煤礦提升機斜巷絞車四象限變頻自動化控制技術(shù)方案

我們的系統(tǒng)優(yōu)勢

變頻器采用美國ABB企業(yè)、日本富士和西門子企業(yè)的高端工業(yè)產(chǎn)品。

ABB在業(yè)界是交流變頻日勺領(lǐng)跑者，產(chǎn)品廣泛用于全球高層大型直通電

梯，礦山主副井提高等安全規(guī)定嚴格的場所。

變頻器都配置專業(yè)提高控制器單元，配合原廠提高宏，具有剎車模

塊控制器，大量用于高層大型直通電梯，工業(yè)罐籠提高，煤礦主副

井，斜巷軌道絞車等安全規(guī)定嚴格的場所。

PLC控制單元采用德國西門子S7系列CPU,該CPU日勺性能和穩(wěn)定性在

國際上受到很高的評價。

整套系統(tǒng)構(gòu)造合理，采用原則工業(yè)現(xiàn)場總線，符合國際原則，可隨

時并入全礦的無人值守自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。

設(shè)計為雙CPU備份，一臺出現(xiàn)故障，可以自動切換到此外備用PLC

上，變頻失效自動切換到手動模式，電源自動切換，做到保險系數(shù)

雙備份，大大提高安全系數(shù)。

本產(chǎn)品集現(xiàn)代化計算機技術(shù)、防爆技術(shù)、變頻技術(shù)和熱管散熱技術(shù)為

一體的高科技產(chǎn)品，尤其是四象限型變頻器，具有世界先進的技術(shù)

水平，當(dāng)提高機重物下方時，可將電動機發(fā)電能量返饋回電網(wǎng)，提

高了下方操作安全性的同步節(jié)省了大量電能。

目錄

1

您日勺新選擇-絞車變頻調(diào)整控制系統(tǒng)...........3

可依賴的技術(shù)..............................4

3

系統(tǒng)構(gòu)成..................................5

系統(tǒng)的長處................................9

使用特點...................................11

工作原理..................................16

先進的電機控制方式........................18

我們更先進日勺..............................20

9

我們的服務(wù)................................21

10

設(shè)備清單..................................24

您的新選擇-絞車變頻調(diào)整控制系統(tǒng)

煤礦井下防爆運送絞車肩負著運送人員、材料和阡石日勺任務(wù)，是

煤礦生產(chǎn)的重要設(shè)備6目前國內(nèi)普遍采用的調(diào)速措施是采用在電動機

轉(zhuǎn)子回路內(nèi)接入金屬電阻，用鼓形控制器逐段切除電阻來到達調(diào)速

的目的。電阻調(diào)速控制裝置的缺陷有：隔爆電阻箱能耗大，散熱難以

處理，且占用了極大的帽室的面積，增長了開拓費用；電阻調(diào)速屬有

級調(diào)速，開環(huán)控制，調(diào)速范圍小，精度低，安全性能差；在減速和下

放時，需投切動力制動直流電源或低頻電源，易導(dǎo)致設(shè)備損壞，且

揮霍了大量的電能；比外，原有的控制系統(tǒng)保護不夠齊全，安全可靠

性差。原系統(tǒng)已嚴重地制約了煤礦的安全生產(chǎn)，急切需要生產(chǎn)廠家能

制造出一種安全、可靠、性能好又節(jié)電的新型調(diào)速裝置。

全數(shù)字變頻絞車電控系統(tǒng)從主線上處理了原有的防爆電阻調(diào)速控制

系統(tǒng)所存在日勺多種弊端，使井下防爆絞車電控系統(tǒng)邁上了一種新的

臺階.伴隨電力電子技術(shù)日勺發(fā)展和變頻技術(shù)的成熟，國家明文指出，

在提高較車系統(tǒng)中，推薦使用交流變頻調(diào)速器。

可依賴日勺技術(shù)

絞車提高變頻系統(tǒng)具有嚴格的測試原則，其測試流程可以看出系統(tǒng)

日勺測試需要通過合作伙伴、元器件供應(yīng)商的產(chǎn)品測試，在裝配之前還

需通過裝配和外觀檢測，裝配完畢之后需通過高壓測試、功能檢測等

嚴格操作，并在每一步測試過程中都將根據(jù)變頻器日勺序列好，記錄

各項測試數(shù)據(jù)，記錄和跟蹤所有重要器件的測試數(shù)據(jù)。

生產(chǎn)流程圖

系統(tǒng)構(gòu)成

提高機電控系統(tǒng)分為如下幾部分：濾波電抗器、變頻器、可編程控制

器(PLC)、操作臺、液壓監(jiān)控、多種傳感器和聯(lián)網(wǎng)地面控制等幾部分

構(gòu)成。

系統(tǒng)框架圖

1)濾波電抗器

濾波電抗器日勺濾波單元用于克制變頻器產(chǎn)生的電磁干擾噪聲的傳導(dǎo),

同步克制外界無線電干擾以及瞬時沖擊、浪涌對變頻器的干擾，電抗

單元用于增大短路阻抗，限制短路電流。

2)變頻器

變頻器采用ABB企業(yè)先進日勺變頻器，它能到達控制交流電機完美的極

限。是第一代采用直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)（DTC）的交流變頻器，作為提

高專用變頻器它還具有特殊提高機功能：特殊的應(yīng)用程序，包括原

則提高機系統(tǒng)的功能；轉(zhuǎn)矩記憶，功率優(yōu)化，限幅開關(guān)監(jiān)控，機械制

動器控制，轉(zhuǎn)矩驗證等。

采用的西門子S7CPU

3）可編程控制器（PLC）

本提高機系統(tǒng)采用PLC進行控制,PLC監(jiān)視運行狀況，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障

時，啟用故障備用信號，并在操作臺時顯示屏上有醒目的故障顯示，

提醒維修人員對其進行維護；維護中備用信號啟動，不影響系統(tǒng)的正

常提高。

4）操作臺

控制臺上設(shè)有自動、手動、檢修轉(zhuǎn)換開關(guān)，前方操作臺上設(shè)有液

晶顯示屏，左右側(cè)操作臺設(shè)有操作手柄、潤滑、工作閘液壓站耳機的

起停控制開關(guān)。

A、在控制臺上日勺液晶顯示屏上采用翻頁日勺方式做有幾幅組態(tài)界面:

監(jiān)控主界面、閘控液壓站界面、后備保護界面、故障查詢界面、電源

監(jiān)控界面、變頻器運行界面、提高信號狀態(tài)。

顯示屏界面

B.每個界面上均有返回主界面的按鈕，主界面上重要監(jiān)視殲石

車的實際運行位置、提高時每個時刻的速度、液壓站的運行狀況、較

嚴重的故障報警。主界面上尚有對應(yīng)的提高信號顯示。

C.后備保護界面重要顯示：深度指示器監(jiān)視、松繩保護、電機溫

度保護、減速器溫度保護、減速點保護、減速點失效保護、上2m開

關(guān)故障、下2m開關(guān)故障、上同步開關(guān)故障、下同步開關(guān)故障、上過

卷、下過卷、上減速開關(guān)故障、下減速開關(guān)故障、錯向保護、減速過

速、等速過速、一級制動、二級制動、電流過載等

D、故障查詢界面重要用于對多種故障狀況進行查詢、追憶，便于對

設(shè)備的維護和管理

E、電源監(jiān)控界面重要顯示系統(tǒng)的電源原理圖及主回路電流和電

壓。

F、變頻器運行界面可以顯示變頻器運行時的多種參數(shù)：散熱器的溫

度、電流、頻率、轉(zhuǎn)矩及多種故障。

5）液壓監(jiān)控

液壓監(jiān)控是對液壓油站工作狀態(tài)日勺多種參數(shù)進行監(jiān)控，重要顯示液

壓站的油壓、油溫、液位、液壓站的電機工作狀態(tài)、潤滑油壓力、松

閘指示等。

6）多種傳感器

各點日勺傳感器有助于PLC精確、穩(wěn)定的控制絞車電機的運行。

高精度旋轉(zhuǎn)編碼器

系統(tǒng)的長處

1）變頻器采用美國ABB企業(yè)、日本富士和西門子企業(yè)的高端工業(yè)產(chǎn)

品。ABB在業(yè)界是交流變頻日勺領(lǐng)跑者，產(chǎn)品廣泛用于全球高層大型直

通電梯，礦山主副井提高等安全規(guī)定嚴格的場所。

2）變頻器都配置專業(yè)提高控制器單元，配合原廠提高宏，具有剎車

模塊控制器，大量用于高層大型直通電梯，工業(yè)罐籠提高等安全規(guī)

定嚴格的場所。

3）PLC控制單元采用德國西門子S7系列CPU,該CPU日勺性能和穩(wěn)定

性在國際上受到很高的評價。接口配件均采用西門子企業(yè)原裝配套產(chǎn)

品O

4）組態(tài)軟件采用西子正版SIMATICWinCC和編程控制軟件采用

STMATTCSTEP7,穩(wěn)定安全有保障。

Netwoik6

PLC主控1:15.4整流啟停:QQ0

采用STEP確7編譯的絞車控制模式梯形圖

采用STEP確7編譯的絞車行車保護梯形圖

5）整套系統(tǒng)構(gòu)造合理，采用原則工業(yè)現(xiàn)場總線，符合國際原則，可

隨時并入全礦的無人值守自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。

6）設(shè)計為雙CPU備份，一臺出現(xiàn)故障，可以自動切換到此外備用PLC

上，變頻失效自動切換到手動模式，電源自動切換，做到保險系數(shù)

雙備份，大大提高安全系數(shù)。

7）濾波器和電抗器采用進口設(shè)備原配產(chǎn)品，性能穩(wěn)定，運行可靠。

8）采用原則工業(yè)現(xiàn)場總線，符合國際原則，可隨時并入全礦的無人

值守自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。

使用特點

1）軟啟動軟停車

減小了機械沖擊，啟動及加速時對電網(wǎng)沖擊電流很小，使絞車系統(tǒng)和

電網(wǎng)運行愈加穩(wěn)定可靠.變頻器自身提供的功能使機械制動與電制動

有機的結(jié)合起來，保證系統(tǒng)的絕對安全.

2）PLC控制

控制單元采用西門子S7CPU,運行穩(wěn)定，維護簡樸，閉

鎖安仝，操作人性化。

Plc柜子（礦用一般型）

3）實現(xiàn)了無極調(diào)速

調(diào)速范圍寬，運行曲線成S型，使加速平滑，無沖擊感.

4）安全保護功能齊全

外殼IP54防護等級，變頻器除一般過流、直流過壓、直流欠壓、

變頻器過溫、短路、輸入缺相、環(huán)境溫度、過頻、"0控制板內(nèi)部故

障、內(nèi)部故障外，還具可編程障保護功能、AKMin功能、控制盤信

號丟失、外部故障功能、電機過熱保護、堵轉(zhuǎn)保護、欠載功能、電機

缺相功能、接地故障保護、通訊故障保護.

變頻器、電抗器、plc柜（隔爆型）

操作臺

5）系統(tǒng)四象限運行

能量在消除諧波后直接回饋電網(wǎng)，對電因無沖擊無污染，且不受回饋

能量大小的限制，則保證了絞車運行時可頻繁日勺停車，啟動及換向.節(jié)

省大量電能.

6）控制精度高、動態(tài)性能好

采用全數(shù)字、IGBT逆變器變頻單元向負載提供變頻電源，特選提高機

應(yīng)用宏，使所有控制功能均由參數(shù)設(shè)定完畢，速度調(diào)整器、電流調(diào)整

器參數(shù)均通過優(yōu)化而自動設(shè)置；電流、速度雙閉環(huán)，滿足多種控制規(guī)

定。直接轉(zhuǎn)矩控制，可實現(xiàn)高動態(tài)性能的轉(zhuǎn)速控制、轉(zhuǎn)矩控制，可以

到達并超過直流設(shè)備的動態(tài)特性。脈沖編碼器的使用，可實現(xiàn)絞車日勺

精確定位。

變頻器重要特性（一）

長處注存

緊湊且完整

緊湊的尺寸，集成所有器僅需很小的安裝空間。無需安裝額外的部件如輸入電抗器或EMC濾波罌。

件

所有ACS800傳動內(nèi)置諧波低諧波，這意味著較少日勺電磁干擾,以及電纜和變?yōu)楂@得最低的諧波等級，ACS800-37濾波器提供一種

濾波器壓器中較少的發(fā)熱量。幾近無諧波的處理方案。

濾波器防止進線側(cè)瞬變從而保護傳動。

通用的選項來自ABBB勺原則處理方案能滿足顧客的絕大部分需客戶型處理方案請使用ACS800-07/-17/-37o

求。

多功能口勺制動選項最佳的制動方案總是可用時。制動斬波器內(nèi)置于所有外形尺寸的傳動中（原則/可

無需外部制動斬波器,因此減少尺寸和安裝成本選）。

無需外部制動斬波器，因此減少尺寸和安裝成本ACS800-11/T7具有能量再生制動功能。

顧客接口

友好的顧客接口迅速簡易的調(diào)試與運行。清晰B勺文字顯示，具有啟動向?qū)я缫龑?dǎo)顧客。更多易

用R勺PC工具可進行調(diào)試、維護、監(jiān)視和編程。

通用的連接與通訊原則I/O能滿足絕大部分需求。廣泛的原則和可選I/O.

可與多種現(xiàn)場總線連接。I/O滿足PELV（EN50178）o

擴展的可編程性靈活。在某些應(yīng)用中可取代繼電器甚至是PLC。兩種層次上的可編程性：

1.參數(shù)可編程（原則）

2.自定義編程（自由功能塊編程）

-可選的更多的可用模塊

-所有的I/O都是可編程的

工業(yè)設(shè)計

寬范圍的功率和電壓一種產(chǎn)品系列合用于任向場所。這意味著較少的培

訓(xùn)、備件和原則化的接口。

寬范圍日勺可選結(jié)實機殼合用于多種不一樣環(huán)境的處理方案。IP1-IP55

適應(yīng)于重工業(yè)應(yīng)用。

結(jié)實的主電路設(shè)計可靠。專為重栽和長壽命而設(shè)計。

無需額外的輸出濾波器,即可使用較長的電機電纜。先進的熱模型設(shè)計,容許更高日勺過我。

無需額外的輸出濾波器，即可使用較長的電機電纜。先進的熱模型設(shè)計，容許更高日勺過我。

ABB制造

交流傳動領(lǐng)域的金球市場廣為證明的.安全的、可靠的處理方案“豐富的產(chǎn)品

領(lǐng)導(dǎo)者豐富日勺經(jīng)驗應(yīng)用知識。

全球統(tǒng)一的服務(wù)與支持網(wǎng)世界范圍內(nèi)的專業(yè)支持。

絡(luò)

變頻器重要特性（二）

工作原理

變頻器是通過變化電機定子供電頻率來變化電機日勺轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn)絞

車的調(diào)運。交流異步電動機的轉(zhuǎn)速公式為:

〃二6。川一）

P

其中：

n------電極轉(zhuǎn)速；

fl定子供電頻率；

P——極對數(shù)；

s------轉(zhuǎn)差率；

該設(shè)備為交一直一交電壓型變頻調(diào)速系統(tǒng)，原理圖如下圖所示。

狀態(tài)信息

功率單元主控制板

應(yīng)答光纖控制光纖

礦用提高機變頻調(diào)速系統(tǒng)原理圖

1）該系統(tǒng)的運行過程重要分為兩個過程：

A.絞車電機作為電動機的過程，即正常日勺逆變過程。該過程重要由

整流、濾波和正常逆變?nèi)蟛糠謽?gòu)成，如上圖所示。其中正常逆變過

程是其關(guān)鍵部分，它變化電機定子的供電頻率，從而變化輸出電壓,

起到調(diào)速作用。

B、絞車電機作為發(fā)電機的過程，即能量回饋過程。該過程重要由整

流、回饋逆變和輸出濾波三部分構(gòu)成，如上圖所示。其中該部分的整

流是由正常逆變部分中1GBT時續(xù)流二極管完畢c二極管D1和D2為

隔離二極管，其重要作用是隔離正常逆變部分和回饋逆變部分。電解

電容E2的重要作用是為回饋逆變部分提供一種穩(wěn)定的電壓源，保證

逆變部分運行更可靠。回饋逆變部分是整個回饋過程的關(guān)鍵部分，該

部分實現(xiàn)回饋逆變輸出電壓相位與電網(wǎng)電壓相位日勺一致。由于回饋逆

變輸出的是調(diào)制波，為保證逆變時正常工作以及減少對電網(wǎng)的污染,

我們加了一種輸出濾波部分，使該系統(tǒng)的可靠性愈加穩(wěn)定。（可選項）

鑒于礦區(qū)電壓的波動性也許比較大的事實，由于變頻器日勺回饋條件

是要和電網(wǎng)電壓有一種固定電壓差值，假若某時刻網(wǎng)電電壓比較高,

再加上回饋時的固定電壓差值，此時變頻器日勺母線電壓就會到達一

種比較高的電壓值，假如再有重車下滑，則母線電壓會更高，此時

日勺高電壓就有也許威脅到變頻器日勺大功率器件的安全，為此，該系

統(tǒng)又加了一種剎車部分，以保證變頻器的安全。

先進日勺電機控制方式

1）直接轉(zhuǎn)矩控制

直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)是ABB企業(yè)開發(fā)研制的。逆變器時通斷直接控

制電機關(guān)鍵的變量：磁通和轉(zhuǎn)矩。

測量日勺電機電流和電壓作為自適應(yīng)電機模型的輸入，這個模型每隔

25微秒產(chǎn)生一組精確日勺轉(zhuǎn)矩和磁通日勺實際值。

2）辨識運行

直接轉(zhuǎn)矩控制的完美口勺性能是基于精確的電機模型，這個模型是在

電機辨識運行中確立的：在傳動啟動過程中，變頻器帶動電機運行

約一分鐘?？刂齐娐繁O(jiān)視在運行中電機的反應(yīng)，建立并優(yōu)化電機時數(shù)

學(xué)模型。

3）零轉(zhuǎn)速滿轉(zhuǎn)矩

ABB變頻器帶動的電機可以獲得在零速時電機日勺額定轉(zhuǎn)矩。

4）直流勵磁

當(dāng)選擇了直流勵磁功能后，變頻器在啟動前可自動給電機勵磁，這

個特性保證有足夠高的啟動轉(zhuǎn)矩，甚至200%的電機額定轉(zhuǎn)矩。例如,

通過調(diào)整預(yù)勵磁時間，有也許在機械抱閘釋放的時候已經(jīng)建立起轉(zhuǎn)

矩，以保持電機不會轉(zhuǎn)動。

5）自動啟動

變頻器的自動啟動功能超過一般變頻器的提高啟動和積分啟動的性

能。DTC控制方式動態(tài)性能良好，能在幾毫秒測出電機的狀態(tài)，在任何

條件下追蹤啟動。

6）磁通制動

變頻器能通過提高電機的磁場來提供足夠快的減速。當(dāng)增長電機

磁通后，電機在制動過程中產(chǎn)生的能量可以被轉(zhuǎn)化為電機的發(fā)熱能

量。變頻器持續(xù)監(jiān)視電機的狀態(tài)，在磁通制動時也不停止監(jiān)視。因此,

磁通制動也能用于停止電機和從一種轉(zhuǎn)速變換到另一種轉(zhuǎn)速。后者用

直流注入制動是不也許實現(xiàn)日勺。磁通制動與直流注入制動相比尚有其

他某些長處：

A、在停止命令給出后，制動迅速啟動。在直流注入制動中，在停止

命令給出后一般有500ms延時，制動才能啟動。

B.電機冷卻日勺斜率更高。在磁通制動過程中電機定子日勺電流增長。在

直流注入制動過程中電機日勺轉(zhuǎn)子電流增長。定子比轉(zhuǎn)子冷卻日勺斜率更

高。

7）磁通優(yōu)化

ABB變頻器的磁通優(yōu)化減少了總能耗，并且減小了當(dāng)傳動運行在低于

額定負載時日勺電機噪音?？傂剩姍C和傳動）能提高1%到10%,大

小取決于負載轉(zhuǎn)矩和速度。

我們更先進日勺

1）速度監(jiān)視

本功能用于監(jiān)測電機速度：確定電機零速旋轉(zhuǎn)、在電機超速時給出跳

閘信號。

2）轉(zhuǎn)矩監(jiān)視

監(jiān)測電機在加速和減速時與否可以跟隨速度給定，在正常運行和加/

減速期間與否產(chǎn)生過度的速度偏差

3）迅速停車

可設(shè)定不一樣的停車類型：A.僅帶有轉(zhuǎn)矩限制；B.帶有轉(zhuǎn)矩限制和機

械制動C.進帶有機械制動

4）其他：

轉(zhuǎn)矩驗證、功率優(yōu)化、位置測量等等諸多專門用于提高應(yīng)用的功

能，變頻器自身具有松繩及過載保護功能。

我們?nèi)丈追?wù)

擁有一支理論功底深厚、實踐經(jīng)驗豐富、施工技術(shù)高超、作業(yè)流程規(guī)

范的專業(yè)售后服務(wù)隊伍，完全有能力向本招標(biāo)工程提供完善和規(guī)范

日勺售后服務(wù)?！皩I(yè)、高效、規(guī)范、熱情”是我們售后服務(wù)的工作原

貝L”顧客百分之百滿意”是我們不懈追求的目日勺！!

1.供貨與安裝服務(wù)

1）我們將嚴格履行協(xié)議，盡最大努力縮短安裝調(diào)試時間和縮小對貴

企業(yè)生產(chǎn)日勺不利影響。

2）我們的服務(wù)人員將在安裝后5天內(nèi)跟蹤運行，隨時對設(shè)備進行合理

化調(diào)整和對人員進行操作維護指導(dǎo)，使設(shè)備以最短日勺時間進入最佳

運轉(zhuǎn)狀態(tài)。

2.質(zhì)量保證

1）我企業(yè)保證對系統(tǒng)選用日勺設(shè)備、器材、線材等,嚴格按

照制造商規(guī)定日勺有限保換、保修條款進行免費更換和保修。

2）我司保證對整個系統(tǒng)負責(zé)，而不是對子系統(tǒng)或單獨日勺設(shè)備。假如

整個系統(tǒng)的設(shè)計、配置不盡合理，我們有義務(wù)和責(zé)任對設(shè)計進行變更。

對設(shè)備負責(zé)更換，直到滿足工程協(xié)議規(guī)定和國家有關(guān)原則、規(guī)范日勺規(guī)

定。

3）系統(tǒng)建成并正常運行后，我企業(yè)將為顧客建立完整日勺使用和

維護手冊。

3.售后服務(wù)

1）我企業(yè)將保證對設(shè)備非人為日勺質(zhì)量問題免費保修至協(xié)議簽訂

后1