隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器(plc)已逐步替代繼電器控制，在各行業(yè)的自動(dòng)化控制領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。煤炭行業(yè)正在依靠現(xiàn)代化高科技手段對(duì)現(xiàn)有陳舊電氣控制設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代。

　　可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)控制的發(fā)展，經(jīng)歷了分立元件和集成運(yùn)放兩代模擬控制電路，最終由plc數(shù)字程控所代替。前兩種在實(shí)踐應(yīng)用時(shí)，普遍存在由于設(shè)計(jì)問(wèn)題和動(dòng)、靜態(tài)響應(yīng)影響以及電子元件動(dòng)態(tài)參數(shù)變化，還有給定與反饋?zhàn)饔谜`差產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差，使得系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩、超調(diào)和起車(chē)慣性大等危害。

　　東海煤礦二水平鋼絲繩膠帶提升機(jī)于1990年投產(chǎn)使用，歷經(jīng)兩代調(diào)速控制系統(tǒng)的使用，始終存在運(yùn)行不穩(wěn)、振蕩、超調(diào)、起車(chē)慣力大等多方面實(shí)際故障。2004年11月將控制系統(tǒng)改換成plc數(shù)字控制，解決了上述困擾。該系統(tǒng)經(jīng)改制后使用證實(shí)具有運(yùn)行平穩(wěn)、可靠、節(jié)省電能、操作方便、自動(dòng)化程度高、無(wú)故障等優(yōu)點(diǎn)。

　　1 系統(tǒng)改前后使用的設(shè)備

　　(1)改制前的設(shè)備，有繼電器柜一套和后期改造時(shí)引進(jìn)kgsfa2t型調(diào)節(jié)柜、整流柜、勵(lì)磁柜各3套(其中2套分別用于2臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，另一套做備用設(shè)備)，每套整流柜內(nèi)三相全橋整流由18個(gè)400a可控硅完成。

　　(2)改制后只選用整流柜和電源柜、控制柜各一套(西門(mén)子公司技術(shù))，將提升機(jī)2臺(tái)zd2—151b一400kw／440v直流電動(dòng)機(jī)電樞串聯(lián)，因此用一套整流系統(tǒng)。plc可編程控制器鑲嵌在操縱臺(tái)內(nèi)，它是該系統(tǒng)的指揮中樞(相當(dāng)于微機(jī)內(nèi)中央處理器cpu)，接收和控制機(jī)構(gòu)是控制柜內(nèi)兩臺(tái)6ra7018整流控制裝置，其中一套控制兩臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)串聯(lián)電樞整流管(6個(gè)1 200 a可控硅)控制極，另一套控制勵(lì)磁用。

　　2 程序控制系統(tǒng)各部件作用

　　(1)電源柜(低壓供電系統(tǒng))。對(duì)系統(tǒng)電機(jī)風(fēng)機(jī)、制動(dòng)閘、制動(dòng)油泵、潤(rùn)滑油電機(jī)等提供電源和進(jìn)行控制，并為plc、微機(jī)和傳動(dòng)部分等提供各種電源。

　　(2)plc可編程控制器。利用計(jì)算機(jī)接口將各種控制信號(hào)(如安全回路、各段保護(hù)、高壓分合閘、快開(kāi)控制等各種運(yùn)行方式等)編程輸入plc輸入接口，給plc程序處理按順序儲(chǔ)存，在程序存儲(chǔ)器內(nèi)編輯的程序進(jìn)行運(yùn)算，最后做出狀態(tài)輸出，通過(guò)外部輸出接口控制整流部件6ra7018。

　　西門(mén)子公司的plc可編程控制器，是控制信號(hào)電壓由0～10 v模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)碼。即將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)裝置(a／d轉(zhuǎn)換)，通過(guò)內(nèi)部s一自鎖，r一只讀，v一故障設(shè)置等繼電程序設(shè)置以及程序、指令編排，最后通過(guò)外輸控制整流控制裝置6ra7018或電源柜內(nèi)控制部件。

　　(3)控制柜。主要由2臺(tái)整流裝置6ra7018組成，其主要功能是接收plc指令后，產(chǎn)生脈沖控制直流電動(dòng)機(jī)主回路中的三相橋式整流電路6個(gè)1200 a和勵(lì)磁用可控硅觸發(fā)信號(hào)的導(dǎo)通角僅(或推b角)，以達(dá)到plc預(yù)期設(shè)置的直流電動(dòng)機(jī)恒轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)輸出。整流控制裝置6ra7018自身也有接口聯(lián)通計(jì)算機(jī)進(jìn)行指令讀寫(xiě)、修改、刪除；并還有直觀的顯示，顯示其正常工作狀態(tài)值和相對(duì)應(yīng)故障以及自鎖值；在其前面板鑲有觸摸鍵，用以微調(diào)和轉(zhuǎn)換原設(shè)置的參數(shù)用。

　　3 數(shù)字與模擬控制靜動(dòng)態(tài)參數(shù)分析比較

　　3．1 可控硅直流控制

　　當(dāng)采用速度、電壓、電流三環(huán)控制時(shí)其方框圖(即數(shù)學(xué)模型)如圖1所示。通常閉環(huán)系統(tǒng)的參考輸入和攏動(dòng)量恒定不變時(shí)，被控量 也恒定不變。當(dāng)參考輸入或攏動(dòng)量發(fā)生變化時(shí)，反饋量將與參考輸入之間產(chǎn)生新的作用誤差，通過(guò)控制作用，使被控量(輸出量)按新的參考輸入值穩(wěn)定下來(lái)或趨于恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值達(dá)到新的平衡，但由于系統(tǒng)總存在著慣性或儲(chǔ)能元件，使達(dá)到新的平衡狀態(tài)不能瞬時(shí)完成，要經(jīng)過(guò)過(guò)渡過(guò)程。

　　圖1 速度、電壓、電流三環(huán)控制方框圖

　　在摸擬控制電路設(shè)計(jì)時(shí)，無(wú)論是在時(shí)域還是頻域考慮，都要求系統(tǒng)首先必須是穩(wěn)定，對(duì)超調(diào)量、過(guò)渡過(guò)程的時(shí)間、振蕩次數(shù)提出一定要求，再就是系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差應(yīng)滿(mǎn)足�？蛇@三種要求之間又相互矛盾和制約，很難建立一個(gè)同時(shí)達(dá)到理想狀態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。

　　3．2數(shù)字控制(plc)

　　由于該控制系統(tǒng)為非線(xiàn)性系統(tǒng)，故將其設(shè)置在飽和非線(xiàn)性狀態(tài)，如圖2所示。由于該控制系統(tǒng)采用數(shù)碼的形式傳遞，為數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能可用差分方程過(guò)程描述。在非線(xiàn)性系統(tǒng)中，暫態(tài)響應(yīng)曲線(xiàn)的形狀與輸入信號(hào)的幅值有關(guān)，這是因?yàn)榉蔷�(xiàn)性系統(tǒng)不服從迭加原理的緣故；數(shù)字控制非線(xiàn)性系統(tǒng)的穩(wěn)定性不取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)；非線(xiàn)性系統(tǒng)振蕩在物理上是可存在的，但振幅是確定的，與初始條件無(wú)關(guān)；再就是非線(xiàn)性系統(tǒng)輸出量(或信號(hào))不包含輸入信號(hào)頻率的正弦分量。plc對(duì)模擬量信號(hào)的處理，是將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)(a／d轉(zhuǎn)換)。a／d變換精度取決于a／d變換器的位數(shù)，如10 v電壓要求以1 mv精度變換時(shí)，精度1 m~／10 v=0．01％，即1／3200十進(jìn)制的3200用二進(jìn)制表示10位，該系統(tǒng)精度等級(jí)足以滿(mǎn)足