吨移动筛分机电气系统要点.docx
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吨移动筛分机电气系统要点
2000移动筛分机电气系统
GP-4000是一种实际应用越来越广泛的人机界面（HMI），S7-300可编程控制器（PLC-315-2DP）与该触摸屏（HMI）通过总线连接，驾驶员可以通过该触摸屏了解筛分机的运行状况和发生的所有故障，驾驶员可通过触摸屏向PLC发出指令，实现各种现场作业，驾驶员也可以通过触摸屏幕自动（或半自动）控制2000t筛分机进行单向自动堆料作业。
（一）触摸屏的界面设计
本系统的触摸屏的设计应有：
A：
开机界面
B：
故障显示面
C：
主界面
C1：
左右俯仰机构界面C2：
左右伸缩机构界面C3:
左右臂架输送机界面C4:
筛分机界面C5：
筛下，转接1、2输送机界面C6:
大车运行界面；各个界面可以手动切换；
D:
单向自动筛分堆料作业界面
（相应机构故障显示内容见GM-2KSF.E23/01-C1~C30plc原理图）
（二），需要声光显示和记录的情况
1，各终点限位开关动作时声光显示，前5次动作时间记录和次数累计；
2，各温度和烟雾感应点动作时声光显示，前5次动作时间记录和次数累计；
3，各电动机过流动作时声光显示，前5次动作时间记录和次数累计；
4，各变频器过流动作时声光显示，前5次动作时间记录和次数累计；
5，电源断错相时声光显示，前5次发生时间记录和次数累计；
6，前5次急停按钮按动时间次数累计；
7，总电源启动累计次数；
8，各机构电动机启动累计次数；
9，各机构变频器故障复位累计次数；
10，其他可以记录的机械动作累计次数。
（四），触摸屏编程
触摸屏程序完成操作人员同PLC之间的对话，主要是各个操作界面之间的相互切换和每个操作界面各个按键动作与所对应的PLC程序内部寄存器的通信。
本系统应用正版西门子编程软件对2000吨移动筛分机的电气控制系统进行人机界面的编程。
触摸屏除了上述界面外，还应编制自动作业界面，
主界面为主要操作界面，剩余8个界面通过每个界面上的“返回”按钮返回到上一级界面（即主界面）。
利用主界面及下属的8个具体动作控制界面，操作人员可以方便的控制移动筛分机电气系统，实现各种现场作业。
分界面：
分界面是一种友好的具体动作控制操作界面，操作者不仅能够通过它控制移动筛分机的各种动作，并且能够通过反馈信号监控现场的各种操作，能够快速的确定设备的运行情况，判断出现故障的位置，缩小保养和维修的成本。
例如：
筛分机的左右臂架俯仰机构，最大上仰角度为+15度，最低下俯角度为-8度，臂架上仰时，到+14度时减速，到+15度时停止，臂架下俯时，到-7度时减速，到-8度时停止；该界面含有12个限位指示灯：
左、右上仰减速限位，左、右上仰停止限位，左、右上仰极限限位，左、右下俯减速限位，左、右下俯停止限位，左、右下俯极限限位，左、右臂架俯仰时触及这些限位开关，便有信号通过总线输入到PLC，触摸屏上相应的“限位指示灯”又通过总线获取PLC发出的信号，相应的限位指示灯会亮，减速限位指示灯为黄色，亮时发出预警低频声响，停止和极限限位指示灯为红色，亮时发出预警高频声响。
…………
触摸屏和PLC能否实现正常的通信是整个控制系统能否成功的关键，对各项参数必须正确设定。
触摸屏与PLC通信连接，并可以双向交流信息及显示不同的操作界面，编辑界面前必须先定义触摸屏系统用控制暂存区和状态应答暂存区，这些区对应于PLC的暂存器位址。
（编制，赵国庆2012.12.12）
附件：
电气设计说明书
根据“移动筛分机技术协议”的要求，我们进行了2000吨移动筛分机电气系统的设计。
本机的基本参数如下：
一，2000吨移动筛分机电源部分及负荷计算
1.负荷计算
1）整机装机容量见表：
序号
机构名称
电机数量
P（KW）
S（KVA）
I（A）
备注
1.
左臂皮带电机
75kwx1
75
88.2
150
变频
2.
左臂制动器电机
0.4kwx1
0.4
0.47
0.8
3.
左臂电机风扇
0.6kwx1
0.6
0.8
1.2
4.
右臂皮带电机
110kwx1
110
129.4
220
变频
5.
右臂制动器电机
0.4kwx1
0.4
0.47
0.8
6.
左臂电机风扇
0.6kwx1
0.6
0.8
1.2
7.
转接皮带2电机
45kwx1
45
52.94
90
变频
8.
转接皮带2制动器
0.3kwx1
0.4
0.47
0.8
9.
转接皮带2电机风机
0.5kwx1
0.6
1.8
1.2
10.
转接皮带1
45kwx1
45
52.49
90
变频
11.
转接皮带1制动器
0.3kwx1
0.4
0.47
0.8
12.
转接皮带1电机风机
0.5kwx1
0.6
8
1.2
13.
筛下皮带
45kwx1
45
52.49
90
变频
14.
筛下皮带制动器
0.3kwx1
0.4
0.47
0.8
15.
筛下皮带电机风机
0.5kwx1
0.6
0.8
1.2
16.
滚轴筛分机
11kwx5
55
60.7
110
变频
17.
大车行走机构电机
7.5kwx12
90
106
180
变频
18.
大车制动器
0.4kwx12
8.8
10.35
17.6
19.
大车电机风机
0.4kwx12
4.8
5.65
9.6
20.
防风铁楔
0.8kwx4
3.2
3.76
6.4
21.
高压电缆卷筒磁滞电机
1.5kwx4
6.0
7.
12
22.
控制电缆卷筒磁滞电机
1.5kwx2
3.0
3.5
6
23.
夹轨器电机
3kwx2
6
7
14
24.
电气房吸风排风机
1.2kwx2
2.4
2.82
4.8
25.
司机室分体空调
2.2kw
2.2
2.56
4.4
26.
电气室空调
2.2kwx2
6.6
7.76
13.2
27.
控制电源
5kwx1
5
5.88
10
28.
工作面照明
0.8kVAx8
6.4
7.53
12.8
29.
机上照明
0.1x20
2.0
2.35
4
30.
柜内通风
0.3x10
3.0
3.53
6
31.
水泵
11kw
11
12.94
22
32.
俯仰机构
37kwx2
74
87
148
变频
33.
俯仰制动器
0.5kwx4
2.0
2.5
4
34.
俯仰电机风机
0.5kwx2
1.0
1.25
2
35.
伸缩机构
15kwx2
30
35.3
148
36.
伸缩制动器
0.5kwx2
1.0
1.2
4
37.
液压泵站
4kwx2
8
9.41
16
38.
合计
由上表可见，2000吨筛分机总装机容量657KW
3.最大工作电流
根据计算，输送系统电动机（S1,100%）的工作电流为760A,照明控制电流为60A,大车工作电流180A,伸缩工作电流为60A,俯仰工作电流为148A（不同时工作），取总工作电流为760A+60A+180A=1000A，总断路器选施耐德产品,额定电流为1000A,兼具欠压脱口跳闸、短路及过流、过载保护。
4.中压变压器容量初选：
在上表中，按照筛分机机构输送机构和大车运行都开动时，
1）需要的视在功率是639（KVA），
2）俯仰、伸缩机构可能同时工作的时需要的视在功率是136（KVA）x50%=68KVA,
3）电网电压允许下降5%，
4）中压变压器的效率为95%；
所以中压变压器初选容量为：
Sta=（639KVA+68KVA）=707（KVA）
Stb=Sax（5%+5%）=707x10%=70.7（KVA）
St’=Sa+Sb=707+70.7=777.7（KVA）
5.中压压变压器实际容量选用：
由于总变压器要有裕量，（6.11.5.4容量应具有20%的备用裕量）：
St”=120%St’=1.2*777.7=933.24（Kva）
故选本机的中压降压变压器的容量定为1000Kva.的标准产品。
6.中压变压器的一次电流计算（最大值）：
It1=S’t/√3（Ut1）=777.7Kva/√3cosФ10KV=777.7/1.732*0.85*10=52.8（A）
7.中压电缆卷筒的电缆截面选用据下表（空气中敷设）：
中压铜芯电缆截面积
16平方毫米
25平方毫米
35平方毫米
工作电流（环境温度45℃）
80A
126A
156A
根据上表数据，考虑机械强度，选用耐压等级为10KV,中压电源线的截面为3x25+3x4平方毫米。
本机左、右俯仰机构，左、右臂架输送机构，大车运行机构，和5个滚轴筛分机机构采用变频专用电动机和日本安川公司CIMR-HB1000系列变频器，进行变频调速（4档速度），所有调速机构不仅在驾驶室可以调速控制，在相应机构的机旁也可以进行调速控制。
左、右伸缩机构，筛下皮带机，转接1、2皮带机，左、右液压站，左、右夹轨器，水泵等，这些机构的电动机采用接触器直接启动。
整机控制系统采用西门子公司S7-300系列的PLC，并配备了故障监测系统。
交流变频调速和现有的各类起重机调速方案相比，具有明显的优点：
首先，起重机整体性能会有个很大的提高，调速比可达1：
50，调整精度±1%，调整平稳，可以长时期低速运行，使其具有极高的稳定精度；节能效果显著，简化了电控系统，省去了电动机转子侧的大功率电阻、切换交流接触器和电动机正反转交流接触器，与其他调速方案比性能价格比最高。
整机PLC控制，工作可靠，降低了故障发生频率，提高了运行可靠性。
通过配备的故障监测系统监控各机构运行情况，能对发生的故障进行及时反映，引导维修人员进行检修和保养。
电气设计标准和规范：
本机电气的设计、制造均符合下列标准和规范：
GB中国国家标准
IEC国际电工委员会标准
DL5000火力发电厂设计技术规程
DLGJ1火力发电厂运煤设计技术规定
GB3811起重机设计规范
D1J52电力建设施工及验收规范
GB4720电控设备第一部分低压电器电控设备
GB7251低压成套开关设备
GBJ55工业与民用通用设备电力装置设计规范
二、电源部分
中压上机10KV电源通过中压开关柜进1000KVA变压器降压为380V，向机上电气系统供电。
三相380V,50HZ电源首先进入总电源柜，然后向机上各个机构供电。
在机上设维修电源箱三个，在中压房设有维修电源总断路器保护维修电源线路。
总电源断路器设置在电气室电源柜中，其额定容量根据装机总容量选配，具有分励脱扣功能。
机器房、联动台和电源柜门上设有紧停按钮，紧急情况下用来分断总电源断路器，切断整机工作电源。
总电源部分设置了电度表、电流表、电压表和电压表换相开关，检测电源各相电压是否平衡或缺相以及工作电流。
控制及信号电源为AC220V，为各机构控制回路、PLC提供电源。
三、电气设备布置
1，司机室主要电气设备：
1.1，联动台，联动台可以左右旋转90度，选用优质主令手柄，实现有档位调速，手柄自动回零，避免误动作。
主令控制器用来控制各个机构的启动、调速与停止。
在联动台上设有试灯按钮，用来检查联动台面板上所有指示灯是否损坏；联动控制台上设置蜂鸣器，用来提示本机电气部分故障或机构运行时到达极限位置。
故障复位按钮是使所有故障复位，同时存储故障内容，并使故障监控系统保持一定容量，以便查询。
其他功能按钮、开关及指示灯、仪表按联动控制台面板上铭牌所示。
1.2，故障触摸屏14寸,彩色；
1.3，监控显示器，15寸彩色；
1.4，风速控制仪；
1.5，臂架俯仰控制显示仪；
1.6，照明控制柜；
2，低压电气房电气设备：
低压电气房主要设置9个电气柜：
2.1，1#俯仰控制柜，700*600*2300；
2.2，2#俯仰控制柜，700*600*2300；
2.3，1#臂架皮带控制柜，900*600*2300；
2.4，2#臂架皮带控制柜，1000*600*2300；
2.5，筛分控制柜，1050*600*2300；
2.6，综合控制柜，900*600*2300；
2.7，电源控制柜，1000*600*2300；
2.8，plc控制柜，1000*600*2300；
2.9，行走控制柜，1300*600*2300；
3.低压电气房外安放放电电阻柜3个。
4.中压电气房电气布置
中压电气房内设中压变压器和中压开关柜见图：
四、整机接地系统
序号
项目
2.5平方黄绿线
4平方黄绿线
10平方黄绿线
16平方黄绿线
数量
长度
合计（米）
数量
长度
合计（米）
数量
长度
合计（米）
数量
长度
合计（米）
1
H梁与臂架连接
2
2
4
2
H梁与平衡梁连接
2
2
4
3
平衡梁之间、平衡梁与立柱等连接
24
1
24
0
0
4
平衡梁与接地刷连接
8
1
8
0
0
5
控制柜、主变压器接地
13
1
13
0
0
6
臂架皮带电机接地
0
0
2
1
2
7
俯仰、筛下、转接皮带电机接地
5
1
5
0
0
8
筛分、伸缩、水泵电机接地
8
1
8
0
0
0
0
9
夹轨、液压站电机接地
4
1
4
0
0
0
0
10
控制盒、维修箱、机旁控制箱接地
18
1
18
0
0
0
0
11
制动器、铁楔、电机风机接地
60
1
60
0
0
0
0
0
0
12
合计
60
13
接地螺栓大小（M）
6
8
10
16
（编制人，赵国庆,2013-3-2）
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