(kāi)始加速段運(yùn)行,到達(dá)工頻運(yùn)行點(diǎn)后轉(zhuǎn)入工頻運(yùn)行，到達(dá)減速點(diǎn)后減速運(yùn)行，當(dāng)?shù)竭_(dá)停車點(diǎn)時(shí)抱閘停車，等待下一個(gè)運(yùn)行指令的下達(dá)。運(yùn)行過(guò)程中如出現(xiàn)異常工作狀態(tài)，則進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)并報(bào)警。在絞車調(diào)速電控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中不僅要對(duì)PLC進(jìn)行編程，還要重視具體的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，其中系統(tǒng)自檢的方法要以實(shí)際的要求為基本前提，并且在絞車實(shí)際運(yùn)行時(shí)還要進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試，保證能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)使用要求后，才能夠?qū)υO(shè)計(jì)軟件的使用性能進(jìn)行確定。
3、結(jié)束語(yǔ)
變頻器應(yīng)用在煤礦絞車電機(jī)李的使用，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，大功率、小型化的相關(guān)器件的成功研發(fā)，前景將會(huì)十分的廣泛，現(xiàn)代化煤礦的建設(shè)也將有完善的變頻技術(shù)支撐。
