PLC及变频技术在带式输送机改造中的应用.pdf

第 3 1 卷第 0 6期 2 0 1 0年 o 6月 煤 矿 机 械 Co a l Mi n e Ma c h i n e r y Vo l _ 3 1 No ． O 6 J u n ．2 0 1 0 P L C及变频技术在带式输送机改造 中的应用 狄 东晗 ． 刘 元 法 山东科技大学 信息与电气 工程 学院 ． 山东 青岛 2 6 6 5 1 0 摘 要 介绍了传统 带式输送机 的组成及工作原理， 阐述 了由变频器及 P L C技术改造后 的新 自动控 制 系统 ． 变频 器软 启动 可 降低 起 动 电流 和 冲击 时 间避 免 电 网剧 烈 波动 ， 减 少 了机械 磨 损 提 高 了系统功 率 因数 ． P L C控 制 系统有 效地 完成 多 台电机 的 同时启 动和 同步控 制 。 关键 词 P L C； 变频 器 ； 带式 输送 机 中图分 类号 T D 5 2 8 文献 标志 码 A 文章 编号 1 0 0 30 7 9 4 2 0 1 0 0 60 1 5 90 2 PLC a nd I n v e r t e r i n M o di fic a t i o n o f Be l t Co nv e y o r DI Do n g - h a n，LI U Yu a n - f a S h a n d o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y C o l l e g e o f I n f o r ma t i o n a n d E l e c t ri c a l E n g i n e e ri n g ， Q i n g d a o 2 6 6 5 1 0 ， C h i n a Ab s t r a c tThi s d i s c o u r s e d e s c r i b e s t h e c o ns t r u c t i o n a n d t he o p e r a t i o n a l p r i n c i p l e o f c o n v e n t i o n a l b e l t c o n v e y o r ．I t d e s c r i be s d e t a i l s a bo u t t h e n e w s y s t e m wh i c h i s c o ns t i t u t e d by PLC a n d i nv e r t e r ，i t c a n p r o v i de a n e w c o n t r o l mo d e f o r be l t c o n v e y o r t o g e t b e t t e r c h a r a c t e r s a n d s a f e c o n di t i o n． K e y wor dsP LC；i n v e r t e r ；b e l t c o n v e y o r 0 引言 由于带 式 输送 机 的 结构 较 简 单 ．输 送 能 力 大 ． 因此被煤矿等单位广泛使用 目前带式输送机主要 以液 力耦合 器 调速 或恒 速 为主 但 其 在使 用和 维 护 上存在诸多 问题 如调速范 围和精度不 高 ， 经常需 要 维护 ． 效率低等 ． 带式输送机启动 时产生 的张力 波很 容易使 输 送带扯 裂 同时 因为 电机 无 法软 启 动 软 停 车 ．在 机 械 上会 产 生 剧 烈 冲 击 加 速 机 械 的磨 损 、 缩短机器寿命 而且经常因堵转等故障造成停 机 ． 甚至烧毁电机 由于煤矿带式输送机大都是远 距 离大 载量 ． 所 以多 为 多 电机 驱 动 ． 目前 的液 力 耦 合器驱动很难使多电机驱动功率平衡 但随着变频 调 速 技术 的成 熟 ． 这些 问题 得 到 了较 好 解 决 。 目前 变 频技 术在 各 行业 中 已得到 了广 泛应 用 对我 国节 约社 会 能源 ． 建 设 节 约型 国家具 有 重 要 以及非 常 现 实 的经 济 和社会 意 义 1 带式 输送 机组 成及 结构 原带 式 输送 机 采用 双滚 筒 三 机 拖动 方 式 ． 控 制 系统结构如图 1 所示 该系统 由工作在额定转速的 3台 6 k V、 1 6 0 k W 高压异步电动机通过液力耦合器 和减 速器 驱 动 主 动滚 筒 ． 输 送 带 由滚 筒 与 输送 带 间 的摩擦力来带动运转 虽然采用了液力耦合器进行 软启动 ． 由于启动时 间短 、 加载力很大很容易引起 输 送 带 扯 裂 及 老 化 并 且 启 动 时 电 机 电 流 仍 然 很 大 ． 不但会 引起 电网电压 的剧烈波动还会造成 电机 内部机 械 冲击发 热 ， 缩短 机械 寿命 甚 至烧 坏 。 因此 进 行技 术 改造 时要 注 意解 决 上 述 问 题 ． 要 求可以实现以下功能 ① 降低启动电流减少 电流对 机 械 以及 电网 的 冲击 时 间 ． 达到 减 少 机器 磨 损 及 维 修量的目的 ②降低 电网容量 ． 进行低频启动 ， 既使 与变频器容量相 当的多 台电机 同时启动 时 自启 动 电流也能得到有效抑制 。③ 调速范 围宽 ， 综合节电 效果好 。以减少浪费提高效率 。④ 自动化程度高 。 可根据运煤量 的大小进行 自动调节 电机转速 。⑤ 具 备 多 路 开 关 量 输 入 ． 作 为 启 停 ． 连 锁保 护 等工 况 特殊要求控制 ⑥具备手动 自动 2种方式设定 频 率 ⑦ 变频器 内设交 流电抗器 ， 提高功率因数 。 一 带 一 匝 式 输 送 一 一 垂 卜 机 Q 图 1 原 带 式 输 送 机 控 制 系统 结构 图 2 P L C及变 频技 术 改造 改 造 的控 制 方 案 带 式输 送 机 新 的 自动 控 制 系 统 采 用 西 门 子 S 7 3 0 0以主 从 方 式 通 过 P R O F I B U S D P缆线完成连接。在 中心控制室设置上位监控机 。 通过 P L C控制系统控制变频器的起动停止操作 。 电 动机直接连接变频器然后 由 P L C经过系统检测 信 号 进行 自动控 制 ． 以实 现 多 台 电机 等 速启 动 和 同 步 控 制 。并 通 过 P L C对各 电机进 行 短路 、 断路 以及 过 流 、 过载 等情 况 的监测 及保 护 。经改造 后 ， 系统 结构 图 如 图 2所示 第 3 1卷第 0 6期 2 01 0年0 6月 煤 矿 机 械 Co a l Mi n e Ma c h i n e r y Vo l - 3 l No ．O6 J u n ．2 O 1 0 自耦变压器启动控制及其保护的 P L C改造 在煤矿除尘中的应用 李 锁 牢 ．边 宝 丽 咸 阳职 业 技术 学 院 ，陕 西 咸 阳 7 1 2 0 0 0 摘 要 通过 分 析传 统 自耦 变压 器启 动 回路及 其 控 制保 护 系统 存 在 的 问题 ，结合 实际利 用 P L C进 行 改造 ． 并对控 制 系统进行 重 新设计 ， 并成功 应 用于 某煤矿公 司除 尘控 制 系统 中， 达 到 了设 计 效果 。 关 键词 P L C；自耦 变压 器 ；降压 启动 ；控制及 保 护 中图分类号T M4 1 文献标志码 A文章编号1 0 0 30 7 9 4 2 0 1 0 0 60 1 6 00 3 Aut o t r a ns f o r m e r S t a r t Co n t r o l a n d Pr o t e c t i o n Re f o r me d b y P LC i n Us e d o f Co a l M i n e De du s t i n g LI S uo-l a o，BI AN Ba o- l i X i a n y a n g V o c a t i o n a l T e c h n i c a l C o l l e g e ， X i a n y a n g 7 1 2 0 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e q u e s t i o n o f t h e t r a d i t i o n a l a u t o t r a n s f o r me r s t a r t c i r c u i t a n d c o n t r o l p r o t e c t i o n s y s t e m i s a n a l y z e d ． T h e c o n t r o l s y s t e m i s r e d e s i g n e d b y t h e u s e o f t h e P L C i n p r a c t i c e ．I t i s u s e d i n t h e d e d u s t - i n g c o n t r o l s y s t e m i n s o me c o a l mi n e C o ． s u c c e s s f u l l y ． I t a c h i e v e d t h e d e s i g n i n g r e s u l t s ． Ke y wo r dsp r o g r a mma b l e l o g i c a l c o n t r o l l e r ；a u t o t r a n s f o r me r ； s t e p do wn s t a r t ；c o nt r o l a n d p r o t e c t - ◆-◆- ●一●- ◆‘◆- ◆-◆-．-．- ．- ．-．_ ．_．-．- ．一一一．-．⋯．- ．⋯．-．． ．．．-．- ．． ●-◆-．-◆- ◆。 里 重 量卜 ． 圭 P R OF I B US s 7 3 0 0从站l Is 7 3 0 0主站 由卤 呈 j 』 呈 墅 f ’ T 荔 ’硐 图 2改 造 后 P L C及 变 频器 控 制 系统 结构 图 变频 器选用 功 能强大 世界名牌 A B B B C S 6 0 0变 频器 ；鉴于过载情况时有发生 ．变频器型号选用 A C S 6 0 4 0 2 0 6 6 。 1 6 0 k W， 2 2 5 A 电源 由电源柜 经断 路 器 引入 ； 变 频 器 出线 端 直 接 与 电机 相 连 ； 系统 的 启动 、 停止、 显示均在远程操作器上完成 控制原理 图如图 3所示 器 图 3改 造后 系统 控 制 原理 图 带式输送机上煤炭 的重量 由物重传感器转换 经 P L C的 P I D运算器进行 比例 、 积分 、 微分运算后 ， 作 为 变频 器 的给 定 频 率 ．对 电机 转 速进 行 自动控 制 。 当负载 不经 常变 化 时 ． 也可 以用 手 动调 节 频 率 设定器来达到调节电机转速的目的 载大小都可以平稳起动 。 过载能力达到 1 ． 5倍 ． 过压 跳闸为 l - 3 ～， 欠压跳闸为 0 ． 6 。变频器的软启 动功能 ． 将电机软起动和带式输送机软起动结合起 来 ．通过 电机的慢速起动带动带式输送机缓缓起 动 ． 起 动过程 中形成的张力波很小 ， 对输送带几乎 不造成损害 并且变频器的速度调整功能可以根据 输送 带上 的载量大小来调节速度 因为调 速范围 宽 ． 改造后的系统综合节 电效果更好 ． 比传统系统 节电 1 5 ％～ 3 0 ％． 并且功率因数提高到 0 ． 9 8 。也实现 了多台电机起动时的功率平衡。 3结语 经 变频 技术 改造 后 的带 式 输送 机运 行 良好 ． 很 好地实现了带式输送机的软启动和软停止运行 ． 极 大地提高了系统的功率因数和系统效率 ． 改变 了传 统电机工频恒速 的运行模式 ．很大程度 节约了电 能。大大提高了带式输送机性能和可靠性 ， 降低 了 系统损耗 ， 减少 了机械维护量 ． 可 以收到 良好 的经 济 及社会 效益 参 考 文 献 [ 1 ] 杨启新． 浅谈变频器应用中的几个 问题 [ J ] _ 电工技术 ， 1 9 9 7 4 岔 5 2 7 ． [ 2 ] 张新文． 煤矿带式输送机的集 中控制 [ M] ． 西安 陕西煤炭技术出 版社 ． 2 0 0 0 ． [ 3 ] 韩寅生． 井下带式输送机变频调速的应用 [ J ] ． 江西煤炭科技 ， 2 0 0 6 1 3 0 - 3 6 ． 作者简介 狄东晗 1 9 8 5 一 ， 山东济宁人 ， 山东科技大学控制理 论与控制工程专业硕士研究生 ， 电子信箱 d i d o n g h a n 1 6 3 ． e o n 1 ． 电动机最 大起 动转矩 可 以达到 2 0 0 ％T o ． 无 论负 责任编辑 侯淑华收稿日期 2 0 1 0 一 O 1 2 7 1 6 0一 髫 一器 j 广t 一频 一 一 鳍