全数字直流电控系统技术说明

全数字直流电控系统技术说明

1、总体说明

提升机直流电控系统设备的设计、生产、检验等符合下列文件的规定和基本要求：

1.0、《煤矿安全规程》（2001年版）。

1.1、《金属非金属地下矿山安全规程》（GB16424-1996）。

1.2、《矿山电力设计规范》（GB50070-94）。

1.3、《煤矿地面多绳摩擦式提升系统设计规范》（MT5021-1997）。

1.4、《直流传动矿井提升机电控设备第二部分晶闸管电控设备》（JB/T6754.2-93）

1.5、《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性》（GB/T13926-92）

1.6、《低压配电设计规范》（GB50054-95）

1.7、现行国家电工委员会及其它有关标准；进口电气设备遵守国际电工委员会IEC标准。

1.8、井筒和井下电气设备满足防水、防爆要求。

2、原始技术数据

2.1、提升技术参数

1)提升方式：有手动、半自动、全自动(主井)、检修及紧急控制等操作方式。

2)提升种类：

3)提升高度：H＝ m

4)提升速度：Vmax＝ m/s

5)提升机型号：

6)提升系统最大静张力∶ KN

7)提升系统最大静张力差： KN

8)提升水平数：

2.2、提升机主传动电动机技术参数

1)电动机采用电枢换向晶闸管变流器供电

2)电动机额定功率： 400 KW

3)电枢电压：660 V

4)电枢电流：约720A

5)励磁功率：约7KW

6)励磁电压：220 V/110V

7)励磁电流：约 32A/64A

8)主电机满足频繁正反向运转

9)额定转速： r.p.m

2.3、环境条件

1)、海拔高度：〈米

2)、环境温度：-20℃~40℃

3)、相对湿度：

2.4、电网条件

1)、高压10KV，中性点不接地，波动范围：-10%~+10%；

2)、低压电源380V，中性点接地，波动范围：-10%~+10%；

3、系统设计

3.1、提升机电控系统总体技术方案

提升电控系统采用洛阳源创电气有限公司的“NT型提升机网络化集散控制系统”（该系统已于2002年8月通过专家技术鉴定）。整个系统分为三部分：全数字直流传动系统、操作控制系统和上位监控系统。

操作控制系统采用双PLC双线制控制，配网络化控制的操纵台；直流传动系统采用西门子公司的6RA70全数字直流调速装置带可控硅SITOR单元，主回路采用电枢可逆6脉动、磁场恒定控制方式，输出电压660VDC、电流与主电机相匹配；操作系统-调速系统-监控系统之间通过工业网络进行系统通讯及信号交换，并预设与信号系统接口，具有远程诊断功能。

3.2、系统特点：

1）、采用了全数字速度、电流、位置闭环控制使提升机在任意速度下运行稳定可靠并保持爬行距离恒定，使提升机具有较高的运行效率。

针对副井多水平且水平间距离不同的情况下，根据去向及起始位置自动确定运行速度，保证以最大的效率完成水平间提升，也保证爬行距离恒定；

2)、.操作和安全保护系统选用两套不同配置的PLC可编程控制器。对提升机运行关键的信号（如速度、容器位置、安全、减速、过卷等等）均采用多重保护，互为监视。

3)、PLC操作控制系统能完成提升机手动、半自动、检修及紧急控制等各种运行方式的控制要求以及特殊工况，如下爆破器材、下长材、低速爬行等。

——手动操作用来运送人员、材料、维修、检查等工作，司机可通过手柄控制提升速度0～额定速度范围内连续可调，同时要受到行程控制器的限制。

——半自动用来运送人员、矸石，在半自动运行逻辑正常时，司机可通过按钮，让提升完成一个提升循环，并具有开车联锁；具有自动选择去向，确定运行速度等功能；

——检修运行：可设定最高速度为1m/s（检修时的最大运行速度可以根据实际情况设定），司机通过手柄能够实现0～1m/s速度的连续可调，或者通过按钮控制提升机可设定运行在0~1m/s内的任意速度运行。

——低爬功能可用于慢动对罐，在低于正常爬行速度下运行，保证准确停车；

4)、整个电控系统中具有不少于三套的提升机安全保护回路。除每个PLC中具备的软件安全保护外，还有采用继电器硬接线方式组成的提升机安全保护回路。对关键环节采用三重或多重保护，比如过卷、超速、减速、限速等。多套安全保护回路之间互相冗余，保证矿山设备的高效、安全运转。

5)、监控系统采用台湾研华IPC工控机，配大屏幕高分辨率的彩显及彩色打印机，实现多画面实时监控，多参量数码及曲线显示并加以自动记录，各种故障的报警及记录，所记录的图表、曲线多达200次提升循环以上。在Windows NT或Windows 2000的环境下进行编程，全汉化显示。

在调试编程阶段，该上位机作为编程之用，具有完善的汉字标注及注释，并附有辅助的逻辑功能图加以说明。上位机与PLC的数据的交换是通过网络进行。

上位机配置有标准通讯协议的通讯网卡（TCP/IP），可以与矿山生产调度网通讯。

6)、故障开车功能

——在PLC、监测系统出现局部故障时，提升机能实现低速故障运行，速度<2m/s;

——在PLC、监测系统控制软件检测有故障而硬件及连接无故障时，可以通过旁路工作方式以旁路软件故障将本次运行结束。

7)、整个电控系统的各部分可以通过网络进行数据和信号交换，大大减少各电控柜之间的连线，降低安装成本。

8)、采取必要的硬件、软件的抗干扰措施，确保整个系统不受电磁干扰、供电电源的干扰，并对其他设备不产生危害性的干扰。

9)、控制柜结构形式：全新的电控柜结构，大玻璃门、喷塑面板、模块化组件、组合柜结构，美观并且便于维修；柜体颜色：浅陀灰+“源创蓝”组合；电控柜为全密闭，防护等级高于IP21。

4、电控设备成套范围及技术说明

4.1、高压开关柜

含高压电源双进线，带测量及保护 ( 即避雷保护 )，含整流变压器供电(即馈电)，断路器采用真空断路器，配电动操作机构。

1)高压开关柜具有过流、短路及接地绝缘检测等保护功能。

2)进线及馈电均配有电流互感器、电压监视装置等等。

3)电压测量及保护柜配有电压互感器、避雷器等。

4.2、主整流变压器

ZGS干式整流变压器，F级绝缘，按B级温升校核。一次电压 10kV；二次电压660vac；预埋测温电阻以检测绕组的温度，空气自冷，带报警功能。整流变压器的制造与验收按GB6450-86进行。

连接组别：Dy12一台；容量：640 KVA

4.3、全数字调节及电枢变流器部分

采用Siemens公司6RA70系列全数字直流调节装置，传动系统方案推荐为电枢可逆6 脉动，磁场恒定控制，直流输出电压与主电机电压相匹配，额定输出电流满足提升机的各种运行工况下力图的要求。主回路采用可控硅SITOR三相桥式可逆反并联结构。

其动静态技术性能满足提升机四象限运行要求，并满足的提升工艺要求的过载能力和安全系数，满足各种工况下力图的要求。

静态精度≤0.01% 动态跟踪误差≤5% 调速范围≥100：1

速度指示精度0.01M/S ；

1）交流侧进线电压与整流变压器的二次侧电压相配合。

2）整流柜的控制电源为经过隔离的交流电源。

3）交流侧压敏电阻保护。

4）具有接地绝缘检测功能，过压保护功能。

5）带快熔保护。

6）带阻容吸收装置、主回路绝缘监测。

7）手动、半自动速度给定值控制。

8）可调斜率的加减速度给定值设定。

9）起动防冲击控制(“Ｓ”化曲线给定)，在启动制动的过程中使钢绳振动最小。

10）全数字速度与电流双闭环控制。

11）预置起动力矩并与液压制动器的油压曲线形成可靠闭锁，防止容器倒转。

12）具有过电流、堵转、过速、绝缘检测等几十重完善的保护。

13）变流器柜设有强迫通风装置。

4.4、晶闸管励磁变流器部分

1)输出电压：与电机励磁电压相配合

2)输出电流与电机励磁电流配合。

3)全数字闭环控制。

4)与晶闸管电枢变流器配套使用，选用Siemens公司6RA70系列。

5)具有接地绝缘检测、失压、失磁、过压等完善的保护功能。

4.5、励磁变压器

ZDG干式整流变压器，F级绝缘，按B级温升校核。二次侧电压与电机电压相配合；

4.6、直流快开

型号DS12，上海立新。

4.7、电抗器

采用铁芯电抗器，用于电枢回路，两倍电机额定电流不饱和。具体参数根据电机及主回路进行计算。

4.8、低压辅助电源柜

双回路进线，为电控系统的辅助设备供电。并为起重机、主电机风机、室内照明及检修等供电，有多路备用，并配有UPS不间断电源，以便在主电源故障情况下，能够使提升机实现可靠的安全制动，为计算机提供电源，保证计算机的运行和数据保持。

柜面装有电压测量仪表及电源指示灯，柜内断路器选用施耐德公司C65系列产品。4.9、提升数控柜

1)选用原装进口的双套可编程控制器。

2)主控PLC由主机架、电源、CPU、通讯板、高速计数板、模拟量I/O板、数字量

I/O 板、调制解调器等硬件组成。

3)主控PLC应用软件能完成提升机手动、半自动、全自动、检修、紧急控制开车及低爬等运行方式的控制要求以及特殊工况，如下爆破器材、下长材等。

4)控制与监视提升系统各路电源。

5)完成提升机运行工艺要求的控制功能及各项安全保护。

6)实现对调速系统行程速度给定的控制。

7)与提升信号系统之间相互闭锁。

8)与操车系统之间相互闭锁。

9)实现提升机液压制动系统控制功能，可完成恒力矩控制功能。两套可调闸控制环节（软件与硬件冗余）。

10)实现完善的保护功能，对于全速超速、井筒两端减速段超速、上下过卷等安全保护具有多重保护。同时，还能完成定点速度监视、井筒开关监视、电机温度检测、闸瓦磨损与弹簧疲劳等监控与保护功能。

11)实现连续速度包络线监测保护和逐点速度监测保护功能。

12)实现数字行程给定功能，定位精度≤|1|cm，并实现数字行程罐位位置显示，在井筒内设置同步开关对光电编码器进行同步校正。

13)实现PLC故障状态下的低速故障开车功能。

14)保护功能按下列三类设置：

──立即施闸的紧急停车。如：电源断电、快开跳闸、主回路过压、失磁、PLC故障、过卷、超速、急停等。

──首先按设定减速度减速，然后紧急停车。

──完成本次提升后，不允许再次开车的紧急停车。

15)完成提升机位置闭环控制，实现位置的多重同步监测、校验等功能。

16)主控PLC的故障自诊断，具有看门狗和负载能力显示功能。

17)可在线或离线修改用户程序。

18)实现上位机监控功能。

19)实现PLC程序、安全故障及事件的实时打印。

20)软件和硬件冗余的安全回路。

现场安全事故信号采用继电器隔离后进PLC，利用PLC内部安全回路和外部继电器安全回路共同构成两重安全保护。在PLC内部也可设置多重保护回路，以实现对各种故障的综合判断。具有所要求的各种保护。

21）闸控系统

工作闸采用PLC计算控制，可自动和手动调节。手动时由闸控手柄调节制动油压；自动时配合传动力矩，由指令给出松闸、预贴闸皮、施闸控制信号。

22）实现安全制动及闸控系统控制功能的软件及硬件已含在提升数控柜及控制接口柜内。

23）具有远程诊断功能，这样对一般的技术问题，除了电话、传真以外，通过远程诊断，我公司的技术人员在洛阳就能掌握现场的第一手资料，可以及时、准确地解答用户的问题，减少故障排除时间。

24）柜内装有硬接线的安全保护继电器，实现与PLC软件安全回路的冗余功能，以及PLC控制输入/输出的接口电路和液压站控制的接口电路。

柜内元件继电器选用欧姆龙公司产品，接触器选用西门子产品。

4.10、上位监控系统

1)工控PC机一台，PⅣ2.0G，256M内存，40G硬盘，带鼠标与键盘。彩色显示器一台，打印机一台。

2)具有与PLC通讯及矿井管理系统联网的功能，根据不同的PLC配置相应的通讯协议和应用软件。

3)监控软件实现：

──提升系统动静态画面生成（如提升过程动态，显示速度动态曲线(给定与实际)，电枢电流动态曲线，提升容器位置动态显示、可调闸电流、制动力矩的动态显示等）。

──具有对提升机系统发生的轻重故障进行诊断和保存，实现了综合后备保护功能；能显示及打印故障发生的位置、时间、原因以及故障前的有关数据参数，对深度、速度实时值、提升种类、信号情况进行实时显示并记录，相当于飞机上的“黑匣子”功能。

──各类报表生成、历史记录。

4)主要画面有：

系统全貌及介绍 / 高压系统图 / 低压供电系统图 / 传动系统图 / 液压系统图 / 深度与信号监视 / 安全回路图/动态速度及力图（至少保留三幅最新画面）/ 故障信息及事件纪录（列表及打印输出）/其他（根据需要设计）

4.11、司机操作台（含座椅）

采用组合式操作台。辅控PLC安装在操作台内，并与主控PLC进行网络通讯，各种信号线通过通讯电缆完成。操作台上装有指示灯、仪表、选择开关、按钮、音响设备、数字深度指示器等，能实现提升机运行的各种控制工艺的要求。

---辅控PLC由主机架、电源板、CPU板、通讯板、高速计数板、模拟量I/O板、数字量I/O 板等模板组成。有独立的安全保护环节，与主控PLC互相监视，协同工作。

--- 仪表主要显示的内容：罐位数字深度指示器及柱式模拟深度指示、提升速度、电枢电流、励磁电流、制动油压、可调闸电流、高压电源电压等。

---组合指示灯的内容包括：提升机运行状态指示、信号指示和安全状态指示两大类。在操作台的一侧放上位机及其显示设备。在不开上位机的情况下，不影响监视和操作。

---选择开关及按钮包括：运行方式选择开关、过卷复位开关、自锁式紧急制动按钮、半自动开车按钮、实验按钮（或开关）等。

4.12、脉冲发生器与测速发电机

1.根据控制功能的要求，系统使用脉冲发生器两台，以及保护用测速发电机一台。主轴传动装置上的轴编码器信号进入主控PLC，导向轮传动装置上的轴编码器信号进入辅控PLC，作为两路完全独立的数字行程监控器的位置信号，通过网络通讯，两路数字监控器相互比较、冗余控制，实现速度的包络线保护、钢绳滑动、位置闭环控制，确保数字监控器的准确、可靠、安全。

2.主轴传动装置上的测速机用于速度的闭环控制及保护，与数字监控器的速度进行比较监视进一步确保数字监控器的可靠性。

3.数字监控器的位置信号参与系统的位置闭环控制，并在操作台上及上位计算机上进行深度及速度显示。

4.数字监控器的位置误差由装于井筒中的磁性开关进行双码同步校正，确保控制及显示精度达到1cm以内。

4.13、井筒开关

用于完成控制与保护功能，过卷开关、减速、停车、同步等监测开关选用非接触式高可靠、高精度的TDK系列防爆型磁性感应开关。

5、人性化设计：

源创公司提升机电控系统在追求技术先进型的同时，更注重于电控设备人性化的设计。下面是在我公司电控设备中已贯彻实施的部分人性化设计措施：

5.1 造型美观大方

我公司电控设备均采用标准尺寸型材柜，配色喷塑，双旋转门结构，内层门隔离带电与操作指示部件，透视型玻璃门，指示、仪表、操作一目了然。

5.2 全中文化标识

所有指示、操作、执行等元件标识全部中文化，使操作维护人员无须查看图纸，任意元件的控制作用一目了然。

5.3 柜间预配线（在PLC控制的形式下）

出厂前所有成套范围内设备间的控制线均进行预配线。柜与柜之间、柜与操作台之间的控制电缆(不包括动力电缆、井筒电缆、高压电缆)，通讯电缆由我方提供；对于有条件的，我公司可直接进行并柜生产，连柜设备整体制造、整体发货，使用户装接线工作量减到最小。

5.4 柜内照明

所有单柜内均安装照明设备，照明电源独立供电，便于安装和维护。

5.5 柜门贴图

在每个柜体的前后门适当位置张贴原理图和外部连线图，极大地方便维护人员查找故障点。任何时候，来车房检修的时候，都不怕忘了带图纸。

5.6教学光盘

精心制作了一套《提升机教学光盘》，内容涵盖提升机调速原理、提升系统的构成、PLC概述、PLC的硬件、PLC软件编程及语言、PLC编程工具和使用方法、原理图的阅读、电子模块的原理以及上位监控的应用等方面。本套教学光盘为VCD格式，既可在电脑上播放，又可由家用VCD及播放，是操作维护人员培训的重要教材。

我方中标免费提供本项。

6、图纸资料

合同签订后提供如下文件资料：

1）原理图及系统图 3份

设备间连线图及电缆表 3份

设备外形及安装尺寸图 3份

开关安装图 2份

使用说明书 3份

调速器用户手册 1套

2）设备安装调试完毕提供应用软件3份、系统软件1套。

7、技术服务

1、设备出厂调试一周前通知用户派员赴厂培训（内容包括系统介绍、PLC、全数字调速器等培训，并参与出厂调试），培训费用免。

2、现场安装前，负责技术交底；用户若在施工过程中遇到设备有关技术问题，我公司及时解决。

3、系统安装完成后我方派员到现场调试，直至达到设计性能和技术要求。随后由调试人员为现场维护人员作不少于一周的现场培训。

4、在安装及使用过程中，一般技术问题我公司立即帮助解决，稍大些的问题30分钟内给出解决办法，重大问题1小时内给出解决方案，需要到现场处理问题的，技术人员24小时内赶到现场。

5、在设备使用过程中，我公司作出以下承诺：

确属设备本身元器件质量问题的，免费更换。

不可抗力损坏或元器件自然损耗的，我公司优惠提供备件。

我公司对所生产设备提供终身免费维护。若有元器件更换只收取成本费。

6、本条款的内容严格按洛阳源创电气有限公司企业标准：Q/YC19300-2002《用户服务管理办法》、Q/YC19305-2002《用户技术培训管理办法》执行。

7、积极参与与主机厂、电机厂进行技术接口的机电配合工作。

洛阳源创电气有限公司

2005年2月22日