① 上过卷、下过卷保护，在离井口安全处和离井底一定距离处分别装上霍尔常开型接近开关，当矿车由于故障或操作员失误，矿车越过安全线时，传感器动作，同时PLC控制安全回路动作，实现对提升系统的保护，并伴随有声光报警。
② 松绳保护：用一根细丝和一个常开型开关，在钢丝绳下放一定距离垂直钢丝绳方向处架起，当矿车在缓道上行走，而电机下放速度过快时，就会出再松绳现象。此时，钢丝绳下沉，压下开关，此时声光报警，显示屏上显示故障信息。操作员应该及时降速或停车。
③ 过载保护：热继电器常闭触点串接于安全控制回路，当电机因负载过重，电机堵转等故障而使负载转矩增大时，热继电器动作，常闭触点断开，使安全回路动作，保护提升机不受损坏。
④ 当提升过程中发生润滑油压力过高、过低，润滑油滤油器或液压站滤油器堵塞或油温高时，监视屏上有相应的故障信息显示，点亮相应信息灯，告知操作员可以完成本次提升工作，当故障解除后才允许司机进行下一次提升工作。
⑤ 当提升机因发生故障在中途停车，而且提升容器位于减速段行程内时，排除故障后允许司机按上次开车方向选择开车，并且只能低速开车；若提升容器不在减速行程内，由井口发出开车信号，允许司机高速开车。
⑥ 全矿停电时，由PLC保证提升机能实现安全制动，并做好提升机的后备保护。 ⑦ 盘式制动器的工作制动力矩可调，紧急制动(安全制动)能产生二级制动，避免机械冲击。
2、速度、行程电路
在矿井提升机调速控制系统中，要对速度、距离等物理量进行实时测量。现在大都采用数字式测量装置，用旋转编码器等传感器将距离、速度等物理量转化为电脉冲信号，然后由可编程控制器的高速计数模块对脉冲进行计数，完成物理量的测量。
旋转编码器与PLC的高速计数模块连接电路如图3-12所示。计数器通过累计正转与反转的脉冲个数，经CPU运算可确定提升机的确切位置。旋转编码器每转脉冲数的选择取决于PLC允许输入的频率、提升速度、计数精度等。
图3-11旋转编码器与高速计数器连接图
数字式测速或测距一般都采用输出脉冲与转速成正比的旋转编码器来测量，高速计数模块的脉冲主要来自旋转编码器。旋转编码器有增量型和绝对值型两种。增量型在转动时可连续输出与旋转角度对应的脉冲数，静止时不输出；绝对值型与是否旋转没有关系，它可并行输出与旋转角度对应的角度信号，由它可确认绝对位置。对于测距与测速而言，一
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般都采用增量型旋转编码器。
OMRON系列E6C2-CWZ6C型轴脉冲编码器是一种增量式光电编码器，不仅可以检测电机转速，而且还可以测定电机的转向及转子相对于定子的位置。增量式光电编码器可输出三组电压信号，经过整形后三相输出波形如图3-12所示。Z相信号用来定位，因为Z相在转动盘上只有一个对应的槽，故每转一周仅有一个Z相脉冲，对应于转子的一个固定位置。根据不同瞬时A相或B相输出信号相对于Z相定位脉冲的相位关系，便可确定该瞬时转子相对于定子的位置。
A相和B相输出信号可用于测定电机转向和转速。由于A相和B相输出信号的频率与转速成正比，故可通过在给定时间内对输出脉冲记数而求得转速。通过对A相脉冲上升沿和下降沿检测电路可得对应于上升沿和下降沿的脉冲信号ΔA和??，使其分别与B相信号相“与”，可获得反映正转的信号和反转信号。
图3-12旋转编码器输出波形
1）速度、行程检测
在相等的时间间隔内，读取高速计数模块的计数值来计算出速度的方法称为 M法测速。设时间为T，则速度为：
V?分辨率为：
M??D PT?DPTQV?
测量距离为：
l?M??D P分辨率为
Ql??DP
测量精度为
M式中：M—取样时间T内高速计数器计数值；
D－提升机滚筒直径；
P－旋转编码器旋转一周的脉冲数；
?P－旋转编码器连个脉冲之间的角偏差。
选用每转一圈发出1000个脉冲的旋转编码器，与编码器同轴的皮带轮直径为1m，取
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???P?100%
样时间T为1s，则采用上述方法所能测量的最大距离为314160m，最低速度为0.0628m/s，测量精度为5?P%。
3.5硬件调速控制系统保护措施
3.5.1空气断路器短路保护
短路保护应满足以下要求：
1）当电动机发生相间短路或在中性点直接接地系统中发生单相接地短路时保护装置应能切断故障电路。
2）当电动机正常起动或制动时，保护装置不应动作。空气断路器可以用来频繁地起动电动机．并对电动机实现保护，由于有良好完备的灭弧装置，操作速度也由弹簧机构执行，迅速可靠。因此，空气断路器用来控制电动机时，其额定电压应大于或等于电动机额定电压，同时额定电流(即指主触头的额定电流)选择得大于或等于电动机额定电流1.31.4倍即可。即
IK?1.3ID?1.3?318A?413.4A
式中：IK—空气断路器的额定电流（A）；
ID—电机正常工作时的额定电流（A）。
所以选用：韩国LG断路器ABS803a，其最大额定电流：500A，额定隔离电压：AC690V，额定分断容量：50KA（在AC380V下） 3.5.2热继电器过载保护
矿山提升机由于负载沉重而需要限制起动时间，又容易堵转，且又长期处于频繁起动—停止状态，容易出现过载现象，所以需要对电机进行过载保护。
过载保护一般采用热继电器保护。若用自动空气开关保护，应选用带长延时脱扣器的自动空气开关。对大功率的重要电动机采用反时限特性的过电流继电器进行过载保护。保护措施主要是通过切断电动机电源的方法实现保护。在一些特殊场合，也可以通过发出警报或使电动机自动减载来实现保护。
本系统采用热继电器对电机进行保护。一般情况下，根据电动机的额定电流的1.11.25倍选取热继电器的额定电流。热继电器的整定值Ifz一般为电动机额定电流值ID。即：Ifz?ID。
根据电机实际负载与工艺流程的要求，也可上下波动5%，本系统取1.05倍电流保护，即:Ifz?1.05ID?1.05?318?333.9。另外，根据矿山提升系统的要求，还应对提升机进行断相保护，因此应选用带断相保护装置的热继电器，
本控制系统选用施耐德热继电器：LR2-F1579C。它具有断相保护，清晰度补偿，脱扣指示功能，并能自动与手动复位。 3.5.3调速控制系统抗干扰处理
1、对于PLC和变频器组成的控制系统来说，抗干扰处理非常重要。PLC工作灵敏度高，很容易受到各种电磁干扰，引起误动作。目前市场上出售的变频器输出电流中含有多种谐波，是强电磁干扰源。为了防止变频器对PLC的干扰，PLC的安装应尽量远离变频器。
2、变频器和PLC周围的控制回路的接触器，继电器的线圈、触点在开闭时，会因电流急剧变化而产生很强的电磁干扰，有时会使变频器和PLC的控制回路产生误动作，需要在这种干扰源的线圈、触点两端并联一组阻容吸收回路，以起到滤波作用，可以滤除变频
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器对输出点电源的干扰。针对不同的PLC，阻容吸收回路的参数可能不同，根据现场情况可以自行调整。
3、变频器和PLC安装于矿山提升系统中，常处于高湿度的场所，常发生绝缘劣化和金属部分腐蚀。所以必须加装除湿装置，防止变频器和PLC停止工作时结露。另外在提升机周围振动大，需在变频器和PLC侧加装隔振器或防振橡胶。以减少振动对其性能的影响。 4、将变频器安装在封闭的开关柜内，既可以防止电磁辐射的污染，也可以屏蔽外来干扰，但是附加投资较高，散热性能变差，一般用于户外或粉尘污染严重等较为恶劣场所。变频器的安装应当远离对噪声敏感的装置。
5、变频器、电动机和变频器负荷电缆屏蔽层的两端必须就近可靠接地，规范的接地方式不但可以保证人身安全，而且可以减少电磁辐射和嗓声，必要时可考虑设置变频器专用接地装置。
6、输入输出滤波
变频器输出交流电后应加入滤波器，然后再将滤波后的交流电送入电机，对电机进行调速。变频器的一次侧安装进线电抗器，可以降低谐波电流，改善功率因数，最大限度地减少谐波对电动机以及其他弱电设备的影响；抑制电网电压的电流冲击，有效地保护变频器，免受其他产生谐波的设备谐波的影响。变频器二次侧安装的负载电抗器，又称输出电抗器。它补偿长导线充电电流，从而限制电缆容性充电电流，使电动机在引线较长时电动机免受过电压、PWM电压脉冲的电气应力、过热和定子绝缘恶化等损害；同时，吸收输出谐波，降低电动机噪声；限制电动机绕组电压上升率；起限流器的作用，在电动机短路的情况下保护变频器；减缓短路电流上升率，保护电路有时间对短路作出反应；会吸收电动机负载引起的电流浪涌，可避免变频器误跳闸。从提高变频器安全可靠运行角度，相比较而言，进线电抗器起主要作用。正确选用合适的电抗器与变频器配套使用，提高了变频器系统的可靠性、运行性能和效率，延长了变频器和电动机的寿命。
如果不加入输出滤波器，三电平变频器输出时，电机电流总谐波失真可以达到17%左右，会引起电机谐波发热，转矩脉动，输出电压跳变台阶为一半直流母线电压，电压跳变率较大，会影响电机绝缘。输出滤波器有du/dt滤波器和正弦滤波器两种,本系统采用的是正弦滤波器，其滤波器结构如图3—13所示。
图3-13 滤波器结构图
输出正弦滤波器中电感L和电容C参数的选择受以下条件的约束:① 电感器上基波电压降越小越好。② 电容器中的基波电流越小越好。③ 电感器和电容器构成的串联谐振频率离逆变桥输出脉冲电压(即LC滤波电路的输入电压)中的最低次谐波频率越远越好，图
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3-14滤波器结构图也就是使LC滤波器中的高次谐波电流尽可能小。LC滤波器谐振频率为
fc?12?LC。④ 在逆变桥脉冲突然封锁时，电容C不能与电动机发生振荡电压幅值超过
l0kV的自激振荡，即电容C的选择应参考电动机的激磁电感参数。
C?式中：Xm为电机的激磁阻抗
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2?fXm7、传输线路处理
1）信号线与动力线尽可能垂直，不得不平行时尽可能保持较大的间距；穿45管敷设时使两者分开在不同的管内；用汇线槽敷设时不同种类的信号线，信号线与动力线之间设置隔离金属板；同一多心电缆内走同种类的信号。这样可以有效的减少干扰信号的耦合。
2）信号传输线路采用屏蔽双绞线。在外界干扰磁场作用下，同一导线的相邻的两扭环所产生的感应电动势方向相反，在导线上产生的相反方向的干扰电流抵消，虽然不可能完全为零，但可以减小到很小。
3）传输线路屏蔽。传输线路采用带有绝缘护套的金属屏蔽层进行屏蔽，通过屏蔽层接地可以使导线与导线之间的耦合趋近于零，大大降低了线与线之间的分布电容所引起的电容性耦合噪声。
4）变频器和PLC的控制信号为微弱的电压、电流信号，所以与主回路不同，对于变频器的输出回路是强电磁干扰源，因此，变频器和PLC控制回路的配线不能与变频器主回路配线在同一根铁管或同一配线槽内敷设。为了进一步提高抗干扰效果，还应采用电缆。电磁感应干扰的大小与电缆的长度成比例，所以还要尽可能缩短敷设电缆。
3.6 本章小结
本章介绍了提升机变频调速控制系统的硬件电路实现，包括变频调速部分、PLC可编程控制器部分及安全保护和抗干扰部分。
变频调速控制系统进行恒加速变频调速启动，恒减速变频调速停车及行程变频调速运行等。变频调速范围宽、调节精度高。采用变频调速后，电机可以实现真正意义上的软启动和平滑调速。变频器调速还可通过软件很方便地改变输出转矩(即调整转矩补偿曲线)和加减速时间、目标频率、上下限频率等。能够使提升机S形速度给定很好的得到实现。 PLC控制安全保护系统克服了转子串电阻调速系统的控制电路复杂，破损率高等缺点，提高了电力传动控制系统的可靠性和安全性。另外凭其强大的控制功能，除能实现一般的过压、欠压、过载、短路等保护外，还设有联锁保护、自动限速保护功能等，能在很大范围内对提升机进行安全保护和智能控制，具有很好的应用和推广价值。
4 提升机调速控制系统软件实现
4.1引言
软件控制是提升机调速控制的灵魂。由于采用集散化、模块化和组合化设计，使整个调速系统的硬件整洁，各个部件既相对独立，又相互联系成为有机的整体，许多功能通过软件实现，安全性得到了大大的提高，确保了提升机调速电控系统的有效运行。
4.2双CPU软件冗余
冗余控制是在控制系统中增加备用关键设备，如果工作中发生故障，控制系统以最快
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