变频绞车PLC控制系统用户手册

1、斜井防爆变频绞车 PLC 控制系统 用用 户户 手手 册册 唐山开诚电器有限责任公司 目目 录录 一、概述一、概述2 1.1 变频绞车 2 1.2 用途及适用范围 2 1.3 技术参数 3 1.4 型号规格 3 1.5 注意事项 3 二、系统组成二、系统组成 4 2.1 电控系统 4 2.2 变频调速系统 5 2.3 信号系统 6 三、三、PLCPLC 控制系统控制系统 8 3.1 主要特点 8 3.2 设备组成与说明 8 3.3 主要控制功能13 3.4 主要保护与闭锁功能19 四、设备安装四、设备安装22 4.1 开装检查22 4.2 安装前准备工作22 4,3 设备布置与接地22 4.4

2、 电缆敷设，接线23 4.5 附件安装24 五、操作与维护五、操作与维护 24 5.1 操作准备24 5.2 操作方式24 5.3 试验方式25 5.4 常见故障26 5.5 注意事项27 5.6 几种特殊情况28 附录 1: 用户参数表 30 本手册为通用用户手册本手册为通用用户手册, ,仅供参考仅供参考, ,如与用户设备不一致如与用户设备不一致, ,请谨慎使用请谨慎使用. .如有改动如有改动 恕不另行通知恕不另行通知. .如有问题请向厂家咨询如有问题请向厂家咨询, , 一、概一、概 述述 1.11.1 变频绞车变频绞车 煤矿井下斜井绞车，以前主要是以内齿轮绞车(机械拖动), 液压绞车(液压

3、拖 动)和交流异步电机转子串电阻调速绞车(电气拖动)等几种类型为主，但这些设备 在安全可靠性、调速、节能、操作、维护等方面都不同程度的存在缺陷。串电阻 调速绞车在电气防爆性能方面也很难满足要求。自从有了防爆变频绞车后，使斜 井绞车的装备水平发生了质的变化。目前变频绞车已成为市场的主导产品，其主 要特点如下： 1)、结构紧凑、体积小、移动方便、用于矿山井下可节省大量开拓费用。 2)、安全防爆,适用于煤矿井下等含有煤尘，瓦斯或其它易燃易爆气体的场所。 3)、变频绞车是以全数字变频调速为基础,以矢量控制技术为核心，使异步电 机的调速性能可以与直流电机相媲美。表现在低频转矩大、调速平滑、调速范围 广、

4、精度高、节能明显等。 4)、采用双 PLC 控制系统,使斜井绞车的控制性能和安全性能更加完善。 5)、操作简单、运行安全稳定、故障率低、基本免维护。 变频绞车控制系统是完成绞车按一定的控制要求，安全可靠运行的一种过程 控制系统。该系统主要包括绞车的提升控制；行程测量、控制与指示；故障检测、 报警与保护；安全电路及液压站工作制动与安全制动控制等。以 PLC 为控制核心 的绞车控制系统，极大地提高了控制系统本身的安全可靠性，使绞车控制性能和 保护性能更加完善；使控制系统的硬件组成和线路更加简化；操作和维护更加容 易。以下称为 PLCPLC 控制系统控制系统。 本系统采用的是日本三菱公司的 FX2N

5、系列可编程序逻辑控制器即 PLC，具有 可靠性高，使用寿命长，体积小，软件功能丰富，易使用等特点。 1 1. .2 2 用用途途及及适适用用范范围围 变频绞车电控系统，适用于交流异步电动机(绕线型或鼠笼型)驱动的单滚筒 或双滚筒缠绕式绞车。既可以与新安装的绞车配套使用，也适合于对老绞车电控 系统的技术改造。 变频绞车电控设备适用于以下场所： 1)、海拔高度不超过 1000 米,如超过这个海拔高度，元器件在功率、容量方 面应按海拔高度的增加，适当降容使用。 2)、周围环境温度不高于+40，不低于-20； 3)、相对湿度不超过 953； 4)、没有导电尘埃及对金属和绝缘有破坏作用的气体； 5)、在

6、无淋水、滴水、无剧烈振动和颠簸的地点使用； 6)、没有强磁场作用； 7)、防爆设备适用于煤矿井下等含有煤尘，瓦斯或其它易燃易爆气体的场所。 1 1. .3 3 技技术术参参数数 1)、电机型式及调速方式： 电机：交流异步电动机，推荐采用鼠笼电机； 单机最大容量：660V，355kW；1140V，500kW； 电机电压等级：380V，660V,1140V；电压波动范围: 10； 调速方式：交流异步电动机变频调速； 主回路：交-直-交电压型； 功率器件：IGBT 或 SKiiP。 2)、控制方式: PLC 双线制控制。 3)、适用范围： 井下暗斜井、暗立井；地面斜井、立井；单水平、多水平；单滚筒、

7、双 滚筒。 4)、产品类型: 防爆型；矿用一般型；普通型。 1 1. .4 4 型型号号规规格格 变频绞车电控设备的型谱： Z Z J J J J B B - - - - - - 1 1. .5 5 注注意意事事项项 1)、变频绞车电控设备主要由电力电子器件和半导体集成电路等组成，在运 输及安装过程中，严禁水泡雨淋,要尽量避免强烈的震动，尽量垂直运输。长期 不用时，应存放在清洁干燥的地方。储存与使用场所严禁有害气体和湿度超标， 防止电子元器件及有关设备受腐蚀损坏。 2)、防爆设备，在出厂前均已按要求装配调试合格，严禁用户改动装置壳体 结构和电气元件，以确保本产品的防爆性能和电气性能。 3)、严

8、禁对变频器进行耐压和绝缘测试。 4)、严禁对现场调试好的设备的电气参数和软件私自随意修改。 5)、严禁擅自改变设备使用电压等级，更换使用对象和使用功率。 6)、设备安装时,应严格按照厂方提供的图纸施工。严禁在强磁场附近安放 和使用。变变频频器器供供电电电电源源要要求求采采用用独独立立的的变变压压器器就就近近供供电电；供供电电回回路路馈馈电电开开关关， 应应尽尽量量采采用用电电控控厂厂家家所所推推荐荐的的开开关关；变变频频器器的的输输入入与与输输出出电电缆缆应应采采用用屏屏蔽蔽电电缆缆， 电电缆缆屏屏蔽蔽层层尽尽可可能能多多处处接接地地，并并且且不不允允许许与与通通讯讯线线，瓦瓦斯斯检检测测装装

9、置置和和检检测测线线及及 一一些些电电子子仪仪器器仪仪表表等等在在同同一一巷巷道道，同同一一地地方方相相邻邻。 7)、用户在安装和使用设备之前,必须详细阅读本手册，特别是对黑斜体字的 内容应更加留意。 二、系统组成二、系统组成 2.12.1 电控系统电控系统: : 变频绞车电控系统可简单地划分为：变频调速系统(由输入电抗器箱+VFD1、 变频器箱+VFD2 组成)；PLC 控制系统(由 PLC 控制箱+DS、司机台+PA 组成)；信号 系统(+LM)。绞车电控系统组成如图 1 所示。 图图 1 1 电控系统组成电控系统组成 变频调速系统变频调速系统是根据 PLC 控制系统发出的控制指令，通过对

10、绞车交流拖动电 动机的转矩和频率控制,来完成对绞车的启动、加速、稳速、减速、停止等运行 过程的控制。交流异步电动机采用了矢量控制技术后, 使异步电机的调速性能可 以与直流电机相媲美。表现在低频转矩大、调速平滑、调速范围广、精度高、节 能明显等。 PLCPLC 控制系统控制系统主要完成绞车从启动、加速、等速、减速、爬行到停车的整个 过程的逻辑控制；行程测量、控制与指示；故障检测、报警与保护；安全电路及 液压站工作制动与安全制动控制等。PLC 控制系统极大地提高了控制系统本身的 安全可靠性，使绞车控制性能和保护性能更加完善；使控制系统的硬件组成和线 路更加简化；操作和维护更加容易。PLC 控制系统

11、受信号系统的控制与闭锁。 信号系统信号系统是根据上下井口或各个中段的生产情况,在具备开车条件后，由各水 平信号工以打点的形式,通知司机按要求开车,同时与 PLC 控制系统之间有各种信 号闭锁,可避免因司机误操作造成安全故障。信号系统内部有严格的逻辑闭锁， 并有语音对讲和报警功能。 2.22.2 变频调速系统变频调速系统: :(详细说明参见“ZJT-30ZJT-30 型隔爆兼本安智能变频调速装置用户型隔爆兼本安智能变频调速装置用户 手册手册”) ZJT-30 型隔爆兼本安智能变频调速装置（四象限）是绞车专用的电气传动产 品，可实现绞车的调速、正反转、能量回馈制动等功能。其主要配置为输入电抗 器、

12、可控整流系统、电容滤波器、输出逆变系统。是由输入电抗器箱和变频器箱 组成。 2.2.12.2.1、输入电抗器箱、输入电抗器箱(+VFD1):(+VFD1):箱体内主要元器件及其功能如下: 1)、输入电抗器: 输入电抗器的电感量是按通入变频器额定电流时其阻抗压降为 电源相电压的 15%计算的。其主要功能为： * 作为储能元件，使电感上的电压与电源电压的相量和高于电源电压，从而可以提 高变频器直流母线电压，为能量回馈制动作好准备。 * 拟制由电源回路流入的浪涌电压和电流； * 衰减由变频器产生的或外电路流入的谐波电流； 2)、充电电阻:用来限制电容器的充电电流。 3)、旁路接触器:当直流母线电压上

13、升到一定值时, 自动旁路充电电阻。 4)、变频器控制回路变压器:800VA,660V(1140V)/380V,为变频器箱电源板提供三 相 380V 电源。 5)、PLC 控制回路变压器:1200VA,660V(1140V)/110V,24V,为 PLC 控制箱提供电源。 6)、熔断器 RU1、RU2:用来保护 PLC 控制回路变压器。 7)、制动油泵控制回路:由断路器 Q1,接触器 K1,热继电器 KH1,油泵选择接触器 K2、 K3 组成。为液压站制动油泵提供电源。 8)、制动油泵控制回路:由断路器 Q2,接触器 K4,热继电器 KH2,油泵选择接触器 K5、 K6 组成。为润滑站油泵提供电

14、源。 2.2.22.2.2、变频器箱、变频器箱(+VFD2):(+VFD2):变频器所采用的功率器件和控制板件均为进口产品, 其主要功能如下: 1)、可控整流器:由三组 SKiiP 模块组成三相全控桥。由 MSC2 控制板通过接口 板（PIB）对三相全控桥实行 PWM 控制，可实现能量在电源侧和直流侧的双向传 输，同时，系统可将电源侧的功率因数调整到任何希望的数值，且电源侧的电流 为近乎完美的正弦波。SKiiP 模块是一种集功率半导体器件，驱动电路，保护电 路等为一体的智能功率模块（即 IPM 模块） 。可控整流器的主要功能如下： * 能将电动机的发电制动能量回馈到电网，实现回馈制动； * 内

15、置的 PID 控制器动态调整输入电流，使直流母线电压稳定在设定值上， 不受电网电压的波动而变化； * 电源侧功率因数为 1； * 电源侧电流接近正弦波，谐波含量小于 5%； * 具有过压、欠压、短路、过流、过载、过温等保护。 2)、滤波电容器:主要作为直流回路滤波和储能用。 3)、逆变器: 由三组 SKiiP 模块组成三相全控桥。由 MSC3 控制板通过接口板 （PIB）对三相全控桥实行 PWM 控制，可实现能量在电机侧和直流侧的双向传输。 由于采用了矢量控制技术，使交流异步电动机的调速性能与直流电动机的几乎相 同。主要表现在以下方面： * 最大输出转矩可达到变频器额定输出转矩的 2 倍，并能

16、持续一分钟； * 低频运行时输出转距能达到 100%变频器额定输出转矩； * 调速平滑，调速范围广（1：10） ，精度高（0.5%） ； * 具有过压、欠压、短路、过流、过载、过温等保护。 2.32.3 信号系统信号系统: :(详细说明参见“信号系统使用说明书信号系统使用说明书”) 信号系统主要由车房显示箱，上井口信号箱和 PLC 控制箱，下井口信号箱， 语音报警装置及供电电源，直通电话，备用信号等组成。装在 P PL LC C 控控制制箱箱内的 三菱 FX2NPLC(主控 PLC)是通过 CC-LINK 通讯网络与装在各各水水平平信信号号箱箱内的三菱 A 系列 PLC(相当于远程 I/O 系

17、统)进行通讯来传输数据的。 2 2. .3 3. .1 1、信号系统信号系统组组成成说说明明 1 1) )、车车房房显显示示箱箱: :主要由显示屏，三菱 A 系列 PLC，扩音喇叭，打点（报警） 喇叭，送话器，继电器等组成。除了“急停”和“停车”信号外，其它信号都 是车房显示箱内 PLC 与上井口 PLC 通过通讯得到的。显显示示屏屏可以汉字的形式显 示“提升种类信号” ， “急停信号” ；还能以数字的形式显示“打点信号” ， “水平 选择信号” ， “前三次打点信号”等。由继继电电器器接点构成与控制系统的信号闭锁。 2 2) )、上上井井口口信信号号箱箱和和 P PL LC C 控控制制箱箱

18、: :两个箱子要求安放在一起使用,因为上井口 信号箱内的信号是直接进入 PLC 控制箱的。上上井井口口信信号号箱箱主要由显示屏，各信 号按钮，提升种类选择开关，扩音喇叭，打点（报警）喇叭等组成。 上上井井口口显显 示示屏屏具有双路数码显示功能,可以同时显示下井口“打点信号”和上井口“打点信 号” 。P PL LC C 控控制制箱箱主要由三菱 FX2NPLC，AC127V 供电电源回路等组成。 3 3) )、下下井井口口或或各各水水平平信信号号箱箱: : 主要由显示屏，三菱 A 系列 PLC,各信号按钮， 扩音喇叭，打点（报警）喇叭等组成。显显示示屏屏有一路数码管可显示“打点信号” 等。 2 2

19、. .3 3. .2 2、信号系统信号系统主主要要功功能能 1 1) )、闭闭锁锁功功能能: : * 与绞车控制系统进行闭锁：不发信号开不了车；开车方向与所发信号方向不一 致时开不了车； * 急停信号与绞车安全电路闭锁：信号系统急停按钮按下时，绞车立即进行安全制 动； * 信号与信号之间闭锁：当信号发出后，其它提升信号发不出（急停和停止除外） ， 只有所发信号清零后，方可发出其他提升信号； * 上下井口信号之间的闭锁：信号实行转发式，下井口不发信号，上井口不能发出 信号。 * 与其它设备闭锁。 2 2) )、显显示示功功能能: :(信号箱显示屏) * 提升种类汉字显示，即“人” （提人） 、

20、“物” （提物） 、 “检” （检修） 、及水平 显示（1 水平、2 水平等） ； * 急停信号汉字显示，即“急”和停车信号的显示“0” ； * 打点信号数码显示：“2”代表正常速度上提， “3”代表正常速度下放， “4” 代表慢速上提、 “5”代表慢速下放、 “0”代表停车（打点信号清零） ； * 提升勾数（提升次数）的数码显示，最大值“999” ； * 打点信号（信号 2、信号 3、信号 4、信号 5）连续三次循环记忆显示。 3 3) )、声声光光报报警警功功能能: : * 语言报警装置：当某水平发出提升信号后，全线语言报警装置开始报警， 发出 “信号发出，注意安全”的语言报警声，并有“信

21、号发出，注意安全” 的汉字显示，声音延时 5-7 秒停止，字符保留，待发出停车信号后消失。 * 提升信号发出后，伴有与打点信号数字相同并同步的打点音响声。如发 “2”时，自动伴有两声音响，发“3”时，自动伴有三声音响，以加强信号 的声光效果。 * 发出急停信号时，伴有特殊的急停报警音响，并延时 5-7 秒后，音响停止， “急”字保留，由车房清除后恢复。 4 4) )、呼呼叫叫与与通通话话功功能能: : * 呼叫装置：在上下井口信号箱上，设有呼叫信号钮，可进行打点音响（音 响次数）呼叫联络，只能作为上下井口信号工之间的联络，不对车房。 * 直通电话：在车房和上下井口信号箱上装有送话器和扩音喇叭,

22、可进行:车 房上井口下井口，全线通话。车房、上井口、下井口任一处拿起送 话器，按下按钮，即可进行通话联络，三处均有讲话声音，实现全线对讲功 能。 三三、P PL LC C 控控制制系系统统 3.13.1 主要特点主要特点 1)1)、双线制、双线制:PLC 控制系统主要由两套 PLC 系统组成。PLC1 作为主控系统， PLC2 作为监控系统。每套 PLC 系统都带有各自独立的位置检测元件（轴编码器） 。 正常工作时，两套 PLC 系统同时投入运行，实现了绞车的“双线制双线制”控制与保护。 为了确保两套 PLC 系统能同步工作,在 PLC1 内对两套 PLC 系统的位置信号和速度 信号进行实时比

23、较，一但偏差过大，就会立即报警。两套 PLC 系统主要是以通讯 的方式进行数据交换 2)2)、应急方式、应急方式:如果有一套 PLC 出现故障或其位置检测元件出现故障，则可在 “应急应急 1 1”或“应急应急 2 2”方式下，由单套 PLC 继续工作。绞车在应急方式应急方式下工作 时，应有的保护并没有缺少，只是没有了“双线制” 。但为了保证绞车运行的安 全可靠性，将运行速度降为半速。如果两套位置检测元件出现故障，绞车只能以 不超过 0.5m/s 的速度运行。 3)3)、双路速度源：、双路速度源：控制系统中的实际速度来自变频器和轴编码器两个不同的速 度源,参与控制和超速保护的实际速度取自两者的最

24、大值。 4)4)、位置控制、位置控制: :PLC 自动产生以行程为自变量的速度给定 v(s)，对等速段以后的 速度给定实行 v(t)与 v(s)双重给定，在两者不一致时，以行程给定 v(s)为主。 5)5)、试验方式、试验方式: :可以在静态时对系统的一些关键故障进行模拟测试。 6)6)、半自动操作方式、半自动操作方式: :与传统意义上的半自动操作方式不同,是利用司机台上的 “速度选择开关”来同时控制绞车的运行速度与工作闸的开闭,特别适用于斜井 绞车的运行情况。 3.23.2 设备组成与说明设备组成与说明 PLC 控制系统主要由 PLC 控制箱(+DS),司机台(+PA)和附件等组成。 3.2

25、.13.2.1、PLCPLC 控制箱控制箱(+DS)(+DS) 主要由两套 PLC、供电电源、继电器和接触器、深度信号转换板等组成。PLC 选用的是日本三菱公司的 FX2N系列产品,PLC1(-A1)作为主控系统,PLC2(-A2)作 为监控系统。 3.2.1.13.2.1.1、PLCPLC 系统系统 PLC1 由基本单元-A10(128MT)，模拟量输入单元-A11(4AD)，模拟量输出单元 -A12(4DA)组成；PLC2 由基本单元-A20(64MT)，模拟量输入单元-A21(4AD)，模拟 量输出单元-A22(4DA)组成。 1)1)、PLCPLC 基本单元基本单元 主要由电源、CPU

26、、锂电池、RS485 通讯、数字量输入（其中:X0-X7 为高速 计数器输入端） 、数字量输出(晶体管输出)等部分组成。 (1) 电源：额定输入电压:AC100240V。电压允许范围:AC85264V。本系 统输入的电源电压为 AC110V。 (2) CPU 单元：CPU 是 PLC 的核心，含有编程接口等。绞车的控制程序储存 在 CPU 内部的 RAM 存储器中，电源中断后，可由锂电池保持。PLC 上有内置的 “RUN/STOP”开关，由人工进行操作。 C CP PU U 工工作作方方式式: : 、 “STOP”方式 不扫描程序 禁止输出(信号状态为“0”) 可对 PLC 编程或修改程序。

27、、 “RUN”方式 循环进行输入刷新、执行程序和输出刷新 面面板板 L LE ED D 指指示示灯灯主主要要有有： 电源指示(POWER):亮时电源正常 运行指示(RUN) :亮时 PLC 运行正常 电池电压指示(BATT.V) :亮时须在一个月内更换锂电池 出错指示(PROGE.E) :闪亮时可能程序有错 I/O 点状态指示: 亮时有输入或输出信号 (3) 锂电池:在 PLC 电源故障时，保存程序和程序中所有带停电保持的软元 件的内容。 (4) RS485 通讯:系统中两套 PLC 通过 RS485 通讯交换数据。PLC1 为主站， 由 M800-M899，D490-D499 发送数据；由

28、M900-M999，D500-D509 接收数据。 PLC2 为分站，由 M800-M899，D490-D499 接收数据；由 M900-M999，D500-D509 发送数据。 (5) 数字量输入 由现场过程来的数字量信号用 24VDC 电压等级输入。每个输入均采用光电 隔离。输入信号状态变化时，PLC 上有对应的灯光指示。数字量输入地址采用的 是 8 进制数。PLC 输入端子号与程序中表示的输入信号相同。X0-X7 可作为高速 计数器输入端，能直接接收轴编码器 A，B 两相脉冲信号，并能根据 A，B 两相 的相位进行增减计数。 (6) 数字量输出 PLC 执行完整个程序后,可将运算结果通过

29、输出端子输出。输出信号状态变 化时, PLC 上有对应的灯光指示。数字量输出地址也采用的是 8 进制数。PLC 输 出端子号与程序中表示的输出信号相同。 2)2)、模拟量输入单元、模拟量输入单元 模拟量输入单元将现场过程来的模拟量信号（电压或电流信号）采集进来， 转化为 PLC 内部的数字量，来参与程序控制。对于 4AD，外部输入 10V，对应 PLC 内部 2000 数字量。系统中主要模拟量输入信号有：手动速度给定（ 8V 对应 额定速度） ；变频器速度（8V 对应额定速度） ；电机电流（10V 对应变频器最大 电流） ；液压站油压信号。在程序中看到的都是经过规格化的实际物理量。 4AD 输

30、入电压超过15V 时模块就可能损坏。 3)3)、模拟量输出单元、模拟量输出单元 PLC 将运算结果（数字量）通过模拟量输出单元转化为模拟量信号（电压或 电流信号） 。对于 4DA，PLC 内部 2000 数字量，对应外部 10V 输出。系统中主要 模拟量输出信号有：变频器速度给定（8V 对应额定速度） ；变频器速度指示 （0-10V） ；电机电流指示（0-10V） ；液压站油压指示（0-10V） 。 3.2.1.2、供电电源、供电电源 +DS 箱内的进线电源来自+VFD1 箱,有 AC110V 和 AC24V。AC110VAC110V 电源电源直接供 给开关电源 V1 和 V2（两开关电源都具

31、有过载和短路保护功能） 。 V1（AC110V/DC5V）给司机台数字深度指示器提供 5V 电源；V2（AC110V/DC24V） 通过各路转换开关分别给 PLC1 数字量输入输出和模拟量输入输出提供 DC24V 电 源（M1+，M0） ；给 PLC2 数字量输入输出和模拟量输入输出提供 DC24V 电源 （M2+，M0） ；给整个控制回路提供 DC24V 电源（M+，M-） 。AC110V 电源还通过断 路器 Q3 供给 PLC1 基本单元；Q4 供给 PLC2 基本单元。 AC24VAC24V 电源电源供给单相整流桥变成直流后，给蓄电池进行浮充，再经过二级管 降压后，可作为 UPS 电源给

32、液压站电磁阀提供 DC24V 电源。UPS 电源可保证液压系 统在整个电源断电后，仍能正常进行二级制动。 3.2.1.33.2.1.3、继电器、接触器、继电器、接触器 PLC 控制系统所选用的继电器继电器 HH54P-FL，DC24V 是一种合资产品。共有 4 对 转换接点，带指示灯和过电压吸收元件；体积小、可靠性高；采用导轨安装、易 于更换。在控制系统中主要用作硬软件信号转换，逻辑闭锁和保护等。接触器接触器选 用的是西门子 3TH 系列直流操作交流接触器，主要用在安全电路、液压站控制、 油泵控制等回路。 3.2.1.43.2.1.4、深度信号转换板、深度信号转换板 由于 PLC 数字量输出单

33、元为漏型输出,而数字深度指示器的输入信号为正电 平触发,因而必须在两者之间加深度信号转换板深度信号转换板进行电平转换。实际上就是由三极 管组成的倒向器。系统中共用了三块即 A101-A103。每块上有 16 路倒向器。 3.2.23.2.2、司机台、司机台(+PA)(+PA) 司机台主要由主令手柄、制动手柄、转换开关、按(旋)钮、指示仪表、指示 灯、数字深度指示器、信号显示屏等组成。对矿用一般型和普通型系统还可配上 位机。 3.2.2.13.2.2.1、主令手柄、主令手柄(-B1)(-B1) 主令手柄是一个独立的机构，是由手柄、高耐磨电位器、和转换开关等组成。 前后推动手柄时，可带动电位器的中

34、心头滑动，按照一定的接线可连续的改变电 阻值的大小，同时手柄带动转换开关旋转，在不同位置可接通相应的接点。手动 开车时手柄通过改变加在电位器上的电压值，给出 0-8V 的电压信号作为速度给 定，还可给出“手柄零位” ， “正向” ， “反向”接点。 3.2.2.23.2.2.2、制动手柄、制动手柄(-B2)(-B2) 与主令手柄机构相同,但作为工作闸给定时所要求的转换开关接点接通的位 置不同。手动开车时手柄通过改变加在电位器上的电压值，给出 0-12V 的电压信 号加在闸控板的输入端，经闸控板放大后可对工作闸线圈提供相应的驱动信号。 制动手柄在零位时，可给出“零位”接点。 3.2.2.33.2

35、.2.3、转换开关、转换开关 主要有:“制动油泵选择”,“润滑油泵选择”,“过卷旁路”,“水平选择”, “操作方式选择”,“应急方式选择” ， “半自动速度给定”等转换开关。 3.2.2.43.2.2.4、按钮、旋钮、按钮、旋钮 主要有:“报警解除”,“事故复位”,“急停”,“运人” 和制动油泵和润 滑油泵起停等按钮；“检修”和各种试验用旋钮。 3.2.2.53.2.2.5、指示仪表、指示仪表 有:“电源电压指示”,“电流指示”,“速度指示”,“工作闸电流指示”, “油压指示”,“电机温度指示” 。 3.2.2.63.2.2.6、指示灯、指示灯 有 24 个故障指示灯和 24 个状态指示灯。

36、3.2.2.73.2.2.7、数字深度指示器、数字深度指示器 可以对容器的位置进行数码管精指示和发光二级管粗指示。通常以主容器在 上井口的停车位置作为系统的基准点(矸石山绞车是以装载站为基准点)，对应数 字深度指示器一边的精指示值为 0m，粗指示在最上端。主容器在基准点以下时精 指示值变为负值，以上时变为正值。精指示值的指示范围为：1999.99m。数字 深度指示器的驱动信号是由 PLC 高速计数器采集轴编码器的脉冲信号，并在 PLC 内转换为位置信号，经 PLC 输出端输出的。精指示值的增加与减少是由编码器输 出的 A，B 两相的相位决定的。 3.2.2.83.2.2.8、信号显示屏、信号显

37、示屏 主要显示打点信号打点信号，如“2”：快上、 “3”：快下、 “4”：慢上、 “5”：慢 下。提升种类信号提升种类信号，如“提物” 、 “提人” 、 “检修” 。 3.2.2.93.2.2.9、上位机、上位机 由上位机组成的监视系统，能以内容丰富、画面鲜明生动的动态形式，实时 反映绞车的各种运行状态；能自动生成速度和电流的实时趋势曲线；能逼真的模 仿提升容器在轨道上的运行情况；硬软件安全电路，真实的反映了所发生的故障 及故障发生的原因、日期和时间。上位机监视系统是通过与 PLC 控制系统通讯 获得数据的。 3 3. .2 2. .3 3、附附件件: : 主要有轴编码器,巷道及机械式深度指示

38、器开关等。 3.2.3.13.2.3.1、轴编码器、轴编码器 轴编码器是 PLC 控制系统中最关健的位置传感器。轴编码器的可靠性直接关 系到 PLC 控制系统的安全可靠性。 1)1)、轴编码器选型、轴编码器选型: :不同厂家的轴编码器其电气性能存在一定的差别。从使用 的角度来衡量轴编码器的电气性能主要有以下几点： * 抗干扰能力:在复杂的电气环境中,如在有变频器工作的现场，其输出的 脉冲信号的相位和脉冲数都应正常等。 * 精度:在高速旋转过程中,用示波器看到的脉冲波形应清晰整齐,上升沿和 下降沿陡度好,并不出现多脉冲或少脉冲现象。 * 灵敏度:在转速急速上升或下降时,轴编码器输出脉冲要能及时跟

39、随变化。 按照以上要求，并经过现场使用比较，选用欧姆龙的轴编码器，能够满足对 变频绞车的使用要求。 2)2)、轴编码器每转脉冲数的确定、轴编码器每转脉冲数的确定: :轴编码器的脉冲数不宜过高或过低。过高后， 除了产生大量的运算数据，占用 PLC 的程序执行时间外，还会因轴编码器本身 的安装误差和机械传动系统中存在的间隙所造成的累计误差就会增高。另外， 轴编码器的每转脉冲数太高，其本身的抗干扰能力也会下降。当然，如果所选 的脉冲数太低，则电控系统的控制精度也就降低了。通常按照 1 个脉冲对应 0.5cm1cm 选择。 3)3)、轴编码器的安装位置及安装、轴编码器的安装位置及安装: : (1),安

40、装位置:理想的安装位置是滚筒轴端一个，电机轴端一个。但实际上 由于所用机械设备不同，可能存在的安装位置有：滚筒轴端,电机轴端,减速器 高速轴端、低速轴端,机械式深度指示器轴端等。不管装在哪个位置，对于现有 规格的轴编码器，能基本满足 1 个脉冲对应 0.5cm1cm 即可。现有规格： 800P/R；100P/R；30P/R。一般情况下:800P/R 可装在滚筒轴端或减速器低速轴 端;100P/R 可装在机械式深度指示器轴端;30P/R 可装在电机轴端或减速器高速 轴端 (2),安装:轴编码器如果安装不同心，不仅容易损坏,而且给 PLC 的脉冲信 号也可能不准确。绞车上所用的轴编码器大部分都是在

41、现场进行安装的，因而 安装的同心度很难保证,所以必须采用软连接。比较理想的软连接是用软的电缆 胶皮连接，但轴编码器轴端与连接轴轴端必须绑扎结实，否则容易打滑,造成计 数误差。电缆胶皮时间长了易老化，应注意及时更换。 (3),轴编码器接线: 轴编码器的连接电缆,应采用屏蔽电缆,且电缆两端屏 蔽层都应该可靠接地。电缆线不允须与主回路电缆一同走线，若能单独穿钢管 走线，可靠性更高。对于欧姆龙的轴编码器,其接线为，棕色：电源正；蓝色： 电源负；黑色：A 相；白色：B 相；橘红色：Z 相（不用接） ；屏蔽线。轴编码器 送电前，应检查其电源线是否正确。 3.2.3.23.2.3.2、巷道及机械式深度指示器

42、开关、巷道及机械式深度指示器开关 1)1)、巷道开关、巷道开关: : 控制系统中所选用的巷道开关是一种防爆型电感式接近开关（德国图尔克 公司生产）,它由电感式接近开关和与开关相配套的隔离开关放大器两部分组成。 接近开关被平装在巷道轨道的内侧，当矿车的车轮经过它时开关导通，经过连 线将信号传到被装在+DS 箱内的开关放大器，放大器就会输出相应的接点信号。 接近开关在轨道内的安装非常关健，开关一般被平装在轨道的内侧，从轨道 正面向下看，轨道的侧面正好与开关的一个侧面在同一垂直面上，同时还要保证 开关的平面与矿车车轮的最外沿之间的距离在 5mm10mm 之间。 一个开关放大器可带两路接近开关，输出两

43、路“NO”或“NC”接点信号。放 大器上有三个拨码开关，1，2 可选择两路输出的接点信号是“NO” 还是“NC” 。 3 可选择一路开关导通时，放大器输出一路还是两路信号。通常将 1，2 拨到 “NC”一边，3 拨到“1：1”一边。当接近开关导通后，放大器上相应的指示灯 点亮，同时相应的输出接点导通。 如果连接开关的两条线接反或断线，或者开关接触或接近了其它金属体，则 放大器上的指示灯就会一直点亮，接点信号就会一直输出。本系统中的接近开关 主要用作上同步和上停车，如果出现上述现象，就会造成控制系统位置信号紊乱。 2)2)、机械式深度指示器开关、机械式深度指示器开关 装在机械式深度指示器上的开关

44、主要有上下过卷和上下减速开关。这些开关 主要用作硬件后备保护。过卷位置和减速位置应与 PLC 内软件设制的位置基本一 致。 3.33.3 主要控制功能主要控制功能 控制系统的控制功能主要由 PLC 软件完成的。 3.3.13.3.1、逻辑控制、逻辑控制: : 3.3.1.13.3.1.1、方向选择、方向选择 提升方向的选择以主容器运行方向为准，主容器向上运行为正向，向下运 行为反向。双滚筒绞车一般是以固定滚筒所挂的容器作为主容器。 方向选择分 以下几种情况： 1)1)、信号带方向闭锁的单水平提升、信号带方向闭锁的单水平提升:提升方向完全由“打点信号”的方向决定。 且开车方向受“打点信号”方向闭

45、锁。 2 2) )、信号不带方向闭锁的单水平提升信号不带方向闭锁的单水平提升:当采用临时信号,只能给出声光信号而 没有接点信号时, 提升方向只能由司机按照临时信号所要求的方向开车。 3)3)、信号带方向闭锁的多水平提升、信号带方向闭锁的多水平提升: : 提升方向由“水平选择方向”与“打点 信号”的方向决定。两者不一致时，取决于“水平选择方向” 。所谓“水平选择 方向”是指系统所选择的水平在提升容器所在区域（上下减速点之间）以上时， 选择正向；以下时，选择反向。 4)4)、有上下停车点的单水平提升、有上下停车点的单水平提升:容器停在上停车位置时自动选择反向,停在 下停车位置时自动选择正向。这种方

46、式常用在立井提升中。 在 PLC 程序中正向选择继电器为 M74，反向选择继电器为 M75；正向记忆继 电器为 M514（反向运行时解除） ，反向记忆继电器为 M515（正向运行时解除） 。 3.3.1.23.3.1.2、速度选择、速度选择 根据提升种类不同和多水平提升中各运输区段距离不同，所选择的最高运行 速度也不同。本系统中的速度种类有以下几种： 1)1)、全速、全速: :一般为运物速度。程序中由 M151 选择。 2)2)、半速、半速: : 一般为运人方式和应急方式下的速度。程序中由 M152 选择。 3)3)、检修速度、检修速度: :为检修方式下的速度 0.3-1m/s。程序中由 M1

47、55 选择。 4)4)、爬行速度、爬行速度: :爬行段的速度 0.5m/s。程序中由 M160 选择。 5)5)、小于爬行速度、小于爬行速度: : 检修方式下的最低速度 0.3m/s。程序中由 M161 选择。 在程序中将速度分为两种即高速和低速。全速全速属于高速, 半速半速和检修速度检修速度属 于低速。由继电器 M213 区分，M213“OFF”时选择高速；“ON”时选择低速。 在多水平提升中，有些运输区段的距离较短，不能加速到全速，那么可在半半 速速或检修速度检修速度中选择一个速度作为这一段的最高运行速度。这种情况被综合在 M650 继电器中。还有一种情况就是矿车在选定水平进出偏口时，速度

48、不能太高， 通常选为爬行速度 0.5m/s，这种情况由 M512 继电器来反映。 3.3.1.33.3.1.3、水平选择、水平选择 在多水平提升中，根据信号系统显示的水平信号，在司机台上可以进行水平 选择。水平选定后，控制系统会自动建立运行方向，自动选择运行速度，运行到 所选水平后会自动减速和停车。本系统可提供七路水平选择信号。M57：1 水平 (上井口） ；M58：2 水平；M59：3 水平；M60：4 水平；M61：5 水平；M62：6 水平； M63：7 水平（下井口） 。 3.3.1.43.3.1.4、正反向开车、正反向开车 1)1)、开开车车准准备备 程序中开车准备继电器为 M120

49、，其线圈回路中综合了所有与开车有关的信 号, 当这些信号均正常后，M120“ON”给出开车准备就绪信号，该信号作为开 车条件包含以下信号： (1)、PLC1 紧停(M96):正常时“OFF” 、有紧停故障 “ON” 时不能开车 (2)、一次开车故障(M109): 正常时“ON” 、有故障 “OFF” 时不能开车 (3)、运行记忆(T38):开车前“OFF”,有运行指令后延时 3 秒“ON” (4)、手柄零位记忆(M126): 开车前“ON”,两手柄离开零位后延时 3 秒 “OFF” (5)、复位方式(X24):“ON”时不能开车 (6)、试验方式(X70): “ON”时不能开车 (7)、应急

50、1(M21): “ON”时不能开车 (8)、闸检修信号(M8): “ON”时不能开车 2)2)、运行准备好、运行准备好 开车准备继电器 M120“ON”时,若信号系统给了“允许开车” 信号,则“运 行准备好”指示灯闪亮,此时就可以开车了。 3)3)、开车、开车 在手动方式下同时操作主令手柄和制动手柄就可以进行正反向开车，制动手 柄要完全推到松闸位置，主令手柄用来控制速度大小。在半自动方式下通过操作 “速度选择开关” 进行正反向开车，速度高低由“速度选择开关”选择，工作 闸自动打开。有运行指令后，延时 0-0.5S 打开工作闸，让电机先建立力矩，防 止倒转。M132 为正向开车指令，M135 为

51、反向开车指令，M136 为开车指令。 开车过程是由 PLC 控制变频器来完成的。对于 ZJT-30 四象限变频器，当硬 件安全电路吸合后，其整流侧投入运行。逆变侧 “使能”端由 M136 输出控制， “正向” 端由 M132 输出控制， “反向” 端由 M135 输出控制，同时由 PLC 输出 0-8V 电压信号作为变频器频率给定，8V 对应电机额定频率或额定速度，连续改 变电压可以连续调节速度。加、减速度的大小是在变频器内由参数设置的。 变频器给 PLC 返回的信号有：“故障” ， “运行” ， “电机电流” ， “电机频率” 。 3.3.1.53.3.1.5、减速、减速 程序中减速继电器为

52、 M150，带有置位线圈和复位线圈。置位线圈由“允许手 动开车”信号 M114 或“允许半自动开车” 信号 M117 驱动。在复位线圈断开时 置位线圈一带电，M150“ON” ；复位线圈由正向减速继电器 M148 和反向减速继电 器 M149 驱动，另外在出现“紧停故障” 、 “电气制动故障” 、或信号系统发出停车 信号时都能使复位线圈带电。复位线圈一带电，M150“OFF” 。 M150 在开车前当 M114 或 M117 吸合时“ON” ，绞车可以高速运行；到达减速 位置当 M148 或 M149“OFF”时，绞车减速运行。对正反向减速继电器说明如下： 1)1)、正向减速继电器、正向减速继

53、电器 M148:M148: M148 在减速点之前“ON”, 之后“OFF” 。其线圈回路综合如下信号： (1)、硬件上减速 M141:当外部减速开关动作时“OFF” (2)、中间水平上减速点 M143:当容器到达所选水平的上减速位置时 “OFF” (3)、PLC1 上终端减速点 M144: 当容器到达上终端减速位置时“OFF” (4)、PLC2 上终端减速点 M216: 当容器到达上终端减速位置时“OFF” (5)、正向记忆继电器 M514:选正向时“ON” 、反向时“OFF” 2)2)、反向减速继电器、反向减速继电器 M149M149： M149 在减速点之前“ON”, 之后“OFF” 。

54、其线圈回路综合如下信号： (1)、硬件上减速 M142:当外部减速开关动作时“OFF” (2)、中间水平上减速点 M145:当容器到达所选水平的上减速位置时 “OFF” (3)、PLC1 上终端减速点 M146: 当容器到达上终端减速位置时“OFF” (4)、PLC2 上终端减速点 M217: 当容器到达上终端减速位置时“OFF” (5)、反向记忆继电器 M515:选反向时“ON” 、正向时“OFF” 在 M148 中的所有减速点都在有正向选择信号 M74 时“ON” ；在 M149 中的所 有减速点都在有反向选择信号 M75 时“ON” ；在选择低速时即 M213“ON”时，硬 件减速点 M

55、141、M142 被旁路；在“检修” 、 “应急” 、 “运人”等方式下 M72“ON” 时,中间水平减速点 M143、M145 被旁路；在“检修” 、 “应急”方式下 M52“ON” 时,PLC2 减速点 M216、M217 被旁路。 PLC1 上下终端减速点 M144、M146 和 PLC2 上下终端减速点 M216、M217 中都 综合了高速、低速减速点和运人、运物减速点。 3.3.1.63.3.1.6、停车、停车 矿车或人车经减速后到达停车位置时,都能自动停车。 矿车停车是靠装在轨道上的电感式接近开关或装在机械式深度指示器上的接 近开关来完成的。开关动作后，触发程序中的停车回路，使停车

56、信号动作。M139 为上停车信号，M169 为下停车信号。两停车信号动作后在 0-100cm 范围内都有效。 人车停车完全是由软件来完成的。M265 为上停车信号，M268 为下停车信号。 两停车信号动作范围也为 0-100cm。 多水平提升时各中段停车也完全由软件来完成。M37：2 水平停车信号； M40：3 水平停车信号；M43：4 水平停车信号；M46：5 水平停车信号；M78：6 水 平停车信号。动作范围也都为 0-100cm。 所有的停车信号被综合在 M93 中，由 M93 触发停车继电器 M127，M127“ON” 后可保持 2 秒，确保可靠停车。 3.3.23.3.2、位置控制、

57、位置控制: 容器在轨道上运行时,需要在不同的位置有不同的速度，对实际行程也有限 制,不能发生过卷或过放现象，这些都离不开位置控制。 3.3.2.13.3.2.1、位置测量、位置测量 提升容器的位置信号是由 PLC 高速计数器接收安装在绞车机械轴上的轴编码 器的脉冲信号，并在 PLC 内将累加的脉冲数按照一定的关系换算成位置信号。这 个过程涉及以下几个方面的内容。 1)、PLC 高速计数器： X0-X7 是 FX2NPLC 高速计数器的 8 路输入端,本系统采用 X0、X1 两路输 入端来接收编码器 A、B 两相脉冲信号，并选择高速计数器 C251 来储存脉冲 数。 2)、轴编码器:也叫旋转编码

58、器或光电编码器 本系统选用的是欧姆龙系列增量式轴编码器，具有抗干扰能力强、精度 和灵敏度高等特点。轴编码器需要输入一路 DC24V 电源,并输出 A、B 两相脉 冲信号。A、B 两相脉冲的相位决定了计数方向。在 PLC 中反映 C251 计数 方向的信号为 M8251，M8251“OFF”时为增计数， “ON”时为减计数，由此 可以确定绞车的实际运行方向。 3)、安装位置: 轴编码器的安装位置及安装前面都已经讲过，这里要强调的是如果轴编 码器安装处的速比不知道，则一定要准确测量滚筒转一圈时编码器实际输出 的脉冲数，这样才能准确算出位置信号。 4)、脉冲-位置换算: 由公式：C251*D/P 可

59、算出脉冲数所对应的行程值（单位：cm） 。程序 中用 D127D126 表示。式中：D：滚筒直经，P：滚筒转一圈时编码器实际输 出的脉冲数。 根据一定时间内测得的行程差值 S 与该段时间 T 之比 ST 就 可算出编码器所产生的速度信号。程序中用 D162 表示。 3.3.2.23.3.2.2、位置同步校正、位置同步校正 由于钢丝绳存在拉长现象，时间一长就会造成提升容器位置偏差，但通过对 PLC 中高速计数器的计数值进行校正，就可以消除这种位置误差。通常由装在轨 道上的电感式接近开关或装在机械式深度指示器上的接近开关来完成。 所谓同步校正，就是在开关动作时，将开关所在位置所对应的脉冲数同步装 入高速计数器 C251 中，并在此基础上继续计数。 同步开关的安装位置通常设置在减速点之前，保证容器能可