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矿井提升机电控

TSDG-PC-1286

使用说明书

编制：

杜海宽

审查：

孙文波

批准：

王九茂

洛阳九亿重工有限公司

2009年01月

1、电控设备使用环境……………………………………………………2

2、电控系统基本参数……………………………………………………3

3、电控系统的主要组成部分与作用……………………………………2

3.1PLC简介……………………………………………………………23.2主回路………………………………………………………………33.3安全回路…………………………………………………………….33.4测速回路……………………………………………………………53.5控制回路……………………………………………………………53.6辅助回路……………………………………………………………53.7位置检测回路………………………………………………………54、系统的保护与连接……………………………………………………55、线路动作简介…………………………………………………………65.1开车前的准备工作…………………………………………………65.2启动加速---等速运转---减速---停车………………………………65.3验绳方式……………………………………………………………85.4故障开车……………………………………………………………86、PLC控制的优点………………………………………………………附录全数字动力控制电控设备使用说明书…………………………9矿井提升机上位监控系统使用说明书………………………………21

1、电控设备使用环境

1.1环境温度不高于40℃、不低于-20℃。

1.2相对湿度不超过85﹪（+25℃）。

1.3没有导尘埃及对金属和绝缘体有破坏作用的气体。

1.4没有剧烈的震动和颠簸。

1.5不必防爆的地方。

1.6采取措施后能满足上述条件的场所.

2、电控系统基本参数适用提升机型号及其名称:

适用主电机:

型号:

功率:

转速:

电压:

电流:

适用液压站:

制动方式:

工作水平数:

工作方式:

操作台:

3、电控系统的主要组成部分与作用

3.1PLC简介

可编程控制器（ProgrammableController）缩小为PC,为了与个人计算机的PC（ProgrammableController）相区别,有时在PC中人为地增加了L（Logical）而写成PLC.PLC是一种工业控制计算机,它不但代替了继电器控制盘,而且还可以进行逻辑控制、过程控制、数据采集综合控制系统.

本系统为双PLC控制,由两个基本单元FX2N-80MR和四个扩展单元以及两个特殊模块完成。

FX2N用于开关量信号的输入和输出，输入/输出点数为：

128/128。

安装注意事项：

（1）不宜安装在含有灰尘、油烟、导电性粉尘、腐蚀性及可燃性气体的场所：

（2）不宜直接安装在有振动、冲击的场所；

（3）不宜直接安装在高温、结露、雨淋的场所；

（4）尽量与高压线，高压机器，动力机器间隔离开一定距离。

（5）PLC输入、输出线不要与其他动力线布线与统一穿线管内或捆扎在一起。

3.2主回路

（1）定子回路6KV高压电源经高压开关柜接入电动机定子绕组，具有短路、过负荷和欠电压保护等功能。

（2）转子回路电动机转子绕组外接八级电阻。

在提升机运行过程中，按电流、时间原则分段切除转子外接电阻来改变电动机的起动和制动特性，以满足速度图的要求。

3.3安全回路

在提升机电控系统中，设有必要的连接和保护线路安全保护有一下几部分组成；

（1）主令控制器手柄零位联锁

当主令手柄处于中间零位时，零位信号SPC5闭合允许安全回路接通。

当安全回路断电后，主令手柄必须回到零位，安全回路才允许重新接通。

（2）工作闸制动手柄连锁限位开关DZK-1

当工作闸手柄在全抱闸位置时，限位DZK-1的常开触点闭合，允许安全主回路接通。

（3）测速断线保护

当主测速机损坏或断线时，电控系统断后实现安全保护功能。

（4）高压掉电保护

当高压开关柜合闸时ZGN触点闭合。

当由于短路、过负荷、欠压、失压、司机脚踏紧急停车等原因而掉电时，断开安全回路

（5）制动高压信号PC44。

（6）液压站制动油压超过要求时，电接点压力表接触点闭合，信号PC44闭合断开安全回路。

（7）错向保护

当提升机运行方向与预选方向不同时,PLC判断后安全回路断开.

（8）等速超速

当提升机运行速度超过最大速度的15﹪时,PLC1﹑PLC2判断后安全回路断开.

（9）PLC输出安全制动继电器PCA

当PLC判断系统发生重鼓掌时（PLC内安全回路断开）,PCA继电器失电,安全回路断开.

（10）减速过速保护

减速后,若提升机运转超速,GSJ1（340,338）动作安全回路断开.

（11）过卷开关

过卷开关ZGK1,FGK1和ZGK2,FGK2分别装在深度指器和井架上.当提升容器超出正常停车位0.5M时,相应的过卷开关动作,安全回路断开.

（12）过卷复位开关

当提升容器过卷后,若需继续开车,应根据容器的过卷方向选择过卷复位开关FW位置,安全回路方能重新接通,提升机只能想过卷的反方向开车.待过卷故障解除后，将过卷复位开关重新搬向工作位置.（13）短轴保护

当深指器出现断轴时,PLC检测后进行安全保护.

（14）闸瓦磨损到一定程度时,（322,328）断电,断开安全回路.

（15）松绳保护

当提升机发生松绳现象时,松绳开关动作,松绳信号PC37接通,断开安全回路,提升机实现安全制动.

3.4测速回路

由提升机电动机通过皮带拖动的他励直流测速发电机CSF的输出电压与主电机的转速成正比.当提升机以额定转速运行时,调节串与测速机励磁绕组中的可调电阻Rt1,使CSF输出电压为220VDC.当提升机正常运行时,PLC通过测速回路测得的速度信号实现电控系统的监控功能.

3.5控制回路

控制回路的作用是根据提升机起动﹑等速运行﹑减速﹑停车﹑验绳﹑换向以及安全保护的设计要求,相应改变电控系统的工作状态,实现必要的电器连锁和保护功能.

3.6辅助回路

辅助回路提供润滑油泵电源﹑液压油泵电源﹑PLC电源﹑自整角机电源﹑磁开关电源等.

3.7位置检测回路

位置检测采用光电编码器作为检测元件,通过PLC的高速计数功能对脉冲A+,B+进行计数,可以精确的反映出容器在井筒的实际位置.在操作台上数字深度指示精度<︱1︱CM.

4、系统的保护及联锁

（1）安全制动时,G5阀断电,提升机实现一级和二级制动。

同时切除电动机电源,转子回路接入全部电阻.工作闸继电器GZJ及制动油泵等控制回路断电并制动油压降为零.

（2）提升机主电机高压换向接触器ZC和FC具有机械和电气联锁.电气联锁是通过在ZC线圈回路中串接了FC常闭触点或FC线圈回路中串接ZC常闭触点来实现的,保证了当一个方向接触器通电时,另一个方向接触器不能得电.同样,机械连锁装置也保证了两个换向接触器不能同时得电.注意:

任何情况下只有当系统接收到开车信号后才允许司机开车.

（3）当提升过程中发生润滑油压力过高﹑过底。

润滑站滤油器堵塞或油温高。

液压站滤油器堵塞或高温等轻故障时,故障指示灯亮,电控系统允许本次提升完毕.当故障解除后才允许进行下次提升.

（4）全矿停电时,由PLC保证提升机能实现二级制动并做好提升机的后备保护.

5、线路动作简介

提升机系统的运行可以分为起动﹑等速﹑爬行﹑施闸停车等几个阶段.一般有以下几种基本运行方式:

（1）动加速—等速运行—减速—停车

（2）验绳

（3）故障开车以下以手动为例说明一下线路动作情况.

5.1开车前的准备工作

（1）合上高压开关柜的隔离开关,操纵台上电压表指示线路电压为6KV,合上高压真空断路器.

（2）旋转闭合操纵台上紧急开关（7TA）使接触器KMO吸合,控制回路得电.操纵台上3HK旋转开关处于正常开车位置,此时若安全回路无故障,安全接触器AC吸合,操纵台上安全信号灯亮,G3G4阀通电.至此,开车前准备工作完毕.

5.2启动加速—等速运转—减速—停车

（1）司机做好开车前准备工作,等待开车信号.

（2）开车信号井口信号工发出开车信号后，司机启动润滑油泵和液压油泵.待润滑油压力超过电接点压力表上最低设定油压值后,若不存在其它轻故障则允许开车信号灯亮。

若还存在润滑站滤油器堵或油高温﹑液压站滤油器堵或油温高﹑闸瓦磨损﹑弹簧疲劳等轻故障,则允许开车信号灯不亮.待维修人排除故障后,司机按故障复位按钮复位PLC所记忆的故障,再次启动润滑泵和液压泵,待信号系统发出开车信号后允许开车信号灯亮允许司机开车.注意:

主令手柄不在零位电控系统接受不到开车信号.

（3）选向

a.由停车开关自动选向。

b.容器位于井中时由司机手动选向。

c.方向一旦选定具有记忆功能。

（4）启动加速

当司机按正确方向将主令控制器LK从中间位置向前推或向后拉时，主令控制器相应触点闭合。

同时将工作闸手柄推向松闸位置，限位开关DZK-1常闭点闭合。

工作闸继电器GZJ吸合，工作闸自整角机得电，可调闸线圈KT1（或KT2）得电。

随着工作闸手柄不断前推。

可调闸线圈KT1（或KT2）的电流逐渐增大，提升机逐渐松闸。

同时高压电源接入电动机定子绕组，提升机开始启动。

电控设计采取了以电流为主、以时间为辅的启动原则。

既每级电阻切除必须具备两个条件：

a.时间继电器断电延时结束

b.电流继电器释放。

电流继电器的作用是为了防止过早切除下一级转子外接电阻而产生过大的冲击电流，对提升机和钢丝绳造成危害。

此外，司机还可以主机板动主令手柄，人为控制转子外接电阻的切换时间来实现提升机的加速过程。

（5）等速运行阶段控制线路无变化。

（6）减速

提升机运行至减速点时，深指器上的减速开关动作，操纵台上减速指示灯亮。

在减速段有两种方式选择：

a.不切除主电机定子的高压电源，转子回路接入一部分电阻。

此时，司机可根据负载和提升机减速情况操纵主令手柄逐级增加转子回路中所接电阻，同时施闸使提升机运行速度逐渐下降。

b.断开高压电源，转子接入全部电阻。

经过消弧延时后动力制动脚踏投入并且除第一级电阻，提升机逐渐减速。

（7）施闸停车当提升容器到达停车位置时，井架上的停车开关动作，司机将主令手柄拉至零位，将工作闸手柄拉至全抱闸位置施闸停车，为提升机自动换向做好准备。

当信号工作次发出开车信号后，电控系统根据信号自动判断开车方向。

5.3验绳方式

与正常开车相同，操作主令手把切出第一预备级电阻按电动方式低速开车验绳。

5.4故障开车

当PLC出现故障时，可以简易开车。

注意：

此方式为应急方式，不允许长期使用。

开车方式为：

（1）切断PLC电源：

（2）将操纵台上的3HK开灯打至故障开车位置，此时，接通安全回路；注：

主令手把、闸手把必须处于零位。

（3）启动润滑站、液压站；

（4）退开闸手把可以开闸，向前或向后推动主令手把，可吸合FC或ZC，再先向前推（和向后）可以依次吸合第一，第二，第三，接触器，开动提升机操作与正常开车相仿。

直至抱闸停车。

6、PLC控制器的优点

（1）PLC系统具有较强的控制功能，可靠性高，具有较强的抗干扰能力，动作快速性好且编程简单。

（2）PLC系统除能完成继电器系统具有的功能外，还实现了一些软件功能。

如通过光电编码器来判断提升容器所处的位置。

确定软件减速点，停车点，判断运行错向、测速短线等功能。

7、可调闸回路部分

可调闸环节就是控制电液调压装置的线圈电流，用以调节制动油缸压力油的压力，从而控制制动器，使制动器产生不用的制动力矩。

电源调压装置的线圈KT1、KT2互为备用，用转换开关3K倒换，KT1或KT2中的电流是由可调闸模块板KTXS及KTPJ供给。

来自测速机端电压从（629-637）进入本器，作为速度反馈信号，限速自整角机CD5（正向），CD6（反向）分别从（836-837）和（895-894）进入，作为速度给定信号与速度反馈信号经过运算放大器综合，可实现当超速5﹪时，可调闸电流自动降到铁闸皮电流，从而达到闭环控制。

闭环信号输出CK3，操纵台上制动手把自整角机CD1从（813-814）进入，手动给定信号CK4。

CK3、CK4两信号经过最小值比较。

即CK3与CK4两者，谁小，最小值比较器输出跟谁走，其输出经过复合管T2、T3功率放大后输出给可调闸调压之目的。

原理框图如图1所示。

由于最小值比较器作用，可调闸闭环就不会影响制动手把的灵活性，随时可以参与作用。

而且，线性度非常好。

可调闸综合特性如图2所示。

A-B-C手动进程D等速过程

C-D加速过程D-EF超速过程

刚开车时，闭环给定输出最大，CK3输出值最大值动手把给定最小，在最小值比较器作用下，工作点在A点，随着制动手把前推，CD1输出增大，工作点由A向B移动，制动手把在全松闸位置。

工作点在C点，对应可调闸最大工作电流。

加速工作点由C向D移动，等速时工作点在D点。

如果超速，工作点由D向E移动，当超速5﹪，工作点稳定F点，对应铁闸皮电流。

受到负限副作用，在不拉闸把的情况下，可调闸不因严重超速而继续降低电流。

当司机操纵制动手把向紧闸位置移动，减小自整角机的角度，其输出电压减小，反馈强度增加，使磁放大器输出减小，其制动油压减小，制动力矩增加，若司机操纵制动手把向松闸位置移动，情况以上述相反，制动力矩减小，操纵制动手柄，改变自整角机的输出，使磁放大器反馈强度改变，其输出由A点沿纵轴向B、C变化，从而KT1（或KT2）电流减少，制动力矩增大。

8、继电器的整定

8.1.过电流继电器GLQ1和GLQ2的整定。

8.2.速断动作做电动机的短路保护，速断动作电流整定值按下式整定：

式中：

K1—可靠系数，取1.6；

K2—接线系数，接线电流时取1，接两相电流之差时取3；（1.75）

入m—电动机最大力矩相对值；

I1N—电动机定子额定电流；

Ki—电流互感器变化。

8.3.反时限动作用作电动机的过电流保护。

反时限哦那个做电流整定值按下式整定：

式中：

K1---可靠系数，取1.2；

K3---继电器返回系数，一般取0.85；

K2、I1N、Ki同前。

8.4.欠电压脱扣器SYQ的整定

1）吸引电压不高于额定电压得85﹪.

2）释放电压约为额定电压得60﹪.

3）加速电流继电器JLJ的整定。

4）释放电流按下式整定。

I1=（1.02～1.1）KiNI12（安）

其中：

2—起动切换力矩下限相对值；I1N、Ki同前8.5..吸引电流按下式整定：

IaK=3KIV（安）式中：

K3---继电器返回系数，取0.85-0.9。

Krlin____洛阳九亿重工有限公司_____kelin128.6.加速时间继电器ISJ-8SJ的整定。

加速时间电器ISJ-8SJ的时滞，有使用单位根据设计要求自行整定，如无设计资料可查时，对于以电流为主时间为辅的控制方式，时间继电器的延时可按下表整定：

8.7.销弧联轴继电器XHJ的整定。

消弧联锁继电器XHJ一般整定为0.5-0.75秒。

9、KTPJ型模块的整定。

（1）闸把给定可调闸输出：

1号2号接线端子为手把自整角机复边电源进线；13号14号接线端子进PLC的A/D模块；21号22号接线端子由PLC的D/A模块引出；25号26号接线端子输出至液压站KT线圈。

（2）调整PT1，使13号14号输出端子在自整角机输出最大时为DC8V，PLC内部数字量对应1600；21号22号端子电压、由PLC提供；大小现场设定。

25号26号端子通过RT9整定为15-16V；KT线圈电流可现场调。

Krlin____洛阳九亿重工有限公司_____kelin13（3）7号8号端子为测速副边讲线，17A,18A为出线；测速发电机输出220DC时，加入7号8号端子，调整RT5使17A，18A为DC8V。

10、可调闸模块的调整在等速段。

（及测速机端压为22V时，自整角机输出最大既凸轮板最低处压上滚轮）时，分别调整点值器W1使CK1电压为10V，调整电值器W2使CK2为0V。

（1）可调闸调整a.确定可调闸最大工作电流即铁闸皮电流值。

b.把CD1的零位调好。

CD5\CD6零位调好。

c.在CK1、CK2为0时，调整W8让CK3值达到7.2V，调整W5改变CK3值刚变小为止。

d.将制动手把推至最前端，调整W8让KT线卷电流达到最大工作电流（250mA），同时可以调整电控设备中Rt5-1（Rt2）Rt5-2（Rt3）,以到达达一目的。

e.人为在测速机端加上电压使得CK1电压为10×5﹪=0.5V，调整W4（放大倍数），使得CK3值对应于KT线卷电流为铁闸皮电流。

这是调整W6使CK3值刚发生变化为止。

f.重复步骤C一般设备出厂后，只要进行步骤α，E即可。

（2）限速保护调整调整W3使CK6点值为-1V（超速10﹪气作用）或-1.5V（超速15﹪起作用）即可。

11、转子电阻计算：

转子电阻的计算列表如下：

表中：

RH=NINV232上式中：

V2N：

电机转子额定电压I2N：

电机转子额定电流12.安装维护ⅰ所有板面垂直安装ⅱ由于接触器屏IJC-8JC，在合闸和分闸时产生振动，因此在安装时应与继电器屏保持一定的间隙（10-20mm）ⅲ每隔一定时间，应将所有时间继电器的延时时间和速度继电器的释放和吸合值进行校验同时检查所有按点是否正确。

ⅳ磁力站上元件在保证级数性能的前提下，允许制造厂个别代用。

13.订货须知ⅴ订货时，须提供提升电动机型号，规格定子电压加非标准产品需要提出定子电流，转子电压，电流，过载倍数等。

ⅵ电机转子电阻箱按经验公式配供，如不能满足用户需要，请用户自行解决。

ⅶ本成套电控设备，不包括提升电动机，主电机系由机厂提供。

Krlin____洛阳九亿重工有限公司_____kelin1514.自整角简介借助自整角机可以组成各种电气同步传动系统能使两个或数个机械上下不相连接的传轴，同时偏转或旋转，用于传递数据的同步传动系统，在其接收机轴上任何负载，而只有经过平衡的指示针或刻度盘，所以称为指示式同步传动系统。

在单相交流同步传动系统中，采用感应电动机作为发送机和接收机，这种电机由接在同一交流电网的单相激磁绕组及相互连接的三相同步绕组，这种感应电机就叫做自整角机。

单相交流同步传动系统，在JKE提升机多水平深度指示器上作为指示深度用，发送及主轴相连，接收机带动指针或丝杠装在司机操纵台上，知识提升容器的位置，它的电路和原理如图四十三所示。

图中，γ1与γ2分别表示发送机与接收机转子的角位移，角度是从激磁绕组轴线按反时针方向计算的，γ1与γ2角分别为发送机和接收机A相轴线与激磁绕组轴线间的夹角，显然Q=γ1-γ为发送机与接收机转子间的失调角，当发送机和接收机的激磁绕组与电网接通时，每以电机均产生在空间不动，而在时间上随电网频率脉振的磁通，这些磁通在同步绕组每相中感应出变压器电势，相电势值取决于相绕组轴线与磁通轴线的相对位置，当两轴重合时，相电势值最大，两轴相差90﹪时，其值为零，相电势随夹角的变化时余弦按关系。

当发送机和接收机转子的回转角Y1和Y2相等，则每相对应的相电势也相等，每组电路内将无流通过，转子上亦没有任何转柜的作用，当送机轴回转某一角度，或者将它固定在其它任何位置时，Q角不等于零，在每相电路内将由合成电势的作用，并产生均衡电流。

均衡电流余激磁磁通互相作用的结果，是发送及接收机轴上产生转矩，这个转矩的作用是使失调角减小，由于发送机转子与主轴传动机械相连接，不能自由旋转，接收机跟着偏转或旋转，形成同步传动知识系统。

一个发送机，不仅可以连接一个接收机。

而且可以允许连接几个接收机，具体数量见下表：

表1一个发送机允许的接收机数量

在提升机电气传动系统中，还应用自整角机作为主令设备，发出主令控制讯号用于速度给定制动力给定等。

它是利用自整角机转子电压的振幅与相位随转角变化的特性实现的。

自整角机激磁绕组送入恒定交流电压V1从自整角机的两个相绕组上取出电压V2这两个相绕组可用等值绕组（虚线）代替，它与激磁组轴线的较为差，由图中看出，当初级激磁绕组的轴线与次级等值绕组相重合，绕组方向相同，转到180°时，轴线再次重合，单绕组方向相反，则V2电压瞬时值有最大正值经过零点（=90°）到最大负值这样，自整角机的单相连接可以作复制调节器成相为调节器自整角机的相电压随转角的变化曲线。

提升机传动系统中，采用无触点是自整角机，它的激磁绕组和同步绕组都装在自整角机定子上，转子仅是一个导磁体，而且没有绕组，所以无滑环和碳刷，称为无触式，显然，它的可靠性比有接触式为高。

表2、自整角机技术数据

杜海宽审查：

孙文波批准：

王九茂洛阳九亿重工有限公司2009年01月Krlin____洛阳九亿重工有限公司_____kelin20目录1.产品综述2.产品系统说明1.产品概述动力制动是矿井提升机交流拖动系统中配套的一种传统的传动线路，目前，国内使用的有两种方案。

一种主回路采用三相半控桥，另一种采用单相半空桥，这两种线路从七十年代中期在国内使用以来，由于使用电路为半控桥，控制回路为老式磁放大器给定，触发为分离元件。

国外英国欧陆公司EUROTHERMDRIVESLIMITED（原称SSD公司）是欧陆集团公司子公司之一，专业生产交、直流调速装置以及之配套的专用设备。

其最新推出的590系列直流电机调速装置是全新概念的第二代全数字直流调速系统，具有优良的性能，该系列可提供两象限（单向）、四象限（可逆）运行控制，并实现了标准化生产。

该装置具有多变的功能，其输出、输入端子可重新组态，并有特殊的功能模块，可作传统的调速系统，也可组态为比较复杂的过程控制，给定可用都以量给定，也可用上位计算机、PLC或其它数字操作单元提供数字量给定，反馈可用模拟测速机，也可用编码器，或两者同时使用作为复合反馈，从而得到最佳的动态性能和稳态精度。

Krlin____洛阳九亿重工有限公司_____kelin21附录二ADP6.0矿井提升机人机界面监控系统及数显深度指示器目录一.适用范围及用途二.技术性能三.工作原理四.订货需知一.适用范围该装置为提升机人机界面控制系统，配置工业控制计算机、高分辨率彩色显示器及彩色打印机，通过与主控PLC通讯，以生动的监控画面实现对整个提升系统全面的实时监控。

具有速度、位置、等动态参数以及报警、故障、信号、状态等开关量参数的动态显示，并能对故障类型提供实用的解释，方便进行故障的快速定位。

监控界面全中文显示，采用文字、棒形图、趋势图、光字牌阵列、图表等多种显示方式，生动直观。

实用的报表功能及提升勾数记录，可对历史数据如速度图和故障等进行打印输出，为副司机的监护和维护人员的检修工作提供有利的指导依据。

调试及检修期间可以在彩色屏幕上进行测试，比专用编程器更加直观，可与TKD-PC、JKMK/J-PC系列电控配套使用。

数显深度指示器是利用数码管和狮子信号的传递来完成数

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