中煤潘家窑提升机电控系统.docx
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中煤潘家窑提升机电控系统
第一章矿井提升机电控系统3
1、系统原始参数3
1.1提升机参数3
2、系统设计的技术依据与标准5
3、系统总体方案6
4、采用低压变频调速控制原理及功能8
4.1系统原理框图8
4.2、变频调速控制系统9
4.3系统功能及特点10
5、PLC控制系统及功能12
5.1双PLC的热备控制12
5.2控制方式选择12
5.3位置速度监控13
5.4液压制动控制14
5.5操作与显示15
6、安全保护15
6.1安全回路双线制15
6.2安全保护回路的组成16
7、上位机组态设计18
7.1上位机的主要功能18
7.2上位机有如下显示功能19
7.3系统具有如下画面19
第二章质量保证、技术服务及售后服务承诺25
1、质量保证计划25
2、技术服务内容26
3、用户培训27
4、售后服务承诺27
第一章矿井提升机电控系统
1、系统原始参数
1.1提升机参数
1、单绳缠绕式提升机一台，型号JTP-1.6×1.2。
2、主要技术参数如下表：
机械部分
序号
设备名称
规格型号
数量
备注
1
提升机
JTP-1.6×1.2
1
2
减速器
速比25
1
3
电机
130KW8级
1
4
盘形闸
1
5
液压站
1
6
润滑油站
1
7
深度指示器
1
8
电机制动器
1
9
管路系统
1
10
安全保护设施等必备附属设备
1
机械部分技术性能
1.主要技术参数：
1.1型号：
JTP-1.6×1.2
1.2卷筒直径：
Dg=1600mm，宽度：
B=1200mm，数量：
1个
1.3最大静张力：
Fje=45Kn
1.4钢丝绳型号：
MaxDia=24.5mm，容绳量：
一层226米，二层458
米，三层687米
1.5提升速度：
:
2.5m/s
1.6减速机速比：
25
1.7配套电机：
130KW/380V
2、系统设计的技术依据与标准
Ø《煤矿安全规程》（最新版）。
Ø《煤炭工业矿井设计规范》（GB50215-2005）
Ø《煤矿在用提升绞车系统安全检测检验规范》AQ1016-2005。
Ø《矿井提升机和矿用提升绞车安全要求》JB8516-1997。
Ø《交流传动矿井提升机电控设备技术条件》（JB4263-86）；
Ø《交流电机半导体变频调速装置总技术条件》（GB12668-1990）；
Ø《低压配电设备规范》GB50054-95；
Ø《矿山电力设计规范》GB50070-94；
Ø电控装置的电磁兼容性符合有关国际标准与要求；
Ø电控装置能够承受室内提升机和电动机等运行时的地坪振动；
Ø电控装置的静动态性能指标完全满足提升机运行要求；
Ø安全回路等关键电路设计采用双线冗余制；
Ø机械：
国际标准化组织ISO标准。
Ø电气：
国际电工技术委员会IEC标准。
Ø井筒中和井下使用隔爆型或本质安全型电气设备，不低于标准GB3836.1～4-83。
3、系统总体方案
系统采用AC380V交流变频无级调速、双机热备S7-200PLC控制的高新技术，增加了控制系统的可靠性和安全性。
提升机的工艺过程控制、安全保护、制动器的紧闸、松闸及安全制动由PLC进行控制；速度反馈信号采用旋转编码器。
安全回路实现双线制，在故障情况下能可靠进行二级制动或一级制动。
全套电控系统包括：
ØABB变频柜AC380V200KW
Ø多功能组合式操作台
Ø低压辅助电源柜
ØPLC控制柜
Ø上位机监控系统
Ø编码器
Ø外围传感器
Ø通讯网络部件
其总体构成如下：
4、采用低压变频调速控制原理及功能
4.1系统原理框图
系统主要由主电源、变频调速系统、PLC控制系统、上位机显示系统、外围传感器及行程开关等组成。
变频调速系统完成对提升机电动机的转矩和频率控制。
PLC控制系统完成对提升机的启动、加速、等速、减速、停止等运行过程的逻辑控制、行程测量、故障检测、安全保护、安全制动。
4.2、变频调速控制系统
选用原装进口变频器,变频器由网侧变流器、中间直流电路、电机侧变流器、传动单元控制接口和控制盘组成。
网侧变流器将三相交流电整流为直流电，为传动单元的中间直流电路供电，电机侧变流器为提升电动机提供不同频率的三相交流电。
网侧变流电路的LCL滤波器用来抑制电网交流电压畸变和电流谐波，功率电子器件为IGBT供电模块，是四象限开关模块，可以改变变流器的功率流向。
电机侧变流器（逆变器模块）由安装在传动单元柜体上的可旋转摇门上的RDCV控制器进行控制。
RDCV控制器通过光纤线路连接到逆变器模块，光纤线路通过光纤分配单元进行分配。
传动单元控制接口可以与I/O板、控制盘或PLC连接。
控制盘安装在转动的柜门上，它为用户提供了对传动单元最基本、最重要的控制功能，如起动、停止、方向、复位、给定以及传动单元应用程序参数设置等。
控制盘通过一个Y形分配端子分别接到供电单元和逆变单元。
对电动机的控制原理如下图所示。
其基本思想是通过检测定子电压、电流，借助空间矢量理论计算电动机的磁链和转矩，与相应的给定值比较以后，对磁链和转矩进行直接控制。
控制效果不受转子参数变化的影响。
定子电压减去定子电阻压降得到定子电动势，由定子电动势可计算出定子磁链Ψα、Ψβ，Ψα、Ψβ与定子检测电流iα、iβ的计算可求得转矩反馈信号Tf,Tf与Tg（转矩给定信号）比较后送转矩施密特触发器ATR，ATR输出信号TS控制双位开关S，S接通DMC输出信号SＵa、SＵb、SＵc时，使定子磁链旋转，转矩增大；当S接通零状态选择器提供的零电压信号时，定子磁链停止不动，转矩减小。
通过控制定子磁链的走走停停，使转矩在允许偏差范围内变化，达到控制转矩目的。
4.3系统功能及特点
1）采用ABBAC380V交流变频无级调速，调速性能好，调速范围宽，过载能力强。
2）采用PLC控制的高新技术，保护功能齐全。
PLC采用模块化结构。
具有热备功能，并能方便地与矿管理网联网；符合煤矿安全规程要求。
3）电源柜为双回路进线，具有可靠的机械闭锁和电气闭锁。
4）安全回路由一套硬安全回路、两套软安全回路构成，软安全回路的输出点接入硬安全回路中。
安全回路的工作状态能在监视器上监视，各类停车故障必须保证安全制动并发出声光报警。
5）电控系统采用双套相同的PLC，相互热备运行，一台作为控制,一台作为监控。
对提升机运行的关键信号（如速度、容器位置、安全保护、减速、过卷、限速等等）均采用双线制多重保护。
6）系统具有下列运行方式：
半自动运行、手动运行、检修运行、应急运行。
7）系统保护符合《煤矿安全规程》相关要求，并具有热备保护功能。
8）主回路采用变频调速、四象限运行，应用矢量控制实现在任何负载条件下进行最有效的控制，有较宽的调速范围，并带有完善的保护功能，满足主电机的安全运行。
9）设置两个旋转编码器，分别安装于电机主轴、深指旋转轴，并分别接入两套PLC系统参与监测和控制。
10）上位监控系统采用多画面实时监控，对状态、故障做到准确显示和实时报警，全汉化显示；具备齐全的人机对话及记录显示功能，具有历史查询和故障记录功能。
记忆数据不可修改。
监控系统与控制用的PLC通过电缆进行数据通讯，所有报警和操作信号都能在显示器显示，实现提升全过程的位置、速度监控。
11）操作台上装有指示灯、仪表、选择开关、主令手柄、闸控手柄、按钮、声响设备等，能实现提升机运行的各种工艺要求。
仪表主要显示：
提升容器位置、提升速度、电机的电流和电压、制动油压、电源电压等，
12）变频器配有抑制电磁干扰和谐波干扰的电抗器，在供电回路中加入电源滤波器，使整个系统不受外界电磁干扰、供电电源的干扰，也不对其他设备产生危害性的干扰。
13）系统与信号系统合理配合，安全准确完成提升任务。
5、PLC控制系统及功能
5.1双PLC的热备控制
选用两套可编程控制器进行主、备控制，主PLC进行控制时，备PLC进行监控。
两套PLC同时运行，相互监视。
PLC接受来自主回路的运行信号、井筒开关信号、提升信号、闸控系统、安全回路、操作台操作信号，按照设计的速度图要求对变频器、润滑系统、制动系统等进行控制。
5.2控制方式选择
半自动控制方式——按下起动按钮后，提升机按照给定速度自动运行一个提升循环。
手动控制方式——司机通过控制手柄给出给定速度完成提升机的工作。
手动检修运行方式——以0.5m/s速度完成井筒检查及验绳。
还有0.1m/s速度的慢速和应急开车。
应急运行方式――当主PLC故障时，采用备PLC在低于2m/s速度下进行应急运行。
调绳调闸控制方式。
5.3位置速度监控
1）行程监控
安装于提升机电机主轴和深指轴的旋转编码器，把脉冲信号送入PLC，PLC对提升容器的速度和行程进行计算，并实现以下功能：
Ø在操作台仪表和上位机同时显示行程数值
Ø根据提升容器运行方向和位置发出减速指令
Ø设定按行程给出的速度曲线及保护包络线。
Ø行程监控系统的行程值每个提升循环后自动校正
2）速度给定与反馈
按照设计的速度图实现提升机速度的闭环控制，并具有全行程的速度包络线保护功能。
在半自动运行状态下，根据提升容器的行程，给定最高运行速度及相关信号，由PLC自动控制发出速度给定信号。
速度环的速度反馈信号来自提升电动机轴上安装的旋转编码器。
3）轴编码器与测速发电机
主轴传动装置上安装2个光电旋转编码器，一个用于提升机控制，另一个用于后备保护。
作为两路完全独立的数字行程监控的位置，速度信号，实现速度的包络线保护、提升位置控制，确保提升机的停车准确性和运行的安全可靠性。
测速发电机安装于减速器的高速轴上，作为速度反馈信号，与轴编码器构成双路冗余方式。
4）制动电阻柜（再生能耗制动）
在变频调速系统中，降速的基本方法是通过逐渐降低给定频率来实现。
在频率下降过程中，电动机将处于再生制动状态（发电机状态），使电动机的转速迅速地随频率的下降而下降。
变频器中选用电阻制动单元，将电动机的再生电能消耗在电阻中。
5.4液压制动控制
工作制动
工作制动时由控制系统给出调节比例溢流阀的电流信号，它将电流信号变换成油压的高低变化，从而使制动器制动力发生变化，实现对制动闸的控制，工作制动用于提升机正常停车后闸住提升机。
二级制动控制
二级制动用于提升机安全制动，当二级制动时，控制系统根据液压站电磁阀动作要求，使制动器油缸油压很快降到预先设定的某个恒值，经过延时保持这一油压后，制动器油缸的油压再迅速回到零，使提升机处于全制动停车状态。
一级制动控制
提升容器运行至井口附近产生安全制动或发生过卷故障时，控制系统立即断开安全回路，使制动器油缸的油迅速回到油箱，油压迅速降到零，使提升机在极短的时间内处于全制动停车状态。
5.5操作与显示
选用操作显示一体化操作台。
司机操作台有下列功能：
◆手动速度给定
◆制动闸控制
◆手动/半自动转换
◆验绳/检修转换
◆调绳/调闸转换
◆过卷复位
◆辅助设备启动、停止
◆紧急停车
◆提升容器行程指示
◆提升容器速度指示
◆电动机电压指示
◆电动机电流指示
◆液压站压力指示
◆故障报警指示
◆辅助设备运行指示
◆安全回路状态指示
◆提升信号指示
◆语言告警
6、安全保护
6.1安全回路双线制
安全回路多重冗余，两套PLC输出的“软”安全回路，另一套为继电器直动安全回路（“硬”安全回路）。
提升机的保护分两种，一种是在发生故障时立即实现一级或二级安全制动；另一种是在发生故障时可以完成本次提升循环，不能进行下一个提升循环的二次不能开车保护。
保护电路原理见下图。
6.2安全保护回路的组成
6.2.1主令控制手柄零位联锁
当主令控制手柄处于中间零位时，零位继电器闭合，允许安全回路接通。
当安全回路断电后，主令控制手柄必须回到零位，安全回路才通话重新接通。
6.2.2工作闸制动手柄联锁
当工作闸手柄置全抱闸位置时，限位开关的常开触点闭合，允许安全回路接通。
6.2.3制动油超压保护
当液压站制动油压过高时（超压），会使机械闸制动力不足，严重时不能制动。
系统对这一现象进行两路保护，一路由油压传感器送PLC内部进行保护，另一路通过电接点压力表上的触点，在超压时触点的动作进行硬保护，从而保证了更高的安全性。
6.2.4错向保护
司机疲劳时，很容易将开车方向搞错，发生过卷事故。
系统通过终点开关的硬触点及PLC中预设的软触点对开车方向进行闭锁。
当司机选错开车方向时，提升机不能起动和开车，只有司机的开车方向选择正确时，才能起动和开车。
6.2.5等速段超速保护
当提升机的运行速度超过最大提升速度的15%时，PLC组成的“软”安全回路和由继电器组成的“硬”安全路同时断开，实现双重保护。
6.2.6PLC的失效保护
当PLC的判断系统发生重大故障时，外置继电器失电，断开安全回路。
这时可以通过转换开关，让故障PLC退出控制系统，启用备用的PLC控制系统进行提升工作。
6.2.7减速段过速保护
提升机在减速段运行过程中，若提升速度超过设计速度图中速度的10%，安全回路断开。
减速后，接近井口速度超过2m/s，则安全回路断开。
6.2.8过卷保护
过卷是指提升容器在停车位置没有停止运行，超过了停车位置的现象。
发生这种现象时，当提升容器超出正常车位置0.5m时，过卷开关动作，使安全回路断开，提升机实现安全制动。
过卷以后，如需继续开车，司机必须根据过卷的方向，扭动过卷复位开关，安全回路才能重新接通。
若司机将过卷复位开关位置扭错，则不能开车，以保证开车方向与原开车方向相反。
过卷故障解除后，司机应将过卷复位开关重新复位后再开车。
6.2.9深度指示器失效保护
当提升机的牌坊式深度指示器发生断轴事故时，PLC对应的输出保护触点动作，实现安全制动。
6.2.10机械闸瓦磨损保护
提升机机械闸装有闸瓦磨损开关，当闸瓦磨损超限时，会使机械闸制动力不足，如果不进行保护很可能发生跑车事故。
当闸瓦磨损开关动作时，PLC会输出保护信号，断开安全回路，进行安全制动。
待更换新闸瓦后，方能开车。
6.2.11松绳保护
提升机在运行过程中如发生松绳现象时，则安全回路断开。
7、上位机组态设计
7.1上位机的主要功能
对提升机的运行状态实现多画面实时监控，对状态、故障做到准确显示和实时报警，具备齐全的人机对话及记录显示功能，画面上能直观了解到提升机运行的实时工况，发生故障时能自动弹出故障界面，并引起司机注意。
具有历史记忆和故障记录功能。
所有报警和操作信号，能在显示器显示。
实现提升全过程的位置、速度监控。
7.2上位机有如下显示功能
1提升速度数字显示，
2容器位置数字显示；
3液压站油压显示；
4提升勾数显示；
5提升方向显示；
6安全回路状态显示；
7检修画面显示；
8提升容器位置柱状图显示；
9提升速度实时曲线图、速度保护包络曲线图显示；
⑾历史故障查询显示；
⑿操作方式显示。
7.3系统具有如下画面
（1）系统主画面（画面编号001）
（2）安全回路画面（画面编号002）
（3）状态指示画面（检修画面--画面编号003）
（4）报警画面（画面编号004）
（5）参数设定画面（画面编号005）
（6）故障记录画面（画面编号006）
（7）速度曲线画面（画面编号007）
（8）时钟校准画面（画面编号008）
（9）历史故障查询画面（画面编号009）
（以上画面仅做参考）
第二章质量保证、技术服务及售后服务承诺
1、质量保证计划
根据GB/T19001-2000idtISO9001:
2000质量管理体系的要求建立和保持文件化质量体系，通过质量体系持续有效地运行，以保证工程质量符合设计和施工验收规范要求，按照上述质量管理体系要求做出适合本工程质量保证所需要的规定，作为保证工程供货、施工、安装、调试和服务整个过程符合标准规范。
本项目所采用的所有设备都是由国内外知名厂商提供，有着卓越的品牌、良好的信誉、优秀的运行业绩和国内、国际较高的市场占有率的产品，因此质量上有着绝对可靠的保证。
设备质量承诺书
我方建有完整的质量保证体系，并通过ISO9001质量体系认证。
我公司的质量方针是“顾客至上，科技创新，优质高效，持续改进”。
我方建有严格的质量责任制，明确规定了每个人的质量职责。
严格执行研制程序，保证产品质量。
我方出厂的产品在设计阶段实行严格的评审制度。
一方面公司组织有关专家对设计方案审查，另一方面邀请用户来公司对设计方案提出宝贵意见，同时设备在加工过程中均实行严格的“三检”制度，出厂前所有系统必须完成模拟现场调试，接受公司质量检验部门人员的质量检查，验收合格后方允许设备出厂。
我方对元器件的选型严格把关，在使用中也不断评选出优质元器件，关键部分我们均选用进口产品，其它产品选型也以国产优质产品为主。
严格的产品出厂条件：
1）交付使用的产品符合技术协议或合同规定的要求，有检验机构和董事长签署的产品检验合格证。
2）经用户代表验收合格
3）有产品使用维护说明书
4）包装符合国家规定和合同要求
2、技术服务内容
1）服务范围包括合同货物的运输、保险、安装指导、调试、测试、培训、维修、提供技术指导和支持、保修期外的维护以及合同规定的其它义务。
2）提供满足设计、监制、安装、调试、试验、检验、培训、运行和维修所需的技术资料。
3）提供与本合同货物有关的工程设计、设备监制、检验、土建、安装、调试、验收、试运行、性能考核、检修等相应的技术指导、技术配合、技术培训等全过程的服务。
4）协调并负责组织甲方和设计单位等进行设计交流，以便为设计单位进行二次设计提供设计基础。
5）免费为甲方培训从事该合同货物的使用、维护、维修及保养等工作的人员，使受培人员达到能独立熟练操作、维护保养合同货物的能力。
6）派遣有丰富经验的、身体健康的和足够数量的技术人员赴甲方施工现场提供合同货物运行必需的专业的、正确的和高效的技术服务和技术培训。
7）试运行期间负责指导甲方在使用、维修、维护保养合同货物中遇到的各种问题。
3、用户培训
我公司就本项目，特制定培训计划如下：
Ø培训目的
通过培训使用户能够进行正常的生产操作、生产维护。
培训由我公司资深培训讲师负责进行，培训过程采用理论与现场实际相结合的方式。
Ø培训讲师
培训讲师都具有丰富的变频器调试和提升机工艺控制教学经验，具有很强的变频维修与工程应用能力。
Ø培训时间地点人数
根据实际情况制定。
Ø培训课程
Ø变频的基本原理与实际应用。
Ø针对本项目驱动控制原理。
Ø变频的故障判断与维护。
ØPLC控制系统
Ø现场操作
4、售后服务承诺
4.1售后服务组织机构
为了随时适应业主在设备运行过程中出现的各种养护、维修、升级等服务的要求，公司专门设立了售后服务部，配备了专职人员，对工程的售后服务全权负责。
其组织机构图如下：
售后服务部的人员都进行过专门的培训，有非常丰富的实际经验，可以解决客户的各种售后服务要求，充分体现售后服务“快速、高效”的原则，售后服务人员能迅速圆满完成所有工作。
现场发生故障或需要指导时，售后维护人员能及时赶赴现场进行故障排除和技术指导。
4.2售后服务期
在工程竣工验收合格之日起，即进入了售后服务期。
售后服务期包括质量保证期（缺陷责任期）和质量维护期。
------质量保证期：
从工程验收合格之日起，12个月内为质量保证期。
在质量保证期内，对产品质量实行三包（包修、包退、包换），系统正常操作所发生的设备损坏和产品出现质量问题，如果因使用不当造成质量下降或非我方原因造成的系统不稳定需更换设备材料时，我方负责免费维护，并优惠提供设备及零部件。
在保修期内，我方对设备进行保养，并进行二次或以上的整体检查。
质保期内，我方可根据用户建议，定期指派项目组的技术人员进行技术指导。
------质量维护期：
在质量保证期之后，即自行进入质量维护期。
我公司仍然向用户优惠提供所需的备品备件及免费软件升级等优质服务。
公司将对本工程质量实行终身质量责任制。
在质量维护期内进行的维修服务将根据公司所定的产品价格及维护情况进行合理收费，并在故障出现2小时应答。
4.3售后服务项目
在售后服务期内，公司质量保障部门将提供以下服务项目。
1）用户售后服务需求信息的收集及处理
接受用户意见来信、电话、传真，在2小时内给予答复或处理意见，使用户满意。
并把相应信息存入用户维护电话记录单中。
2）工程质量反馈信息的收集处理
定期主动与用户联络，对工程项目在最终竣工验收合格交付使用后，由售后服务部定期（至少保证一年一次联络）、主动地对交付使用的工程进行走访，听取用户对工程质量意见，填写《工程质量信息反馈》表，及时响应由用户发出的售后服务需求，报有关技术与工程部门备案处理。
回访的主要目的是了解工程质量以及在施工过程中采用的材料、技术、工艺、设备等的技术性能和使用效果，发现问题及时加以补救和解决，同时以便于总结经验，响应用户的售后服务需求。
3）信息反馈
收集质量信息、填写“信息反馈单”、反映至主管工程的副总经理，为相关工程的维护提供信息。
4）已竣工项目档案的建立
收集已竣工项目的各种资料，建立数据库，为进行项目的定期回访做准备。
5）维护保养和故障维修
制定各子系统维护保养表，指导业主技术人员进行保养，并收集维护保养信息，以便及早发现故障隐患。
当现场发生故障时，售后服务部将组织进行故障维修。
并把相应信息填入用户服务记录单中，2小时做出反应。
6）紧急召唤服务及故障维修响应时间
当系统运行出现现场技术人员无法排除的故障，业主可直接电话通知山西科达自控技术有限公司工程部或维修服务部。
我方将派出具备故障排除技能的工程师到现场，立即组织力量维修，发现影响安全的质量问题应紧急处理。
到现场时间为接到通知后8小时内，售后服务部对于回访中发现的质量问题，应组织有关人进行分析，制定措施，作为进一步改进和提高质量的依据。
7）备品备件的供应及服务
我方在工程中应用的产品，全部采用国际国内知名品牌厂商的产品。
其备品备件有足够的后备保证与供应。
特殊产品或供货周期较长的产品，我公司要特殊提醒业主提前做好备品备件。
8）技术资料
我公司长期提供相关设备技术资料和技术支持。
提供有关的最新信息及应用资料。
4.4工程运行后的优化调试与升级服务
工程正式投入运行后，我公司将派专业技术人员，根据一段时间来运行中各种因素对系统的不同影响，对系统进行免费优化调试和升级服务，优化整定运行的各项参数，使整个系统运行更经济、更稳定、更可靠、更节能。
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