唐山开诚电器 用户手册斜井防爆变频绞车PLC控制系统用 户 手 册唐山开诚电器有限责任公司目 录一、概述21.1 变频绞车 21.2 用途及适用范围 21.3 技术参数 31.4 型号规格 31.5 注意事项 3二、系统组成 42.1 电控系统 42.2 变频调速系统 52.3 信号系统 6三、PLC控制系统 83.1 主要特点 83.2 设备组成与说明 83.3 主要控制功能133.4 主要保护与闭锁功能19四、设备安装22 4.1 开装检查224.2 安装前准备工作224,3 设备布置与接地224.4 电缆敷设，接线234.5 附件安装24五、操作与维护 245.1 操作准备245.2 操作方式245.3 试验方式255.4 常见故障265.5 注意事项275.6 几种特殊情况28 附录1: 用户参数表 30一、概 述1.1 变频绞车煤矿井下斜井绞车，以前主要是以内齿轮绞车(机械拖动), 液压绞车(液压拖动)和交流异步电机转子串电阻调速绞车(电气拖动)等几种类型为主，但这些设备在安全可靠性、调速、节能、操作、维护等方面都不同程度的存在缺陷。串电阻调速绞车在电气防爆性能方面也很难满足要求。自从有了防爆变频绞车后，使斜井绞车的装备水平发生了质的变化。目前变频绞车已成为市场的主导产品，其主要特点如下： 1)、结构紧凑、体积小、移动方便、用于矿山井下可节省大量开拓费用。2)、安全防爆,适用于煤矿井下等含有煤尘，瓦斯或其它易燃易爆气体的场所。 3)、变频绞车是以全数字变频调速为基础,以矢量控制技术为核心，使异步电机的调速性能可以与直流电机相媲美。表现在低频转矩大、调速平滑、调速范围广、精度高、节能明显等。 4)、采用双PLC控制系统,使斜井绞车的控制性能和安全性能更加完善。 5)、操作简单、运行安全稳定、故障率低、基本免维护。 变频绞车控制系统是完成绞车按一定的控制要求，安全可靠运行的一种过程控制系统。该系统主要包括绞车的提升控制；行程测量、控制与指示；故障检测、报警与保护；安全电路及液压站工作制动与安全制动控制等。以PLC为控制核心的绞车控制系统，极大地提高了控制系统本身的安全可靠性，使绞车控制性能和保护性能更加完善；使控制系统的硬件组成和线路更加简化；操作和维护更加容易。以下称为PLC控制系统。 本系统采用的是日本三菱公司的FX2N系列可编程序逻辑控制器即PLC，具有可靠性高，使用寿命长，体积小，软件功能丰富，易使用等特点。1.2 用途及适用范围 变频绞车电控系统，适用于交流异步电动机(绕线型或鼠笼型)驱动的单滚筒或双滚筒缠绕式绞车。既可以与新安装的绞车配套使用，也适合于对老绞车电控系统的技术改造。 变频绞车电控设备适用于以下场所： 1)、海拔高度不超过1000米,如超过这个海拔高度，元器件在功率、容量方面应按海拔高度的增加，适当降容使用。2)、周围环境温度不高于+40，不低于-20；3)、相对湿度不超过953； 4)、没有导电尘埃及对金属和绝缘有破坏作用的气体； 5)、在无淋水、滴水、无剧烈振动和颠簸的地点使用； 6)、没有强磁场作用； 7)、防爆设备适用于煤矿井下等含有煤尘，瓦斯或其它易燃易爆气体的场所。1.3 技术参数1)、电机型式及调速方式： 电机：交流异步电动机，推荐采用鼠笼电机；单机最大容量：660V，355kW；1140V，500kW；电机电压等级：380V，660V,1140V；电压波动范围: 10；调速方式：交流异步电动机变频调速；主回路：交-直-交电压型；功率器件：IGBT或SKiiP。2)、控制方式: PLC双线制控制。3)、适用范围：井下暗斜井、暗立井；地面斜井、立井；单水平、多水平；单滚筒、双滚筒。4)、产品类型: 防爆型；矿用一般型；普通型。1.4 型号规格变频绞车电控设备的型谱：Z J J B - - - 1.5 注意事项1)、变频绞车电控设备主要由电力电子器件和半导体集成电路等组成，在运输及安装过程中，严禁水泡雨淋,要尽量避免强烈的震动，尽量垂直运输。长期不用时，应存放在清洁干燥的地方。储存与使用场所严禁有害气体和湿度超标，防止电子元器件及有关设备受腐蚀损坏。2)、防爆设备，在出厂前均已按要求装配调试合格，严禁用户改动装置壳体结构和电气元件，以确保本产品的防爆性能和电气性能。3)、严禁对变频器进行耐压和绝缘测试。4)、严禁对现场调试好的设备的电气参数和软件私自随意修改。5)、严禁擅自改变设备使用电压等级，更换使用对象和使用功率。6)、设备安装时,应严格按照厂方提供的图纸施工。严禁在强磁场附近安放和使用。变频器供电电源要求采用独立的变压器就近供电；供电回路馈电开关，应尽量采用电控厂家所推荐的开关；变频器的输入与输出电缆应采用屏蔽电缆，电缆屏蔽层尽可能多处接地，并且不允许与通讯线，瓦斯检测装置和检测线及一些电子仪器仪表等在同一巷道，同一地方相邻。 7)、用户在安装和使用设备之前,必须详细阅读本手册，特别是对黑斜体字的内容应更加留意。二、系统组成2.1 电控系统:变频绞车电控系统可简单地划分为：变频调速系统(由输入电抗器箱+VFD1、变频器箱+VFD2组成)；PLC控制系统(由PLC控制箱+DS、司机台+PA组成)；信号系统(+LM)。绞车电控系统组成如图1所示。 图1 电控系统组成变频调速系统是根据PLC控制系统发出的控制指令，通过对绞车交流拖动电动机的转矩和频率控制,来完成对绞车的启动、加速、稳速、减速、停止等运行过程的控制。交流异步电动机采用了矢量控制技术后, 使异步电机的调速性能可以与直流电机相媲美。表现在低频转矩大、调速平滑、调速范围广、精度高、节能明显等。PLC控制系统主要完成绞车从启动、加速、等速、减速、爬行到停车的整个过程的逻辑控制；行程测量、控制与指示；故障检测、报警与保护；安全电路及液压站工作制动与安全制动控制等。PLC控制系统极大地提高了控制系统本身的安全可靠性，使绞车控制性能和保护性能更加完善；使控制系统的硬件组成和线路更加简化；操作和维护更加容易。PLC控制系统受信号系统的控制与闭锁。信号系统是根据上下井口或各个中段的生产情况,在具备开车条件后，由各水平信号工以打点的形式,通知司机按要求开车,同时与PLC控制系统之间有各种信号闭锁,可避免因司机误操作造成安全故障。信号系统内部有严格的逻辑闭锁，并有语音对讲和报警功能。 2.2 变频调速系统:(详细说明参见“ZJT-30型隔爆兼本安智能变频调速装置用户手册”)ZJT-30型隔爆兼本安智能变频调速装置（四象限）是绞车专用的电气传动产品，可实现绞车的调速、正反转、能量回馈制动等功能。其主要配置为输入电抗器、可控整流系统、电容滤波器、输出逆变系统。是由输入电抗器箱和变频器箱组成。2.2.1、输入电抗器箱(+VFD1):箱体内主要元器件及其功能如下:1)、输入电抗器: 输入电抗器的电感量是按通入变频器额定电流时其阻抗压降为电源相电压的15%计算的。其主要功能为： * 作为储能元件，使电感上的电压与电源电压的相量和高于电源电压，从而可以提高变频器直流母线电压，为能量回馈制动作好准备。* 拟制由电源回路流入的浪涌电压和电流； * 衰减由变频器产生的或外电路流入的谐波电流；2)、充电电阻:用来限制电容器的充电电流。3)、旁路接触器:当直流母线电压上升到一定值时, 自动旁路充电电阻。4)、变频器控制回路变压器:800VA,660V(1140V)/380V,为变频器箱电源板提供三相380V电源。5)、PLC控制回路变压器:1200VA,660V(1140V)/110V,24V,为PLC控制箱提供电源。6)、熔断器RU1、RU2:用来保护PLC控制回路变压器。7)、制动油泵控制回路:由断路器Q1,接触器K1,热继电器KH1,油泵选择接触器K2、K3组成。为液压站制动油泵提供电源。8)、制动油泵控制回路:由断路器Q2,接触器K4,热继电器KH2,油泵选择接触器K5、K6组成。为润滑站油泵提供电源。2.2.2、变频器箱(+VFD2):变频器所采用的功率器件和控制板件均为进口产品, 其主要功能如下:1)、可控整流器:由三组SKiiP模块组成三相全控桥。由MSC2控制板通过接口板（PIB）对三相全控桥实行PWM控制，可实现能量在电源侧和直流侧的双向传输，同时，系统可将电源侧的功率因数调整到任何希望的数值，且电源侧的电流为近乎完美的正弦波。SKiiP模块是一种集功率半导体器件，驱动电路，保护电路等为一体的智能功率模块（即IPM模块）。可控整流器的主要功能如下：* 能将电动机的发电制动能量回馈到电网，实现回馈制动；* 内置的PID控制器动态调整输入电流，使直流母线电压稳定在设定值上，不受电网电压的波动而变化； * 电源侧功率因数为1； * 电源侧电流接近正弦波，谐波含量小于5%； * 具有过压、欠压、短路、过流、过载、过温等保护。2)、滤波电容器:主要作为直流回路滤波和储能用。3)、逆变器: 由三组SKiiP模块组成三相全控桥。由MSC3控制板通过接口板（PIB）对三相全控桥实行PWM控制，可实现能量在电机侧和直流侧的双向传输。由于采用了矢量控制技术，使交流异步电动机的调速性能与直流电动机的几乎相同。主要表现在以下方面： * 最大输出转矩可达到变频器