第一章序言一、防爆絞車系統(tǒng)發(fā)展簡(jiǎn)史：全國(guó)煤礦井下安裝有上萬(wàn)部交流提升機(jī)（以下簡(jiǎn)稱絞車），從控制系統(tǒng)分析，主要有以下幾種系統(tǒng)，而這幾種系統(tǒng)又代表了我國(guó)絞車電控系統(tǒng)的發(fā)展歷史。沒(méi)有控制系統(tǒng)的絞車：隨著《安全生產(chǎn)法》及《煤礦安全規(guī)程》的頒布及施行，此類絞車在井下提升領(lǐng)域已經(jīng)很少了，主要是應(yīng)用在55KW以下的小卷筒小功率的調(diào)度絞車或臨時(shí)提升物料的絞車。轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的絞車電控系統(tǒng)（俗稱“電絞”）：由于國(guó)家對(duì)安全生產(chǎn)的重視，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，在高瓦斯及高煤塵的工作環(huán)境，要求采用防爆的絞車電控系統(tǒng)。此時(shí)，大量的采用轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速的電控系統(tǒng)被我國(guó)的煤礦廣泛應(yīng)用。這種防爆電控系統(tǒng)，在防爆電機(jī)的轉(zhuǎn)子上串聯(lián)防爆電阻，通過(guò)逐級(jí)投入或切除電阻來(lái)達(dá)到調(diào)速目的。該系統(tǒng)的雙線制保護(hù)是通過(guò)增加測(cè)速發(fā)電機(jī)或自整角機(jī)測(cè)量速度，由此速度信號(hào)而形成的后備保護(hù)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也有個(gè)別的是采用軸編碼器來(lái)進(jìn)行測(cè)速的。該系統(tǒng)在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下確實(shí)解決了對(duì)井下絞車電控系統(tǒng)的防爆需要。但其缺點(diǎn)也是尤其明顯的：失爆：由于在調(diào)速及制動(dòng)過(guò)程中，防爆電阻消耗大量的能量，導(dǎo)致防爆電阻箱過(guò)熱而使得防爆箱變紅、變形，不僅增加了系統(tǒng)的維護(hù)量，更為嚴(yán)重的是形成失爆，為煤礦井下帶來(lái)安全隱患。?安全隱患大：由于在負(fù)力提升狀態(tài)下采用電阻消耗能量制動(dòng)，且傳動(dòng)系統(tǒng)任何保護(hù)，因此一旦制動(dòng)系統(tǒng)有問(wèn)題，易形成“飛車”事故，給安全生產(chǎn)造成隱患。?占用空間大：在此系統(tǒng)中，大量防爆電阻的投入，而占用了大面積的井下硐室，增加了車房硐室開拓的費(fèi)用和難度。?調(diào)速精度低:從技術(shù)上該系統(tǒng)都是通過(guò)投入和切除電阻來(lái)進(jìn)行調(diào)速的，故其調(diào)速系統(tǒng)只能是分級(jí)調(diào)速，而無(wú)法做到無(wú)級(jí)調(diào)速，且加減速度不易控制，這樣又為絞車提升過(guò)程中造成安全隱患，容易造成掉道等事故的發(fā)生。?無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制的雙線制。防爆液壓絞車系統(tǒng)（俗稱“液絞”）:由于電絞存在著上述的種種缺點(diǎn)，八十年代初防爆液壓絞車系統(tǒng)出現(xiàn)了。液壓絞車系統(tǒng)采用一臺(tái)或兩臺(tái)油泵驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)，然后通過(guò)液壓系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，由液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)卷筒，實(shí)現(xiàn)提升，這樣可以通過(guò)控制液壓系統(tǒng)中液壓油的流量來(lái)控制提升機(jī)的速度。該系統(tǒng)的雙線制保護(hù)也是通過(guò)增加測(cè)速發(fā)電機(jī)或自整角機(jī)測(cè)量速度，由此速度信號(hào)而形成的后備保護(hù)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也有個(gè)別的是采用軸編碼器來(lái)進(jìn)行測(cè)速的。該系統(tǒng)不需要減速機(jī)直接驅(qū)動(dòng)卷筒，因此簡(jiǎn)化了主機(jī)系統(tǒng)，故成本較低，又很好的解決了原來(lái)電絞的缺點(diǎn)。但在一段時(shí)間的應(yīng)用后，其缺點(diǎn)也就隨之暴露：?傳動(dòng)效率低：通過(guò)上面論述可以知道，來(lái)自油泵電機(jī)的驅(qū)動(dòng)力通過(guò)一系列的傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)卷筒，因此其傳動(dòng)效率是比較低的，一般能做到70%就非常不錯(cuò)了。?故障率高：由于液壓馬達(dá)長(zhǎng)期運(yùn)行，故其故障率非常高，因此維護(hù)費(fèi)用及維護(hù)時(shí)間給用戶造成損失。?密封差：由于我國(guó)的密封件的材質(zhì)及加工水平較低，故液壓系統(tǒng)的密封性能較大，尤其是系統(tǒng)投入一年以后，漏油比較嚴(yán)重，因此液壓系統(tǒng)后期維護(hù)量大，維護(hù)成本高，維護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，給用戶造成較大的損失。?過(guò)載能力差：液絞系統(tǒng)的過(guò)載能力比較差，因此在設(shè)計(jì)上往往加大安全系數(shù)，增加用戶的投資。二、全數(shù)字防爆四象限變頻絞車電控系統(tǒng)（一般稱為“變頻絞車”）:為解決以上系統(tǒng)存在的這樣或那樣的缺點(diǎn)，在2001年唐山開誠(chéng)電器有限責(zé)任公司獨(dú)立開發(fā)了全數(shù)字防爆四象限變頻絞車電控系統(tǒng)。在變頻絞車電控系統(tǒng)中，以防爆四象限變頻器為主要拖動(dòng)設(shè)備，通過(guò)雙PLC數(shù)字控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)《煤安規(guī)程》中規(guī)定的絞車雙線制保護(hù)及控制。具體優(yōu)點(diǎn)有：?調(diào)速精度高，調(diào)速范圍廣：調(diào)速精度不低于0.5%，調(diào)速范圍為0.3?額定轉(zhuǎn)速。?雙線制保護(hù)：由于采用一條硬件安全電路和兩條軟件安全電路相互冗余，使得系統(tǒng)更加安全可靠。?雙線制控制：正常提升時(shí)，采用雙PLC系統(tǒng)相互監(jiān)視，相互冗余。當(dāng)其中一個(gè)PLC系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)PLC系統(tǒng)仍可投入進(jìn)行應(yīng)急開車，最大程度的給用戶減少損失。?操作簡(jiǎn)便：司機(jī)操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)安全性大大提高。?節(jié)能效果明顯：系統(tǒng)將再生能量通過(guò)四象限變頻調(diào)速裝置回饋電網(wǎng)，采用AFE自換向技術(shù)保持回饋電流與電網(wǎng)電壓的反相位，真正實(shí)現(xiàn)回饋制動(dòng)。第二章基礎(chǔ)及術(shù)語(yǔ)一、術(shù)語(yǔ)和基礎(chǔ)知識(shí)：異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：異步電動(dòng)機(jī)定子磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速被稱為異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速達(dá)到電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速時(shí)其轉(zhuǎn)子繞組將不再切割定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，因此轉(zhuǎn)子繞組中不再產(chǎn)生感應(yīng)電流，也不再產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。因此異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速總是小于其同步轉(zhuǎn)速。異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速由電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)(極對(duì)數(shù))和電源頻率所決定。電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速60fn= sp且轉(zhuǎn)差率ns-nns因此，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速60f(1-s)n-nsx(1-s)= pn 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；ns 同步轉(zhuǎn)速，r/min；f 電源頻率，Hz；電動(dòng)機(jī)磁極對(duì)數(shù)；轉(zhuǎn)差率。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)出廠之后，電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)一般就不能再改變了，因此調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的電源頻率即可達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的日的。2.“交-直?交”變頻器：從某種意義上來(lái)說(shuō)，變頻器就是一個(gè)可以任意改變頻率的交流電源?！敖?直-交”變頻器首先通過(guò)三相全波整流將交流電源整流成直流，然后通過(guò)開關(guān)元件將直流逆變工成交流，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電源的頻率的控制。變頻器的基本構(gòu)成IGBT（IsolatedGateBipolarTransistor，隔離門極雙極型晶體管）：是日前廣泛應(yīng)用于中小容量變頻器中的一種半導(dǎo)體開關(guān)器件。由于它集功率MOSFET和功率晶體管的優(yōu)點(diǎn)于一身，具有輸入阻抗高、開關(guān)速度快等特點(diǎn)。IPM（IntelligentPowerModule，智能功率模塊）：是一種將功率開關(guān)器件及其驅(qū)動(dòng)電路，保護(hù)電路等集成在同一封裝內(nèi)的集成模塊。日前的IPM一般采用IGBT作為功率開關(guān)器件，通過(guò)光耦接收信號(hào)后對(duì)IGBT進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并同時(shí)具有過(guò)電流保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)，以及驅(qū)動(dòng)電源電壓不足時(shí)的保護(hù)等保護(hù)功能。其功率損耗小，發(fā)熱低，為解決防爆變頻調(diào)速裝置的散熱問(wèn)題提供了有利的條件。PWM（PulseWidthModulation，脈沖寬度調(diào)制）控制：是在逆變電路部分同時(shí)對(duì)輸出電壓（電流）的幅值和頻率進(jìn)行控制的控制方式。在這種控制方式中，以較高頻率對(duì)逆變電路的半導(dǎo)體開關(guān)元器件進(jìn)行開關(guān)，并通過(guò)改變輸出脈沖的寬度來(lái)達(dá)到控制電壓（電流）的目的。正弦波PWM控制：指的是改變PWM輸出的脈沖寬度，使輸出電壓的平均值接近于正弦波。這種控制方式也被稱為SPWM控制。矢量控制：其基本思想是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流分為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量（勵(lì)磁電流）和與其相垂直的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量（轉(zhuǎn)矩電流）并分別加以控制。由于在這種控制方式中必須同時(shí)控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流的幅值和相位，即控制定子電流矢量，故這種控制方式被稱為矢量控制方式。矢量控制方式使對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高性能的控制成為可能。采用矢量控制方式的交流調(diào)速系統(tǒng)不僅在調(diào)速范圍上可以與直流電動(dòng)機(jī)相匹敵，而且可以直接控制異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。電機(jī)正反轉(zhuǎn)的變頻實(shí)現(xiàn)：利用普通的電網(wǎng)電源運(yùn)行的交流拖動(dòng)系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換，必須利用開關(guān)等裝置對(duì)電源進(jìn)行換相切換。利用變頻器進(jìn)行調(diào)速控制時(shí)，只需改變變頻器內(nèi)部逆變電路換流器件的開關(guān)順序即可以達(dá)到對(duì)輸出進(jìn)行換相的日的，很容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換而不需要專門設(shè)置正反轉(zhuǎn)切換裝置。此外，對(duì)在電網(wǎng)電源下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)切換時(shí)，如果在電動(dòng)機(jī)尚未停止時(shí)進(jìn)行相序的切換，電動(dòng)機(jī)內(nèi)將會(huì)由于相序的改變而流過(guò)大于起動(dòng)電流的電流，有燒毀電動(dòng)機(jī)的危險(xiǎn)，所以通常必須等電動(dòng)機(jī)安全停下來(lái)之后才能夠進(jìn)行換相操作。而在采用變頻器的交流調(diào)速系統(tǒng)中，由于可以通過(guò)改變變頻器的輸出頻率使電動(dòng)機(jī)按照斜坡函數(shù)的規(guī)律進(jìn)行減速，并在電動(dòng)機(jī)減速至低速范圍后再進(jìn)行相序切換，進(jìn)行相序切換時(shí)電動(dòng)機(jī)的電流可以很小。對(duì)于利用普通的電網(wǎng)電源運(yùn)行的交流拖動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流較大并存在著與起動(dòng)時(shí)間成正比的功率損耗，所以不能使電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高頻度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)。而對(duì)于采用了變頻器的交流調(diào)速系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于電動(dòng)機(jī)的起停都是在低速區(qū)進(jìn)行而且加減速過(guò)程都比較平緩，電動(dòng)機(jī)的功耗和發(fā)熱較小，可以進(jìn)行較高頻度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)。負(fù)力運(yùn)行：絞車在重物下放以及重物上提的減速段，電機(jī)的給定的轉(zhuǎn)速均小于實(shí)際轉(zhuǎn)速，故此時(shí)提升機(jī)均處于負(fù)力運(yùn)行狀態(tài)。電機(jī)需要在給定的轉(zhuǎn)速大于實(shí)際轉(zhuǎn)速時(shí)，即正力運(yùn)行時(shí)為電動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)為耗能運(yùn)行；而當(dāng)電機(jī)在負(fù)力提升時(shí)為發(fā)電狀態(tài)，可視電機(jī)為發(fā)電機(jī)，因此需將再生能量進(jìn)一步處理。對(duì)于變頻器控制的電機(jī)而言，其在負(fù)力運(yùn)行時(shí)，變頻器的直流母線電壓將上升。電氣制動(dòng)：由于在變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的調(diào)整控制是通過(guò)改變變頻器的輸出頻率進(jìn)行的，當(dāng)把變頻器的輸出頻率降至電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速所對(duì)應(yīng)的頻率以下時(shí)，負(fù)載的機(jī)械能將被轉(zhuǎn)換為電能，并被回饋到變頻器。而變頻器則可以利用自己的制動(dòng)回路將這部分能量以熱能消耗或回饋給供電電網(wǎng)，并形成電氣制動(dòng)。同機(jī)械制動(dòng)相比，電氣制動(dòng)有許多優(yōu)點(diǎn)，例如體積小，維護(hù)簡(jiǎn)單，可靠性好等。但是也應(yīng)該注意到，由于在靜止?fàn)顟B(tài)下電氣制動(dòng)并不能使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生保持轉(zhuǎn)矩，所以在絞車系統(tǒng)中還必須采取相應(yīng)的措施，例如和機(jī)械盤形制動(dòng)器（盤形閘）同時(shí)使用。電氣制動(dòng)形式主要分為動(dòng)力制動(dòng)（直流制動(dòng)）、能耗制動(dòng)、回饋制動(dòng)，這三種制動(dòng)方式將在下文進(jìn)行論述。動(dòng)力制動(dòng)（直流制動(dòng)）：它是利用制動(dòng)時(shí)，在電機(jī)定子上施加直流電勢(shì)，由于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而形成與轉(zhuǎn)子本身磁場(chǎng)相反的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，達(dá)到制動(dòng)的目的。一般適用于由高速旋轉(zhuǎn)降至低速旋轉(zhuǎn)，故制動(dòng)過(guò)程及減速度無(wú)法精確控制。能耗制動(dòng)：制動(dòng)單元實(shí)時(shí)采樣直流母線電壓值，當(dāng)其值達(dá)到某一閾值時(shí)，制動(dòng)單元投入制動(dòng)電阻將再生能量消耗?？煽卣鳎浩胀▋上笙拮冾l器的三相全波整流單元為非可控的整流單元，故該單元無(wú)法實(shí)現(xiàn)再生能量的回饋，因此為實(shí)現(xiàn)再生能量的回饋將三相全波整流單元設(shè)計(jì)成可控整流，例如我們采用的仍然是IPM來(lái)作為整流單元。AFE（ActiveFrontEnd，主動(dòng)前端）技術(shù)：采用AFE技術(shù)的變頻器，可以實(shí)時(shí)的控制電流的相位。當(dāng)電機(jī)為電動(dòng)狀態(tài)時(shí)，通過(guò)AFE技術(shù)的控制，電流的相位可以和電壓同相位，使功率因數(shù)接近于1；當(dāng)電機(jī)為發(fā)電狀態(tài)時(shí)，通過(guò)AFE技術(shù)的控制，電流的相位可以和電壓反相位，我們知道，發(fā)電機(jī)的電流和電壓是反相位的，而此時(shí)就可以將電機(jī)理解為發(fā)電機(jī)在運(yùn)行?；仞佒苿?dòng)：回饋制動(dòng)有兩種方式，整流回饋和AFE回饋。?整流回饋：即采用普通三相全波整流+回饋單元+自耦變壓器的形式。自耦變壓器的目的是為了使回饋的電壓與電網(wǎng)電壓一致。當(dāng)電機(jī)產(chǎn)生再生能量時(shí)，直流母線電壓提升，回饋單元將能量通過(guò)自耦變壓器回饋電網(wǎng)。此時(shí)，回饋的波形最好的情況下只能是方波，這對(duì)電網(wǎng)來(lái)講，污染是非常嚴(yán)重的。?AFE回饋：采用可控整流+AFE控制單元。當(dāng)電機(jī)產(chǎn)生再生能量時(shí)，直流母線電壓提高到設(shè)定閾值時(shí)，整流側(cè)的DSP（數(shù)字信號(hào)處理器）類似逆變側(cè)的DSP一樣自動(dòng)控制可控整流的IPM的工作，通過(guò)PWM斬波技術(shù)，形成回饋的正弦波。同時(shí)，通過(guò)AFE技術(shù)，自動(dòng)將回饋的電流相位保持與電網(wǎng)電壓相位的反相位，而真正達(dá)到向電網(wǎng)回饋正弦波的能量，且如發(fā)電機(jī)的狀態(tài)一樣的運(yùn)行。另外，對(duì)于采用二極管整流電路（三相全波整流）和電壓形PWM逆變電器的變頻器來(lái)說(shuō)，變頻器本身造成的高閃諧波將給電源電壓和電流帶來(lái)畸變，并影響接于同一電源的其它設(shè)備。但是，通過(guò)在變頻器中采用PWM整流電路，就可以基本解決這個(gè)問(wèn)題。綜上所述，此種方式回饋的波形好，功率因數(shù)理論上可達(dá)到-1，對(duì)電網(wǎng)的污染也非常小，是最理想的回饋制動(dòng)方式。但由于變頻器中很大一部分成本在于IPM模塊和其控制電路因此采用可控整流和AFE回饋單元會(huì)使得變頻器的成本大幅提高，故采用PWM可控整流技術(shù)的變頻器相當(dāng)于兩臺(tái)未采用可控整流技術(shù)的變頻器，從理論上來(lái)講，成本提高接近一倍。故相對(duì)來(lái)講，其價(jià)格較高。二級(jí)制動(dòng)：二級(jí)制動(dòng)是指在安全制動(dòng)時(shí)，將機(jī)械閘的制動(dòng)力分兩次施加在閘盤上，目的是防止因緊急制動(dòng)而產(chǎn)生過(guò)大的減速度導(dǎo)致對(duì)人員或設(shè)備的傷害，一般通過(guò)控制閘的油壓來(lái)完成。二級(jí)制動(dòng)解除：當(dāng)提升容器接近提升終端時(shí)，要求解除二級(jí)制動(dòng)，以防止由于不能一次制動(dòng)而導(dǎo)致對(duì)人員或設(shè)備的傷害。速度圖：本系統(tǒng)自動(dòng)生成“位置一一速度”包括曲線，即速度圖，根據(jù)速度的變化在速度圖上分為加速段、勻速段、減速段、爬行段及停車段，速度圖見(jiàn)下圖。二、系統(tǒng)構(gòu)成：防爆四象限變頻絞車電控系統(tǒng)是采用四象限變頻調(diào)速裝置的拖動(dòng)系統(tǒng)和基于雙線制控制的采用雙PLC的控制系統(tǒng)及相關(guān)傳感器構(gòu)成：傳動(dòng)系統(tǒng)：a）防爆四象限變頻調(diào)速裝置：ZJT-30隔爆兼本安智能變頻調(diào)速裝置是我公司引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的變頻調(diào)速技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的適用于煤礦井下防爆絞車四象限工作要求的變頻調(diào)速裝置。它采用了交一百一交無(wú)速度傳感器矢量控制技術(shù)，具有調(diào)速范圍廣，調(diào)速性能好的特點(diǎn)。該裝置的主要功率器件選用了進(jìn)口產(chǎn)品，使該裝置具有功能豐富可靠、調(diào)節(jié)靈活方便、抗干擾能力強(qiáng)和使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。當(dāng)提升絞車負(fù)力運(yùn)行時(shí)，變頻器能自動(dòng)向供電電網(wǎng)發(fā)電，使電動(dòng)機(jī)處于發(fā)電反饋制動(dòng)狀態(tài)工作，改善了下放操作時(shí)的調(diào)整性能，大大提高了下放操作時(shí)的安全性能，同時(shí)還為用戶節(jié)省了大量的電能。b）防爆輸入電抗器箱：防爆輸入電抗器箱主要功能是提高直流母線電壓；改變相位角，通過(guò)變頻器的AFE技術(shù)使得輸入電流與網(wǎng)側(cè)電壓呈同相位，使功率因數(shù)接近于1；濾除高次諧波，減小對(duì)電網(wǎng)的污染?？刂葡到y(tǒng)：主要由兩臺(tái)PLC、繼電器、控制板、開關(guān)電源等組成。主要功能為：?構(gòu)成控制電路和保護(hù)電路；?實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)與故障信號(hào)的隔離與轉(zhuǎn)換；?形成一條硬件安全電路和兩條軟件安全電路，三者相互冗余與聯(lián)鎖；?完成工作閘、安全閘控制；?構(gòu)成應(yīng)急操作回路；?完成二級(jí)制動(dòng)控制。b） 本安操作指示臺(tái)：操作臺(tái)主要包含顯示儀表、主令手柄、制動(dòng)手柄、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕、指示燈、數(shù)字深度指示器（含粗指示、精指示），可對(duì)絞車的運(yùn)行狀態(tài)、故障信號(hào)、過(guò)程變量等進(jìn)行顯示和報(bào)警。對(duì)絞車進(jìn)行各種操作和控制c） 本安軸計(jì)數(shù)器（軸編碼器）：分別采集兩個(gè)不同傳動(dòng)軸的運(yùn)行參數(shù)，分別由兩個(gè)PLC根據(jù)各自采集的軸的運(yùn)行參數(shù)計(jì)算兩個(gè)軸的運(yùn)行速度以及提升容器當(dāng)前的深度，以形成系統(tǒng)的各種保護(hù)。d） 本安井筒開關(guān)：由于數(shù)字采樣畢竟要形成誤差，對(duì)于一個(gè)行程甚至一天的運(yùn)行而言，這個(gè)誤差都比較小，但是長(zhǎng)時(shí)間的累積誤差勢(shì)必非常大。為此，本系統(tǒng)安裝本安型的井筒開關(guān)作為誤差的同步開關(guān)以及停車開關(guān)。因此，單滾筒提升（單勾、單碼）安裝一個(gè)同步開關(guān)和一個(gè)停車開關(guān)，雙滾筒提升（雙勾、雙碼）安裝兩個(gè)同步開關(guān)和兩個(gè)停車開關(guān)。其中停車開關(guān)不僅作為硬件停車點(diǎn)也作為另外一個(gè)同步開關(guān)使用。三、主要保護(hù)本系統(tǒng)設(shè)有一條硬件安全電路和二條軟件安全電路，這三條安全電路相互冗余與閉鎖，一條斷開時(shí)，另兩條也同時(shí)斷開。安全電路斷開后，系統(tǒng)會(huì)立即解除運(yùn)行控制指令，封鎖變頻器，分制動(dòng)油泵，斷開安全閥和KT線圈，進(jìn)行緊急制動(dòng)。立即安全制動(dòng)故障：該類故障綜合在硬軟件安全電路中，安全電路正常且有急停故障時(shí)釋放。一旦安全電路釋放，就會(huì)立即封鎖變頻器，跳制動(dòng)油泵，并控制液壓電磁閥實(shí)施安全制動(dòng)，抱安全閘。主要的安全制動(dòng)故障有：a） 傳動(dòng)系統(tǒng)故障：如主回路和控制回路電源故障；變頻器故障等。b） 過(guò)卷故障。c） 超速故障：如等速超速、減速段定點(diǎn)超速和連續(xù)超速等。d） 手動(dòng)緊停故障。e） 液壓制動(dòng)系統(tǒng)故障：如制動(dòng)油泵跳；系統(tǒng)油壓高等。f） 錯(cuò)向。g） 軸編碼器斷線。h） 松繩故障。i） 具備減速功能保護(hù)裝置。先電氣制動(dòng)、后安全制動(dòng)故障：這類故障發(fā)生后，傳動(dòng)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行減速，當(dāng)速度降到爬行速度時(shí)會(huì)立即轉(zhuǎn)為緊急制動(dòng)。這類故障主要有：事故停車，閘瓦磨損故障，閘間隙故障等。完成本次開車后、不允許再次開車故障：開車前若出現(xiàn)這類故障，則開不起車；若在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)，則允許本次開車完成，但不允許下次開車，除非故障解除后。這類故障主要有：液壓站油溫過(guò)高等。第三章故障處理及系統(tǒng)維護(hù)一、保護(hù)引起的故障處理：變頻器電源未合：亦稱為主進(jìn)線電源未合，正常狀態(tài)下司機(jī)操作指示臺(tái)指示“變頻器電源合”或“主回路電源合”。如果沒(méi)有此指示，請(qǐng)檢查以下部位：?變頻器供電是否正常；?變頻器供電合的饋電開關(guān)、接觸器、中間繼電器的輔助觸點(diǎn)工作是否正常；?光示牌工作是否正常。硬件上（下）過(guò)卷：硬件上（下）過(guò)卷開關(guān)動(dòng)作或斷線，此時(shí)將“過(guò)卷旁路”開關(guān)打到“上（下）過(guò)卷旁路”位置，然后用檢修方式將車開到正常位置后，可正常開車。硬件過(guò)卷：由硬件上過(guò)卷保護(hù)和硬件下過(guò)卷保護(hù)綜合形成。軟件上（下）過(guò)卷：本系統(tǒng)中控制系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況分別設(shè)定軟件上過(guò)卷保護(hù)點(diǎn)和軟件下過(guò)卷保護(hù)點(diǎn)。過(guò)卷距離如果設(shè)定的過(guò)大，則可能會(huì)發(fā)生過(guò)卷事故；如果設(shè)定的過(guò)小，又有可能由于深度指示數(shù)字化所形成的誤差而導(dǎo)致未到停車點(diǎn)則形成過(guò)卷，影響正常開車。因此過(guò)卷距離一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)定：砰石山絞車由于每勾都要通過(guò)一次同步開關(guān)和一次停車開關(guān)，深度指示的誤差校正兩次，故該誤差較小，且砰石山絞車提升對(duì)過(guò)卷保護(hù)要求比較嚴(yán)格，所以過(guò)卷距離一般設(shè)為0.3m；一般的斜井提升要求的是效率，且由于中間水平較多，故可能在很多次提升過(guò)程中都不會(huì)對(duì)深度指示的誤差進(jìn)行校正，且因?yàn)樾本嵘龑?duì)過(guò)卷保護(hù)的要求不高，因此過(guò)卷距離一般設(shè)為2m。軟件過(guò)卷：由軟件上過(guò)卷保護(hù)和軟件上過(guò)卷保護(hù)綜合形成。等速超速：兩個(gè)PLC分別在軟件形成兩個(gè)等速超速故障，等速超速故障指的是絞車在等速段運(yùn)行時(shí)超過(guò)額定速度的10%。此故障發(fā)生會(huì)，可以通過(guò)“事故復(fù)位”進(jìn)行故障復(fù)位，然后開車。由于本系統(tǒng)采用變頻調(diào)速裝置作為拖動(dòng)設(shè)備，采用PLC數(shù)字控制，因此此類故障一般不會(huì)發(fā)生，所以一旦發(fā)生，必須認(rèn)真檢查系統(tǒng)，故障原因沒(méi)找到時(shí)，不要開車。定點(diǎn)超速故障（2m/s定點(diǎn)超速）：在速度圖上絞車運(yùn)行速度應(yīng)在2m/s時(shí)所處的定點(diǎn)位置上的速度超過(guò)2m/s的10%，可以通過(guò)“事故復(fù)位”后進(jìn)行可車。手動(dòng)緊停故障：由司機(jī)操作臺(tái)上的緊停按鈕和信號(hào)緊停綜合形成，可檢查：?司機(jī)臺(tái)上的緊停按鈕是否被按下，此按鈕的復(fù)位不能強(qiáng)行拔起，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)緊停按鈕即可復(fù)位。?信號(hào)系統(tǒng)的緊停需要復(fù)位后，才能再進(jìn)行開車。以上兩種緊停都必須將故障原因查清之后才能復(fù)位，然后再開車。軸編碼器(PG)故障(斷線):軸編碼器故障是指變頻器反饋的速度與軸編碼器采集的速度之間誤差超過(guò)0.3m/s，此時(shí)控制系統(tǒng)診斷為軸編碼器故障，該類故障需要檢查如下部位：?檢查軸編碼器是否存在斷線；?軸編碼器的連接部位是否可靠；?相應(yīng)的傳動(dòng)部位是否傳動(dòng)正常；?變頻器速度反饋是否正常；?速度反饋電纜是否斷線。殘壓過(guò)高故障：當(dāng)液壓站殘壓過(guò)高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致盤形閘施加制動(dòng)力不足，而導(dǎo)致發(fā)生溜車事故。故當(dāng)發(fā)生殘壓過(guò)高故障時(shí)，檢查液壓系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)至合適壓力，液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參照液壓系統(tǒng)廠家的說(shuō)明書。液壓站油壓過(guò)高故障：當(dāng)液奪站油壓過(guò)高時(shí)，檢查液壓系統(tǒng)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)至合適壓力，液壓系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參照液壓系統(tǒng)廠家的說(shuō)明書。變頻器故障：請(qǐng)參閱《四象限隔爆兼本安智能變頻調(diào)速裝置用戶手冊(cè)》。變頻器失控故障：指的是變頻器的輸出和PLC控制系統(tǒng)的指令不一致，如控制系統(tǒng)對(duì)變頻器有運(yùn)行指令，但變頻器無(wú)運(yùn)行反饋信號(hào)等。此時(shí)，一般是變頻器運(yùn)行反饋的中間繼電器不吸合，請(qǐng)檢查如下部位：?變頻器運(yùn)行反饋的中間繼電器吸合是否正常；?變頻器運(yùn)行反饋的線路是否正常；?變頻器運(yùn)行反饋是否有輸出（常開觸點(diǎn)）；?如果線路正常且繼電器也是正常工作，但變頻器運(yùn)行無(wú)反饋，請(qǐng)檢查變頻器控制器端的接線是否有松動(dòng)的情況發(fā)生。由于變頻器內(nèi)部有儲(chǔ)能元件，百流母線會(huì)有1129V左右的電壓，因此檢查時(shí)請(qǐng)注意防止觸電，否則可能會(huì)對(duì)人身造成傷害或?qū)υO(shè)備造成損壞。主電機(jī)過(guò)流故障：PLC控制系統(tǒng)根據(jù)變頻器反饋的主電機(jī)電流，由軟件形成主電機(jī)過(guò)流故障。主電機(jī)堵轉(zhuǎn)故障：PLC控制系統(tǒng)根據(jù)變頻器反饋的主電機(jī)電流，由軟件形成主電機(jī)堵轉(zhuǎn)故障。斷軸故障：請(qǐng)檢查傳動(dòng)軸及各編碼器的安裝、接線等部位。傳動(dòng)系統(tǒng)故障：傳動(dòng)系統(tǒng)故障是由變頻器故障、變頻器失控故障、主電機(jī)過(guò)流故障、主電機(jī)堵轉(zhuǎn)故障、斷軸故障等綜合形成。PLC停止：請(qǐng)檢查PLC的電源及其PLC本身。可以將PLC上STOP/RUN撥碼開關(guān)由“ON”至“OFF”，再由“OFF”至“ON”，并斷電送電。檢查“FAULT”燈是否閃亮，如果閃亮則證明PLC故障，經(jīng)斷電復(fù)位后如仍未解決故障，可認(rèn)為PLC發(fā)生故障，此時(shí)可采用應(yīng)急方式開車。當(dāng)PLC1停止工作時(shí)，可將“應(yīng)急方式”轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“應(yīng)急1”，由PLC2運(yùn)行；當(dāng)PLC2停止時(shí)，可將“應(yīng)急方式”轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“應(yīng)急2”，由PLC1運(yùn)行。錯(cuò)向保護(hù)故障：當(dāng)提升機(jī)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行方向與所要控制的方向不一致時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為發(fā)生錯(cuò)向保護(hù)故障。緊停故障：由跳安全電路形成的故障，本系統(tǒng)有一條硬件安全電路和兩條軟件安全電路。它們相互冗余，互相監(jiān)視，共同起作用，因此當(dāng)一旦某一條安全電路跳故障的話，其他兩條安全電路都會(huì)同時(shí)跳故障。故分為硬件緊停故障、PLC1緊停故障、PLC2緊停故障。PLC緊停：PLC緊停分為PLC1緊停和PLC2緊停，即PLC1軟件安全電路和PLC2軟件安全電路。該軟件安全電路由如下故障串聯(lián)形成，請(qǐng)檢查以下故障：?變頻器電源未合；?過(guò)卷故障：分為軟件過(guò)卷和硬件過(guò)卷，而軟件過(guò)卷又分為軟件上過(guò)卷和軟件下過(guò)卷，硬件過(guò)卷也分為硬件上過(guò)卷和硬件下過(guò)卷；?等速超速故障；?定點(diǎn)超速（2m/s定點(diǎn)超速）故障；?手動(dòng)緊停故障；?軸編碼器故障（軸編碼器斷線、PG故障、PG斷線）；?殘壓過(guò)高故障；?液壓站油壓過(guò)高故障；?傳動(dòng)系統(tǒng)故障；PLC停止；?錯(cuò)向保護(hù)故障；?硬件緊停等。硬件緊停：即硬件安全電路跳，它是由以下硬件故障綜合形成，請(qǐng)檢查以下故障點(diǎn)：?手動(dòng)緊停故障；?變頻器主回路合；?硬件下過(guò)卷；?硬件上過(guò)卷；?變頻器故障；PLC電源合；PLC運(yùn)行；PLC緊停；?液壓站電磁閥電源合等。閘瓦磨損故障：首選檢查閘瓦的磨損情況，如無(wú)問(wèn)題時(shí)，再請(qǐng)檢查閘間隙檢測(cè)傳感器的接線、及位置。機(jī)械系統(tǒng)溫度過(guò)高：本系統(tǒng)可選8通道溫度巡檢儀，可以巡檢電機(jī)的溫度、主軸溫度、軸承溫度、減速器溫度等測(cè)點(diǎn)的