山西中慧科技皮带变频技术方案西门子.docx
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山西中慧科技皮带变频技术方案西门子
皮带机变频器驱动及控制技术方案
1用户提供设计资料
基础数据
输送物料：
原煤
运量：
----
带宽：
----
带速：
----
整机长度：
----
最大倾角：
----
物料容量：
----
物料粒度：
----
驱动装置：
双滚筒二台315KW电机660V
减速机型号：
ZLY500-Y-1
张紧装置：
采用机尾重载张紧
2皮带机电控系统功能
2．1皮带监控系统的功能（具有就地、自动、检修、手动）
a.就地控制
在就地工作方式下，通过操作台上起动按钮控制，可控制现场皮带起、停及两台电机的力矩和功率平衡。
可实现多条皮带机及给煤机的连锁起停控制功能，沿线皮带保护均可投入。
b.自动方式
在自动工作方式下，整个系统控制权交给了前级或地面总控室，由前级或地面总控室发出指令完成皮带及给煤机机系统的起停控制，实现逆煤流起车，顺煤流停车，系统自动完成对皮带机、给煤机等控制和力矩及功率平衡，整个系统保护均投入工作。
c.检修方式
检修方式下，皮带机进入低速验带的工作方式下，速度低于0.2M/S,以便于检修人员认真检查，同时，各种保护可选择性地投入运行。
d.手动方式
当系统发生故障时，皮带可单台进行手动控制，沿线保护不参与工作，只保留停车保护。
2．2实现皮带的各种保护功能（采用天津天宁的皮带保护）
（1）系统介绍
1KTC101系统简介
KTC101井下通讯、控制、保护、报警一体化系统是我公司开发研制的新一代产品。
可实现工作面、顺槽胶带输送机、固定胶带输送机、掘进胶带输送机等的保护，控制、沿线通话、故障检测、显示及报警等功能。
从工作面到顺槽，从单条胶带输送机到整个矿井的所有固定胶带输送机，从简单的头尾搭接到“丁”字型、“山”字型搭接，从设备启、停控制到工作电流、电压显示、胶带输送机速度检测和显示、煤仓煤位检测、显示、高低煤位停机，油温、油压、轴温等的检测和显示，从系统内各控制器之间的数据通信到和全矿井监测、监控系统计算机的数据通信和数据共享，从故障自诊断到故障位置显示和报警，TK200均可提供全套解决方案。
2KTC101系统组成
2.1KTC101-Z型控制器
控制器外形见下图：
控制器是系统的核心，它内部为进口军品嵌入式计算机，显示屏采用SHARP产10.4英寸彩色液晶显示器。
该控制器可带两路沿线，每路沿线最长为四公里。
2.2KDW101型隔爆兼本安电源
2.3KTK101-1型系列带闭锁、预警、扩音电话
2.4MHYBV-7-1-X型双护套双屏蔽专用拉力电缆
2.5KFD101系列终端
系统所用设备台数及安装布置可以根据现场情况灵活配置。
（2）系统完成的功能
●闭锁位置显示
●沿线电缆断路检测及断路位置显示
●集中控制方式
●就地控制方式
●检修控制方式
●点动控制方式
●沿线通话
●停电后可正常通话
●胶带机连锁启动、连锁自动停机；胶带机单启动、单停
●胶带机跑偏、堆煤、烟雾、打滑、温度、纵撕保护
●10寸彩色液晶图形及动画显示
●胶带机开机率统计
●胶带机运行状态图形显示
●胶带机运行状态文字提示
●电机的轴承温度、绕组温度、滚筒温度，张紧系统及软启动系统的油温检测
●胶带机启动预警
●胶带机停机报警
●胶带机沿线拉线急停
●急停位置显示
●电缆采用不锈钢接插件，U型销连接
●传感器连线故障检测及显示
●带有RS232、422、485等串行接口的连接，与全矿井监控系统无缝连接
●带有所有检测及控制的参数调整功能
●参数调整密码保护功能
（3）控制方案及配置明细
单条皮带配置示意图
系统配置：
在胶带机头安装一台KTC101控制器，将跑偏、堆煤、烟雾、速度、温度保护接入控制器。
将胶带机主电机开关的控制先导线经过KDG-127/3-4隔爆本安转换箱后连到控制器中，完成胶带机控制及保护。
从控制器出来，沿线电话按KTK101-2-HA和KHJ15/18-1-H交叉排列的标准形式配置，电话之间用100米7芯矿用带屏蔽阻燃拉力电缆相连。
保证每200m一个通话点，每100m一个闭锁点。
序号
名称
新型号
原型号
数量
单位
1
主控制器
KTK101-Z
TK210
1
台
2
矿用隔爆兼本质安全型电源
KDW101
TK220
1
台
3
组合扩音电话
KTK101-2-HA
TK230HA
4
台
4
组合急停闭锁开关
KHJ15/18-1-H
TK230H
4
台
5
组合扩音电话
KTK101-2-HAI
TK230HAI
1
台
6
100米矿用通信拉力电缆
MHYBV-7-1-X100
TK230X-100
9
根
7
电流检测传感器
KTC101-Z-14
TK210-I/C
2
套
8
本质安全型速度传感器
GSC－200/1000-SC
TK210SC
1
台
9
本质安全型堆煤传感器
GUD－330-D
TK210D
1
台
10
本质安全型跑偏传感器
GEJ－15-P
TK210P
4
台
11
本质安全型温度传感器
GWM－40-W
TK210W
5
台
12
本质安全型烟雾传感器
GQL0.1-Y
TK210Y
1
台
13
矿用本质安全型撕裂传感器
GVY1
GVY1
1
台
14
矿用隔爆电磁阀
DF－20
BDF-20
1
台
15
张力检测传感器
CFBLZ-20T
CFBLZ-20T
1
台
16
矿用远程控制箱
KDG-127/3-4
TJ200
1
台
17
智能终端
KFD101
TK260
1
台
18
转换器
KTC101-Z.11
TK210-T/F
6
个
19
转换器
KTC101-Z.12
TK210-V-I/F
1
个
20
随机工具
1
套
2．3操作台功能
系统介绍：
系统完成的功能
●通过触摸屏、操作按钮及显示仪表可实现如下功能
1）显示整个系统皮带机及给煤机运行情况
2）显示整个系统每台电机运行情况
3）显示整个系统每台电机电流、电压值、频率
4）显示皮带主速度
5）显示故障报警值
6）记录起、停时间，运行时间，故障时间，故障时变频器电流，频率等故障数据。
7）自动、手动控制功能和集控功能
8）运行变频柜、备用变频柜和切换柜之间的连锁控制功能
9）速度的无级控制。
10）低速验带控制。
11）皮带综保系统及上、下级皮带控制系统的接口连锁控制。
12）计算和自动生成最佳启动曲线。
13）操作台台的外形尺寸L*H*W1400*1100*650
操作台面版布置图
操作台面版布置图
操作台系统配置
序号
名称
型号
单位
数量
备注
1
操作台体
台
1
不锈钢
2
触摸屏
PWS-3261-TFT
台
1
3
可编程序控制器
FX2N-128MR
台
1
4
模拟输入模块
FX2N-8AD
台
1
5
模拟输出模块
FX2N-4DA
台
1
6
12V本安电源
台
2
7
24V本安电源
米
2
8
数显表
块
4
9
转换开关
个
2
10
按钮
个
6
11
指示灯
个
40
12
中间继电器
JQX-22
个
30
13
接触器
3TF4022
个
4
14
热继电器
3UA4052
个
4
15
空开
DZ47-32A
个
1
16
2．4变频装置功能
（一）系统介绍
1、无速度传感器控制技术的优点
针对长距离胶带输送机刚性和柔性相结合的特点，采用矢量控制的变频器是最合适的。
西门子公司是国际自动化行业最具实力的公司，尤其是变频调速技术更是行业的样板。
矢量控制技术就是西门子公司发明并不断发扬光大的控制理论，现已被世界上90%变频器厂家所使用。
矢量控制是通过电磁矢量对电机进行控制，以达到高调速精度，高力矩，高响应速度的。
矢量控制发展现在已非常成熟,在实际使用中，可分“带速度传感器矢量控制”和“无速度传感器矢量控制”。
尤其是“无速度传感器”矢量控制技术，在很多工业控制场合均得到了广泛应用。
在本项目中，因为低速验带和大力矩重载启动，都需要很好的控制技术来实现。
而其它的控制技术必须通过有速度传感器的速度闭环来控制，否则就会出现低速脉动转矩，使皮带出现振颤现象,无法进行低速验带工作，也会降低启动力矩。
而皮带工作环境相对较差，增加速度码盘就增加了一个故障点，使系统可靠性下降。
“无速度传感器矢量控制技术”正好适合于该应用场合，即可解决低速验带和重载启动问题，又可使系统更简化，减少故障点，提高可靠性，使整个系统故障停运时间大大减少。
所以矢量控制技术是皮带传动的最佳技术方案。
2、力矩平衡控制方式：
组内变频靠变频器内部“主-从”功能实现力矩及速度平衡。
主传动以闭环速度控制模式，从传动则为闭环力矩控制。
主从传动之间通过通讯连接，并对变频器参数进行设置，当主传动进行维护或出现故障时，通过变频器间的控制联锁，其中一台从传动变频器自动升为主传动，以确保传输带仍能在降负荷下工作。
即通过参数设置及工程软件组态,可将任意一台驱动设为速度闭环主驱动,其余为转矩闭环从驱动，PLC和各主从驱动间采用PROFIBUS-DP实现通讯，组成一个相对独立的多机传动系统。
每台变频器拖动一台电机并配有制动单元和制动电阻。
组与组之间采用西门子公司PLC构成光纤网络进行时间及力矩总体平衡，统一规划各组状态。
由PLC协调处理。
3）西门子变频器样本
（二）系统功能
1）解决多台电机力矩及速度平衡问题
每一组电机内部力矩平衡是多电机驱动要解决的最主要问题，负载变化，电机参数及皮带松紧等因素，都会对电机的速度和出力产生扰动性影响，为了使系统稳定地工作，几台电机必须保持一致的速度，同时尽可能保持均匀的出力，这要靠变频器内部特殊软件自动实现。
使功率平衡度控制在5%以下.
2）皮带重载启动问题
在皮带工作中，可能会因各种原因，使皮带突然停车，这时皮带上就会有很重负载，如果这时启动皮带，就会使电机的出力超出正常出力，必须做到，低速、缓慢启动，减少加速度以便不使皮带打滑或撕裂。
3）解决低速验带问题
在皮带安装初期，或在检修期间，要检查皮带质量，如果以高速运行，对检修人员安全不利，也不利于对皮带进行认真检验，应该使皮带工作速度降到0.2米/秒以下，可有利于人工验带。
4）具有150%过载能力，和过欠电压，过电流，接地保护
5）把解决液压盘式制动器与变频器工作配合问题
变频器工作时，液压盘式制动器要松闸，而变频器停车时，要及时抱闸，在紧急情况下，还要利用液压盘式制动器帮助变频器快速停车，所以这要靠PLC进行准确协调的控制。
（三）系统配置
序号
名称
型号
单位
数量
备注
1
变频器500KW/690V
6SE71
台
3
西门子
2
输入电抗器
套
3
西门子
3
通讯板
SIMOLINK
台
3
西门子
4
高级操作面板
OP1S
套
3
西门子
5
通讯光缆
米
20
西门子
6
24V电源
220/24
个
1
7
中间继电器
个
6
（四）外形尺寸2100*2000*600
2．4快速切换柜功能
当运行变频柜有一台故障时通过快速切换柜，切换到备用变频柜继续运行，从而不影响生产。
系统配置
序号
名称
型号
单位
数量
备注
1
刀形转换开关
HS-13-1000
台
2
西门子
2
中间继电器
JZ7-44
套
4
西门子
3
指示灯
台
4
西门子
外形尺寸2200*1200*800
3系统功能框图
设备布置图
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
操作台
个
1
（不锈钢）
2
触摸屏
个
1
3
可编程序控制器
FX2N-128MR
个
1
4
模拟量输入输出模块
FX2N-5A
个
3
5
本安电源
个
3
6
通讯装置
个
5
7
跑偏传感器
个
6
8
拉线开关
个
6
9
速度传感器
个
1
10
温度传感器
套
6
11
烟雾传感器
个
2
12
纵向撕裂传感器
个
1
13
洒水装置
套
2
14
堆煤传感器
套
1
15
切换柜
个
1
16
变频柜
6SE71（500KW）
个
3
17
通讯板
SIMOLINK
个
3
18
高级操作面板
OP1S
个
3
19
通讯光缆
米
15
20
附材料
柜内空开接触器中继热继等
21
主电缆
米
变频柜到切换柜
22
控制电缆
米
1200
23
信号电缆
米
1100
3成套设备供货范围
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