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摘 要：通过介绍阳城煤矿直流全数字电控装置提升机上的应用，组成，配置的分析和成功应用的阐述，为老式提升机电控装置的改造提供了范例。
关键词：全数字；PLC电控系统；提升机。
1、概述
传统的提升机的调速方法有变极调速，转子转子串电阻调速，定子降压调速等方法，这几种方法稳定性，可靠性较差。近几年随着电力电子技术的发展，提升机采用全数字可控硅直流控制技术已成熟，2005年，济矿集团阳城煤矿主副井提升机ASCS全数字电控的应用，为提升机的控制提供了经验。
2、直流全数字电控装置
根据提升机的需要，ASCS型直流全数字电控系统如图所示。
2.1全数字控制系统设计
（1）传动方案：主回路为磁场可逆（6脉动供电）、电枢恒定逻辑无环流（串联12脉动供电），主电机可四象限运行。
（2）调节部分采用以十六位处理器为核心的ASCS全数字调节系统，电枢电流单向、磁场电流换向、电流和速度双闭环均由全数字调节部分实现全数字控制。该系统既可以用模拟量给定，也可用上位机、PLC或其它数字操作单元提供数字量给定。反馈可用模拟测速机，也可用轴编码器，或者同时使用作为复合反馈，从而得到最佳的动态性能和稳态精度。所有控制算法都由高速16位微处理器来完成，保证所有控制回路的调节左右，在主回路6个晶闸管桥的转换时间之内完成，以保证电流环的采样时间。对可逆装置，转矩反向时的无环流时间非常短（且可由软件设定）。电流环具有自适应功能，即使负载变化很大时，系统也能获得平稳的速度响应，速度环的PI参数调节范围很大，且具有积分分离功能。
2.2可编程序控制器（PLC）
PLC是整个电气系统的中心，在本系统中选用SIEMENS公司的S7-300可编程序控制器及其它模块配置，属高档机，安装在PLC柜内。PLC柜中装有两台PLC.信号调理机笼和继电器部分等构成。PLC分别完成提升机系统的操作保护和行程监控，其中一台PLC与轴编码器配合构成数字式行程监控器，自动生成S型速度曲线，行程跟踪精度高，停车准确；另一台PLC构成操作保护系统，保护完善.
操作保护PLC的主要功能是：
1）控制液压制动系统松闸或抱闸；
2）执行操作程序，生成开车信号和方向；
3）实现各种故障保护及闭锁。来自系统各部分的保护信号直接引入到PLC中，PLC将其处理后分为立即施闸、终端施闸、电气制动和报警四类，送监视器显示故障类型并控制声光报警系统报警并施闸。系统的安全回路有两套，一套由PLC构成，另一套为继电器直动回路。 系统的主要保护有：
立即施闸类故障保护（就是说发生下列各类故障时，系统能立即进行安全制动停车）：
---提升容器过卷； ---高、低压电源断电故障;
---提升系统超过最高速度15%及减速段过速10%;
---提升容器到达终端时的速度超过2米/秒;
---电机超温; ---主电机失磁;
---按下紧急停车钮;---调节回路故障;
---制动系统油压故障; ---钢绳打滑超限;
---尾绳故障; ---定子、转子回路故障;
---错向操作; ---直流快开跳闸;
终端施闸类故障保护(就是说发生下列各类故障时，允许一次提升循环结束后再停车):
--运行过程中通风机故障;
---主机轴瓦过热;
---定子、转子及变流器发生局部故障;
---变压器温度偏高;
电气制动类故障保护(就是说发生下列各类故障时，系统自动降低速度到1米/秒,然后再施闸停车):
---信号电源欠压;
---液压制动系统油温偏高;
---液压制动系统油位偏低;
---闸瓦磨损、闸盘偏摆、弹簧疲劳;
报警类故障保护（即发生下列各 类故障时，仅发声光报警信号）:
---低压电源漏电;
---信号电源接地；
行程监控PLC的主要功能是：将部分操作信号、部分保护信号以及设定的一些行程参数与轴编码器信号结合起来进行逻辑运算处理，自动产生提升机所需的速度给定信号(即运行曲线),为了尽量减少起动、制动过程中的机械冲击，提高提升机控制精度，速度给定信号的加速、减速段为“S”型曲线，减速段行程通过PLC实际运算来调节减速度以保证其为一固定值，从而保证了停车点不变和停车点的精度。
此外行程监控PLC还将轴编码器信号经软件计算后处理成罐笼在井筒中的位置和在线速度，送到操作台监视器显示,此外还产生包络曲线对提升机的的速度进行连续监视。这种以软件处理为主的行程跟踪方法在灵活性、可靠性及精度等方面都很高，只要选择分辨率较高的轴编码器，就可保证定位精度<2cm，因打滑及钢绳伸长等行程误差，可通过井筒同步开关加以校正。
两台PLC既相互独立，又能相互监视,对某些保护(如过卷、超速、钢绳打滑等)还能相互备用,这样大大提高了行程监控器的可靠性。
2.3 S7-300 PLC的硬件配置
行程监控S7-300包括电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块、A/D模块、D/A模块、计数模块和通信模块。电源模块将120VAC或220VAC交流电压转换成24V直流电压，为其它模块供电。CPU模块用于控制总线上模块之间的数据传输，并执行用户程序。输入模块用于将控制系统送来的外部数字信号电平转换成S7-300内部信号电平，可输入32路24V开关量信号。输出模块用于将S7-300内部信号电平转换成控制系统所要求的外部信号电平，可输出16路继电器触点信号。A/D模块用于将控制系统送来的外部模拟信号（如电压、电流、速度、精度等）转换成S7-300内部处理用的数字信号，可输入8路模拟信号。D/A模块用于将S7-300输出的数字信号转换成控制系统所需的模拟信号（如电压），可输出4路模拟信号。计数模块共两块，一块用于对导向轮的轴编码器进行计数，另一块用于对传动控制器上的轴编码器进行计数。
操作保护PLC S7-300包括电源模块、CPU模块、24V输入模块、24V输出模块，A/D模块，计数模块。各模块功能同上述行程监控PLC类同。
2.4 S7-300 PLC的软件配置
PLC从软件配置上有系统程序和用户程序。系统程序装配在CPU模块上随硬件的产品而来。用户程序是编程器编好程序后输入到可编程序控制器的存储模块，程序是采用块式结构形式，共有5种形式：组织块（0B）、程序块（PB）、功能块（FB）、数据块（DB）、顺序块（SB）。
功能块(FB)是用于反复经常的复杂功能的编程(如专用控制器、报警器、计算功能和调整功能)。组织块(OB)是系统程序和用户程序的接口,是用户程序的一部分,但只能由系统程序调用,使用者不能调用,可以编程序，本系统使用了3个OB块（OB100，OB1,OB35）。OB100为加电启动组织块，在该组织块中编制有关系统参数初始化的程序，此组织块仅在系统加电起动后运行一次，以后在程序循环中不再执行，系统初始化程序框图如图四所示。OB1为循环运行组织块，即用户主程序部分，行程PLC主程在OB1中可以调用其它功能块，如SFB、SFC、FB、FC等。
3、结论
提升机直流全数字新型电控装置，速度曲线为S型、起动、制动平滑过渡，对机械设备不产生冲击震动，经实践证明，运行特性较好。系统参数经过软件调试一次性永久设定，不存在参数漂移问题，全数字控制器可重复性好，可靠性高，它使提升机的操作、维护都更方便。
参考文献：
[1]西参门子公司.S7-300可编程序控制器编程手册. 2001.12.
[2]郝用兴.提升机PLC控制系统. 平原大学学报,2000.
关键词：全数字；PLC电控系统；提升机。
1、概述
传统的提升机的调速方法有变极调速，转子转子串电阻调速，定子降压调速等方法，这几种方法稳定性，可靠性较差。近几年随着电力电子技术的发展，提升机采用全数字可控硅直流控制技术已成熟，2005年，济矿集团阳城煤矿主副井提升机ASCS全数字电控的应用，为提升机的控制提供了经验。
2、直流全数字电控装置
根据提升机的需要，ASCS型直流全数字电控系统如图所示。
2.1全数字控制系统设计
（1）传动方案：主回路为磁场可逆（6脉动供电）、电枢恒定逻辑无环流（串联12脉动供电），主电机可四象限运行。
（2）调节部分采用以十六位处理器为核心的ASCS全数字调节系统，电枢电流单向、磁场电流换向、电流和速度双闭环均由全数字调节部分实现全数字控制。该系统既可以用模拟量给定，也可用上位机、PLC或其它数字操作单元提供数字量给定。反馈可用模拟测速机，也可用轴编码器，或者同时使用作为复合反馈，从而得到最佳的动态性能和稳态精度。所有控制算法都由高速16位微处理器来完成，保证所有控制回路的调节左右，在主回路6个晶闸管桥的转换时间之内完成，以保证电流环的采样时间。对可逆装置，转矩反向时的无环流时间非常短（且可由软件设定）。电流环具有自适应功能，即使负载变化很大时，系统也能获得平稳的速度响应，速度环的PI参数调节范围很大，且具有积分分离功能。
2.2可编程序控制器（PLC）
PLC是整个电气系统的中心，在本系统中选用SIEMENS公司的S7-300可编程序控制器及其它模块配置，属高档机，安装在PLC柜内。PLC柜中装有两台PLC.信号调理机笼和继电器部分等构成。PLC分别完成提升机系统的操作保护和行程监控，其中一台PLC与轴编码器配合构成数字式行程监控器，自动生成S型速度曲线，行程跟踪精度高，停车准确；另一台PLC构成操作保护系统，保护完善.
操作保护PLC的主要功能是：
1）控制液压制动系统松闸或抱闸；
2）执行操作程序，生成开车信号和方向；
3）实现各种故障保护及闭锁。来自系统各部分的保护信号直接引入到PLC中，PLC将其处理后分为立即施闸、终端施闸、电气制动和报警四类，送监视器显示故障类型并控制声光报警系统报警并施闸。系统的安全回路有两套，一套由PLC构成，另一套为继电器直动回路。 系统的主要保护有：
立即施闸类故障保护（就是说发生下列各类故障时，系统能立即进行安全制动停车）：
---提升容器过卷； ---高、低压电源断电故障;
---提升系统超过最高速度15%及减速段过速10%;
---提升容器到达终端时的速度超过2米/秒;
---电机超温; ---主电机失磁;
---按下紧急停车钮;---调节回路故障;
---制动系统油压故障; ---钢绳打滑超限;
---尾绳故障; ---定子、转子回路故障;
---错向操作; ---直流快开跳闸;
终端施闸类故障保护(就是说发生下列各类故障时，允许一次提升循环结束后再停车):
--运行过程中通风机故障;
---主机轴瓦过热;
---定子、转子及变流器发生局部故障;
---变压器温度偏高;
电气制动类故障保护(就是说发生下列各类故障时，系统自动降低速度到1米/秒,然后再施闸停车):
---信号电源欠压;
---液压制动系统油温偏高;
---液压制动系统油位偏低;
---闸瓦磨损、闸盘偏摆、弹簧疲劳;
报警类故障保护（即发生下列各 类故障时，仅发声光报警信号）:
---低压电源漏电;
---信号电源接地；
行程监控PLC的主要功能是：将部分操作信号、部分保护信号以及设定的一些行程参数与轴编码器信号结合起来进行逻辑运算处理，自动产生提升机所需的速度给定信号(即运行曲线),为了尽量减少起动、制动过程中的机械冲击，提高提升机控制精度，速度给定信号的加速、减速段为“S”型曲线，减速段行程通过PLC实际运算来调节减速度以保证其为一固定值，从而保证了停车点不变和停车点的精度。
此外行程监控PLC还将轴编码器信号经软件计算后处理成罐笼在井筒中的位置和在线速度，送到操作台监视器显示,此外还产生包络曲线对提升机的的速度进行连续监视。这种以软件处理为主的行程跟踪方法在灵活性、可靠性及精度等方面都很高，只要选择分辨率较高的轴编码器，就可保证定位精度<2cm，因打滑及钢绳伸长等行程误差，可通过井筒同步开关加以校正。
两台PLC既相互独立，又能相互监视,对某些保护(如过卷、超速、钢绳打滑等)还能相互备用,这样大大提高了行程监控器的可靠性。
2.3 S7-300 PLC的硬件配置
行程监控S7-300包括电源模块、CPU模块、输入模块、输出模块、A/D模块、D/A模块、计数模块和通信模块。电源模块将120VAC或220VAC交流电压转换成24V直流电压，为其它模块供电。CPU模块用于控制总线上模块之间的数据传输，并执行用户程序。输入模块用于将控制系统送来的外部数字信号电平转换成S7-300内部信号电平，可输入32路24V开关量信号。输出模块用于将S7-300内部信号电平转换成控制系统所要求的外部信号电平，可输出16路继电器触点信号。A/D模块用于将控制系统送来的外部模拟信号（如电压、电流、速度、精度等）转换成S7-300内部处理用的数字信号，可输入8路模拟信号。D/A模块用于将S7-300输出的数字信号转换成控制系统所需的模拟信号（如电压），可输出4路模拟信号。计数模块共两块，一块用于对导向轮的轴编码器进行计数，另一块用于对传动控制器上的轴编码器进行计数。
操作保护PLC S7-300包括电源模块、CPU模块、24V输入模块、24V输出模块，A/D模块，计数模块。各模块功能同上述行程监控PLC类同。
2.4 S7-300 PLC的软件配置
PLC从软件配置上有系统程序和用户程序。系统程序装配在CPU模块上随硬件的产品而来。用户程序是编程器编好程序后输入到可编程序控制器的存储模块，程序是采用块式结构形式，共有5种形式：组织块（0B）、程序块（PB）、功能块（FB）、数据块（DB）、顺序块（SB）。
功能块(FB)是用于反复经常的复杂功能的编程(如专用控制器、报警器、计算功能和调整功能)。组织块(OB)是系统程序和用户程序的接口,是用户程序的一部分,但只能由系统程序调用,使用者不能调用,可以编程序，本系统使用了3个OB块（OB100，OB1,OB35）。OB100为加电启动组织块，在该组织块中编制有关系统参数初始化的程序，此组织块仅在系统加电起动后运行一次，以后在程序循环中不再执行，系统初始化程序框图如图四所示。OB1为循环运行组织块，即用户主程序部分，行程PLC主程在OB1中可以调用其它功能块，如SFB、SFC、FB、FC等。
3、结论
提升机直流全数字新型电控装置，速度曲线为S型、起动、制动平滑过渡，对机械设备不产生冲击震动，经实践证明，运行特性较好。系统参数经过软件调试一次性永久设定，不存在参数漂移问题，全数字控制器可重复性好，可靠性高，它使提升机的操作、维护都更方便。
参考文献：
[1]西参门子公司.S7-300可编程序控制器编程手册. 2001.12.
[2]郝用兴.提升机PLC控制系统. 平原大学学报,2000.