摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)提升機(jī)采用轉(zhuǎn)子串電阻的調(diào)速方式存在的問題，采用PLC與高壓變頻器相結(jié)合的控制方案對(duì)原有電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高了整個(gè)電控系統(tǒng)安全可靠性、控制精度及調(diào)速性能。 關(guān)鍵詞：PLC；變頻器；提升機(jī) 一、傳統(tǒng)礦井提升機(jī)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀和問題 　　礦井提升機(jī)是礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備。目前，我國(guó)絕大部分礦井提升機(jī)調(diào)速采用繞線型異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的交流調(diào)速系統(tǒng)（以TKD－A為代表），這些提升機(jī)都是20世紀(jì)60年代到70年代的產(chǎn)品，存在以下問題：系統(tǒng)功率因數(shù)低，啟動(dòng)電流及切換電流沖擊大，設(shè)備運(yùn)行不平穩(wěn)，易引起電氣及機(jī)械沖擊；控制線路復(fù)雜，工作穩(wěn)定性和可靠性差，缺乏故障診斷功能，排查故障困難；轉(zhuǎn)子回路串接金屬電阻，消耗電能造成能源浪費(fèi)，且發(fā)熱嚴(yán)重致使工作環(huán)境惡化；電機(jī)滑環(huán)接觸不良，易引起設(shè)備故障，維護(hù)工作量及費(fèi)用高；另外該系統(tǒng)的電氣控制部分均采用板式結(jié)構(gòu)，體積大、運(yùn)行噪聲高，且所有接線端柱裸露在外，對(duì)運(yùn)行安全造成極大的危害，因此，對(duì)該類型電控調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)是非常必要的。 二、提升機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)方案比較 　　目前，國(guó)內(nèi)礦用提升機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)兩種。 　　以晶閘管整流設(shè)備為基礎(chǔ)的直流調(diào)速系統(tǒng)的諧波污染嚴(yán)重，功率因數(shù)低，且目前大部分煤礦現(xiàn)有提升機(jī)配用的是交流異步電動(dòng)機(jī)。如采用直流調(diào)速系統(tǒng)，需將現(xiàn)有提升電機(jī)更換為直流電機(jī)，相應(yīng)增加改造成本，而直流電機(jī)較交流電機(jī)故障率高，維護(hù)工作量大且費(fèi)用高。因此，對(duì)電控調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)不建議采用直流調(diào)速系統(tǒng)。 　　以PLC＋高壓變頻器為核心的交流調(diào)速技術(shù)已比較成熟且在部分單位取得了較好的運(yùn)行效果，該裝置主要由高壓開關(guān)柜、移相變壓器、變頻功率單元柜及控制柜組成，可實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、牽引、電制動(dòng)等功能，完全滿足提升所需要的四象限運(yùn)行的負(fù)載調(diào)速需要。 　　下面以某公司JTDK-GBP交流提升機(jī)高壓變頻電控裝置為例，對(duì)此項(xiàng)技術(shù)做簡(jiǎn)單介紹。本裝置由JTDK-PC-ZKT主控臺(tái)和JTDK-GBP-H高壓變頻調(diào)速柜兩部分構(gòu)成。主控臺(tái)具有結(jié)構(gòu)緊湊、功能強(qiáng)大、保護(hù)完善、維修簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。該設(shè)備采用技術(shù)先進(jìn)、性能可靠的可編程序控制器作為核心控制器件，以及該公司自行研制的YTX-2型語音報(bào)警板、CL-2型電流檢測(cè)模塊、ZL－2型全數(shù)字主令控制器、JXZ-2型全數(shù)字機(jī)械閘和KD-03型可調(diào)閘模塊等多項(xiàng)高性能專利產(chǎn)品構(gòu)成。該主控臺(tái)可滿足礦井提升機(jī)的全部控制要求和保護(hù)功能。采用彩色液晶觸摸屏，豐富、靈活、直觀、形象地顯示提升機(jī)的各類運(yùn)行參數(shù)，專門為使用、維護(hù)人員設(shè)計(jì)的提升機(jī)系統(tǒng)關(guān)鍵控制點(diǎn)故障顯示，能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)排除故障提供直觀信息，方便了設(shè)備的日常維護(hù)。 　　JTDK-GBP-H高壓變頻調(diào)速柜由移相隔離變壓器柜、功率單元柜和控制柜三部分組成。設(shè)備采用了矢量控制、功率單元串聯(lián)疊波、有源逆變、能量回饋等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，形成了具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、低速運(yùn)行轉(zhuǎn)矩大的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)特性。能將6kV/l0kV高壓進(jìn)線直接加到變頻調(diào)速柜的移相變壓器原邊，通過變壓器移相后的二次繞組分別為各功率單元提供電源。這種供電方式有效地消除了由功率單元所引起的大部分諧波電流，確保設(shè)備滿足電網(wǎng)的運(yùn)行要求。各功率單元串聯(lián)疊波后，輸出高壓直接驅(qū)動(dòng)高壓電動(dòng)機(jī)，確保輸出電流波形為幾近完美的正弦波，有效地削弱了dv/dt對(duì)電動(dòng)機(jī)絕緣的影響。由于采用光纖作為控制信號(hào)的傳輸介質(zhì)，有效地改善了設(shè)備運(yùn)行的可靠性和抗干擾能力。 　　裝置的工作過程如下： JTDK-PC-ZKT主控臺(tái)接收開車信號(hào)后，同時(shí)推動(dòng)工作閘和主令控制器，提升機(jī)開始松閘，加速運(yùn)行。推動(dòng)工作閘后，松閘信號(hào)經(jīng)可編程控制器處理后使工作閘GZJ線圈接通，KT線圈得電，線圈通過的電流隨工作閘開啟的角度成比例增大，提升機(jī)順利松閘。主令控制器推離零位后，經(jīng)過可編程控制器的運(yùn)算發(fā)出4～20mA（與主令離開零位的角度成比例） 的控制信號(hào)作為高壓變頻器的輸入給定，高壓變頻器按主控臺(tái)發(fā)出的給定，按設(shè)定要求輸出對(duì)應(yīng)頻率和電壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)加速運(yùn)行。隨著高壓變頻器輸出頻率由0Hz至50Hz的升高，提升機(jī)按設(shè)定的運(yùn)行曲線加速進(jìn)入等速段，當(dāng)提升容器運(yùn)行至減速點(diǎn)時(shí)，主控臺(tái)通過給定信號(hào)控制變頻調(diào)速柜按規(guī)定要求減速運(yùn)行，此時(shí)變頻調(diào)速柜輸出頻率由50Hz按要求逐漸降為5Hz左右，提升機(jī)從等速階段進(jìn)入減速段運(yùn)行。當(dāng)速度降到設(shè)定的速度時(shí)，提升機(jī)進(jìn)入到低速段運(yùn)行，并保持該速度運(yùn)行。當(dāng)提升容器運(yùn)行到卸載位置時(shí)，主控臺(tái)檢測(cè)到容器到位信號(hào)后，工作閘回路斷電抱閘，控制變頻調(diào)速柜停止輸出，至此完成一次提升過程。 　　裝置按《煤礦安全規(guī)程》的要求設(shè)有深度指示失效、接近停車位置的限速、過卷、滑繩、反轉(zhuǎn)、失流、減速段限速、等速段限速、制動(dòng)油過壓、閘瓦磨損、松繩、速度監(jiān)視、制動(dòng)油超溫、潤(rùn)滑油超壓欠壓、煤位、變頻調(diào)速柜的輕重故障等保護(hù)功能。系統(tǒng)能根據(jù)故障發(fā)生時(shí)刻容器所在位置，控制提升機(jī)的信號(hào)、運(yùn)行方向、運(yùn)行速度，必要時(shí)實(shí)施緊急制動(dòng)或二級(jí)制動(dòng)，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。 　　國(guó)內(nèi)已有數(shù)十家煤礦使用了此套裝置，從運(yùn)行情況看，改造后的電控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電控系統(tǒng)相比具有如下特點(diǎn)：系統(tǒng)具有更完善的軟硬件保護(hù)環(huán)節(jié)；提升操作系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)繩、手動(dòng)、半自動(dòng)、全自動(dòng)運(yùn)行；除常規(guī)的保護(hù)外，還具有深度指示器斷軸（斷線） 保護(hù)、減速點(diǎn)后備保護(hù)、錯(cuò)向保護(hù)、給定方向記憶保護(hù)、二級(jí)制動(dòng)解除保護(hù)、減速段超速保護(hù)、自動(dòng)換向等功能；制動(dòng)電源裝置能實(shí)現(xiàn)腳踏制動(dòng)、速度及電流閉環(huán)及滿足各種載荷所需的制動(dòng)力矩；系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)提升機(jī)運(yùn)行全過程的自動(dòng)監(jiān)控，對(duì)提升機(jī)運(yùn)行過程中的參數(shù)及可能危及提升機(jī)正常運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并具有故障顯示、報(bào)警功能；具有和上位機(jī)通信的接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和數(shù)據(jù)采集功能；維護(hù)工作量比原系統(tǒng)減少了40%，耗電量減少了20%～30%，節(jié)能效果顯著。電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用靈活、編程方便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，大大提高了提升機(jī)的安全運(yùn)行，減少維護(hù)工作量，縮短了提升時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。 三、結(jié)束語 　　從目前各種不同的技術(shù)改造方案的對(duì)比來看，PLC＋高壓變頻器的交流調(diào)速技術(shù)方案是提升機(jī)電控系統(tǒng)改造的優(yōu)選方案。采用PLC＋高壓變頻器的交流調(diào)速技術(shù)的新型電控系統(tǒng)已較成功地應(yīng)用于礦井提升實(shí)踐，并取得了較好的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，克服了傳統(tǒng)電控系統(tǒng)的缺陷。 參考文獻(xiàn)： [1] 蔣宏民. PLC技術(shù)在我國(guó)礦井交流提升系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].冶金礦山設(shè)計(jì)與建設(shè)，1998，30 （4） ：18-29. [2] 譚波，李燕林，譚冠政. 變頻調(diào)速在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用[J].電器工業(yè)，2005 （4） : 52-53. [3] 郭月英. 采用PLC控制方式的礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)[J]. 科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005，15 （16） ：240-241.