JH—14型礦用回柱絞車設(shè)計【說明書+CAD】

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傳統(tǒng)的提升機(jī)系統(tǒng)采用繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻的調(diào)速控制系統(tǒng)。采用串聯(lián)電阻的方式控制速度的缺點是大量的旋轉(zhuǎn)損耗、低效的速度調(diào)節(jié)、緩慢的動態(tài)響應(yīng)、速度的調(diào)節(jié)難于做到平滑、直接。此外，由于串聯(lián)電阻調(diào)速系統(tǒng)只能在一個狹小的速度調(diào)整范圍內(nèi)影響線路，因此其（能夠影響到的）功率系數(shù)很低。隨著中國電力和電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)提升機(jī)的這些不利條件愈加明顯地阻礙了采礦業(yè)的發(fā)展。 為了促進(jìn)采礦技術(shù)的發(fā)展，培訓(xùn)專業(yè)的現(xiàn)場工作人員，降低生產(chǎn)成本從而提高采礦行業(yè)競爭力，一項可靠、安全、穩(wěn)定的PLC（可編程控制器）系統(tǒng)應(yīng)運而生。它采用先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)、自動化理論、國際流行的線控技術(shù)和精確的模糊控制技術(shù)。這套系統(tǒng)具有易于安裝、操作簡單和自動化程度高的優(yōu)點。 2、傳統(tǒng)提升系統(tǒng)的缺點 目前，中國90%的提升機(jī)系統(tǒng)采用的是繞線式異步電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串電阻系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要弊病如下： 1）低效的速度調(diào)節(jié)，高能耗、低效率； 2）由于采用TKD電力控制系統(tǒng)而造成的有限的系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和緩慢的動力響應(yīng)特性； 3）可靠性差和不易維修。 3 、數(shù)控直流提升機(jī)系統(tǒng)的特性 數(shù)控直流提升提升系統(tǒng)具有如下特性： 1）多媒體數(shù)顯代替了傳統(tǒng)的深度尺，該系統(tǒng)可顯示運轉(zhuǎn)速度、電樞電流、勵磁電流和提升設(shè)備的位置。這使得此套提升系統(tǒng)更加的嚴(yán)謹(jǐn)和精確。 2）直流驅(qū)動的采用改善了工作環(huán)境，減少了能量損耗。這是因為當(dāng)直流電機(jī)運行于方形線圈時，可將減速和剎車過程中的動能轉(zhuǎn)化為電能。 3）使用轉(zhuǎn)化器向電機(jī)提供能量。這個控制方案采用兩條并聯(lián)的6脈沖功率轉(zhuǎn)換。這可以減少電流紊亂并降低轉(zhuǎn)化器對電網(wǎng)的負(fù)面影響。本系統(tǒng)具有高功率系數(shù)，因此不需要額外增加功率系數(shù)補(bǔ)充裝置。12脈沖控制方案的優(yōu)點是快速的電流轉(zhuǎn)換、快速的循環(huán)反應(yīng)、更小的小力矩擾動和更高的控制精度。 4）兩套獨立的可編程控制器。 5）多重編碼器可以反饋不同監(jiān)測點的位置信息。一旦哪里出現(xiàn)錯誤，可編程控制器可比照和分析這些數(shù)據(jù)并作出快速回應(yīng)，這確保了控制系統(tǒng)在不同的狀況下做出不同的控制指令。整個系統(tǒng)的位置公差為1%。位移誤差為兩公分，速度誤差為0.01m/s。 6）完美的保護(hù)功能。本系統(tǒng)提供監(jiān)視器保護(hù)、最小可編程控制器保護(hù)和轉(zhuǎn)換器輸電系統(tǒng)保護(hù)等。 7）整個系統(tǒng)的模擬化監(jiān)控通過計算機(jī)及相關(guān)軟件得以實現(xiàn)。人機(jī)操作界面極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的可操作性和穩(wěn)定機(jī)能。中心計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用三維立體成像，貼近實際情況。漢化版使得整個系統(tǒng)容易理解和易于掌握。 8）完美的實現(xiàn)了自動化的用簸萁對礦石的裝載、提升和卸載。 4、系統(tǒng)構(gòu)成 這套數(shù)控直流提升系統(tǒng)包括計算機(jī)系統(tǒng)（PLC），傳輸系統(tǒng)，檢測系統(tǒng)，高能級的計算機(jī)系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，傳感器系統(tǒng)，主電機(jī)及附屬設(shè)備。 計算機(jī)系統(tǒng)是核心?？删幊炭刂破鞑捎梦鏖T子SIMATIC S7-300型。盡管S7-300屬于小型模擬化的可編程控制器，但是它卻可以達(dá)到中型生產(chǎn)所需。對于各種中小型的生產(chǎn)來說，模塊化、無排氣扇結(jié)構(gòu)、簡潔方便的分配模式使得S7-300無疑是便捷和經(jīng)濟(jì)實惠的。主CPU采用CPU314FIM，這是一種精密完整的數(shù)字模擬輸入/輸出中央處理器。24K的EMS內(nèi)存，滿足了設(shè)備所需的快速回饋及特殊功能。檢測CPU采用CPU312FIM，這是一套精密完整的數(shù)字模擬輸入/輸出中央處理器，具有6K的EMS內(nèi)存。輸出模塊是24伏直流電的SM322模塊，是十六位的數(shù)字輸出模塊；輸入模塊是24伏直流電的SM321模塊，是十六位的數(shù)字輸入模塊。模擬輸入/輸出系統(tǒng)采用SM334模塊，四線輸入，兩線輸出。模擬輸入模塊采用SM331模塊，四線輸入。這就像人的神經(jīng)系統(tǒng)：傳感器獲得的信息通過不同的途徑傳到計算機(jī)系統(tǒng)；計算機(jī)對這些外部信號作出分析，然后給操作系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令。 數(shù)控直流電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)采用高性能微型處理器以及與之相配的接口電路。它使用軟件程序來完成電路的調(diào)整、檢測、診斷和數(shù)據(jù)交流。其構(gòu)成和工作原理如下： 1）既定速度。既定速度和其他既定值可在提升控制系統(tǒng)中基于設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行選擇，可編程控制器提供的輸出方法有0-10伏，0-20伏，4-20毫安，既定數(shù)據(jù)為其中的一種。通常，既定速度相當(dāng)于電機(jī)最大轉(zhuǎn)速。最大和最小既定數(shù)據(jù)都通過嚴(yán)格的參數(shù)和連接體比對，然后傳送給斜率函數(shù)發(fā)生器。 2）斜率函數(shù)發(fā)生器由可編程控制器設(shè)定。斜率函數(shù)發(fā)生器可以控制既定速度的升降，并可以將其轉(zhuǎn)化為一種特定隨時間而變化的信號。加速和減速時間可被另外設(shè)定。除此之外，開始和結(jié)束曲線也可被設(shè)定，進(jìn)而達(dá)到直接控制速度調(diào)節(jié)器的功能。 3）實際價值。通常提升速度由電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的編碼器確定，并通過參數(shù)匹配轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，速度設(shè)定之后，就操作速度調(diào)節(jié)器。 4）速度調(diào)節(jié)器比照既定速度和實際速度，并依據(jù)不同之處做出PID計算，然后轉(zhuǎn)化成電流傳輸?shù)诫娏髡{(diào)節(jié)器。 5）電流調(diào)節(jié)。提升系統(tǒng)傳輸屬于軟傳輸，轉(zhuǎn)力矩的突然變化應(yīng)該被避免。 除此之外，游離電流 (di/dt) 的變化是受限的,因此, 調(diào)速器的輸出電流要通過限流電阻(或轉(zhuǎn)力矩電流的限制) 之后，才能流向電流調(diào)速器。 速度調(diào)整者比較給定的電流值和真實電流值，然后針對兩者的不同進(jìn)行 PID 計算。在增加被預(yù)先設(shè)定的電流值之后，結(jié)果將被直接地應(yīng)用剎車裝置。 電流調(diào)整器具有獨立的比例放大鍵控脈沖和完整的均衡時間常數(shù)Ki?？潭然驎r間可以被削減 (純粹的刻度或完整的調(diào)整器) 。Kp 和 Ki 能被技師人工優(yōu)化，因此電流環(huán)性能是最好的。 實際電流首先通過三相交流電在電流感應(yīng)器檢驗。它然后通過電流轉(zhuǎn)換器，信號被負(fù)荷電阻收集。 最后，經(jīng)過模塊/數(shù)字轉(zhuǎn)化后，它被送到電流調(diào)節(jié)器。 6）電流預(yù)控器。電流預(yù)控器在電流回路的調(diào)節(jié)中被用來改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動力特性，降低電流反應(yīng)時間，該時間通常需要6-9毫秒。預(yù)控值、電流既定值與電機(jī)的反向電能有關(guān)。 7）回路無電流控制邏輯。在改變扭力矩信號時，這個4方形的裝置,回路無電流控制邏輯與電流調(diào)節(jié)電路共同完成這個邏輯控制。必要時,通過參數(shù)設(shè)定來阻擋力矩方向。 8）觸發(fā)裝置。觸發(fā)裝置采用水晶制動管觸發(fā)式脈沖。同步信號來自與主電壓同步的自動調(diào)節(jié)環(huán)。因此它與電路板的供電周期毫不相關(guān)。觸發(fā)式脈沖計時由速度調(diào)節(jié)器和預(yù)控器通過數(shù)據(jù)輸出和控制參數(shù)范圍進(jìn)行調(diào)節(jié)。 監(jiān)控系統(tǒng)用于提供檢測和保護(hù)。當(dāng)提升系統(tǒng)出現(xiàn)不正常狀況時，檢測系統(tǒng)可以偵察到并將信號發(fā)送到計算機(jī)系統(tǒng)。 高能級計算機(jī)系統(tǒng)是一個人機(jī)操作界面，可以顯示各種重要的提升機(jī)運行參數(shù)，錯誤信息，產(chǎn)品統(tǒng)計，速度報表等。 控制與操作系統(tǒng)主要由中間繼電器和電流接觸器組成，它可以生成各種指令并發(fā)送到計算機(jī)和控制提升系統(tǒng)的每一個設(shè)備。 傳感器系統(tǒng)感知提升機(jī)每個設(shè)備的運行狀態(tài)，并經(jīng)感知的信號回饋給計算機(jī)系統(tǒng)。 主電機(jī)是提升機(jī)的一項重要設(shè)備。它驅(qū)動滾軸轉(zhuǎn)動，從而帶動擋欄或簸萁在礦井中運動。 輔助設(shè)備對運行中的擋欄或簸萁提供必要的保護(hù)。它包括液壓站、冷卻通風(fēng)機(jī)、潤滑站、冷卻通風(fēng)感應(yīng)器等。 5、程序設(shè)計 模塊化的程序設(shè)計。整套程序可被分為主程序、擋網(wǎng)程序、簸萁程序、報表程序、上層計算機(jī)編程、主控制和檢測控制通信程序。主程序內(nèi)的不同子程序可依據(jù)不同的施工情況進(jìn)行下載，這增加了在整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)下可編程控制器的利用率。程序采用LAD編程語言。將功能模塊化語言與日常用語相比，整套程序易于理解、便于學(xué)習(xí)和維修。 6、系統(tǒng)應(yīng)用 龍橋鐵礦坐落于龍橋村，距洛江市東南25千米。這個礦床是一個大的地下磁鐵礦，品質(zhì)高，易于分離。附屬礦為銅精礦和硫精礦。鐵礦儲藏量為103637萬噸。附生銅礦為90144噸，硫礦為2786萬噸。鐵礦含量比率為84%。 該礦床擁有一套功率為1400KW的自動化數(shù)字直流提升系統(tǒng)，日提升礦石量在6000噸以上。該系統(tǒng)可完全實現(xiàn)裝載-提升-卸載自動化控制。該系統(tǒng)可以判斷出優(yōu)先級，根據(jù)來自不同層面的不同的信號順序。這套數(shù)字直流提升系統(tǒng)的應(yīng)用可以為該礦場創(chuàng)造出巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益。 7、結(jié)論 數(shù)字直流提升系統(tǒng)運行安全、可靠，維修很少。它的高水準(zhǔn)的動態(tài)和靜態(tài)性能指標(biāo)實現(xiàn)了完美的數(shù)字控制和保護(hù)裝置。這個系統(tǒng)可以和整個企業(yè)網(wǎng)交流以實現(xiàn)礦業(yè)自動化控制管理，遠(yuǎn)程檢測和診斷。它在礦井提升系統(tǒng)中具有廣闊的發(fā)展前景并可以創(chuàng)造出巨大的社會效益。