基于PLC主控的矿井提升机直流调速系统.pdf

江西煤炭科技 J I ANG XI COAL S CI E NCE T E C HNOL OG Y 2 0 1 6年第 4期 N0． 4 2 0 1 6 基于 P L C主控的矿井提升机直流调速系统 苏慧跃 大 同 煤 矿 集 团 北 辛 窑 煤 业 有 限 公 司 ， 山 西大 同 0 3 7 0 0 0 摘 要 在 煤 矿 作 业 中 ， 矿 井 提 升 机 发 挥 着 非 常 重 要 的作 用 ， 所 以必 须 保 证 其 性 能 和最 大 稳 定 性 。此 次 研 究 中 ， 引 入 最 先 进 的接触器 式罐 笼逻辑运行 系统 ， 来 取代过 去一直 沿用 的落后 的工艺 技术 ； 使用发 达的全数 字直 流调速 晶闸管 变频技 术取 缔过去落 后的传动体 系。采取上述 两种方法来确 保提升机 的运行安全可靠 ， 保证工作 的效 率。 关键词 矿 井提升机 ； 接触 器式罐笼逻辑 运行 系统 ； 工作 效率 中 图 分 类 号 T D5 3 4 ． 7 文 献 标 识 码 B 文 章 编 号 1 0 0 6 - 2 5 7 2 2 0 1 6 0 4 0 0 3 4 0 2 DC Sp e e d Re g ul a t i o n Sy s t e m o f Mi ne Ho i s t e r Ba s e o n PLC S u Hu i y ue B e i x i n y a o C o a l I n d u s t r y C o ． ， L t d ． ， D a t o n g C o a l M i n e G r o u p ． ， D a t o n g ， S h a n x i 0 3 7 0 0 0 Ab s t r ac t Th e pa p e r p rop o s e s t wo wa y s o f g u a r a n t e e i n g t h e o pe r a t i o n s a f e t y a n d wo r ki n g e ffi c i e n c y o f mi n e h o i s t e r b y i n t rod u c i n g t h e up 。 t o _ d a t e c o nt a c t - c a g e l o g i c o p e r a t i n g s y s t e m a n d d e v e l o pe d f u l l -d i g i t al DC t h y r i s t o r s p e e d r e gul a t i o n t e c hn o l o g y ． Ke y wo r d s mi n e h o i s t e r ； c o n t a c t - c a g e l o gic o p e r a t i n g s y s t e m； w o r k i n g e ff i c i e n c y 矿 井 提 升 机是 煤 矿 主 要 的设 备 之 一 ． 伴 随着 经 济 的 发 展 和科 技 的发 达 。 提 升机 已经 逐 步 实 现 现 代 化 和 信 息 化 ， 相 应 的要 求 和标 准 都 提 高 了 ，使 得 提 升 机 的 相 关 技 术 也 趋 于 成 熟 ， 尤其 是 提 升系 统 和拖 动 系 统 ， 改 进 的相 对 成 熟 。 在提 升 机 中 ， 大 量 地 引 入 了 国外 先 进 的技 术 和工 艺 ， 来 保 证 提 升 机 的 工 作 效 率 和安 全 可 靠性 。伴 随 着改 革 的深 入 ， 提 升 机在 控 制 系统 中 ， 发 展趋 势 是模 拟技 术 、 微 电子 技 术 以及 微 电脑 技术 ， 未来 提 升 机 的发 展势 必 会 越来 越 趋 于完 美 。 在 改 进 提 升 机 时 ． 方 向和 目的 是 提 升 控 制性 和安 全 可 靠 性 ， 为 此 必 须 抛 弃 原 有 的 落 后 的 设 备 和 技 术 ， 大 量 的引 进 先 进 的成 熟 的 技术 和 设 备 ， 保 证 其工 作 效 率 。此 次 推 荐 引进 的 是 晶 闸管 变 频技 术 ，将 落后 的直 流 电机 调 速 系 统 彻底 更 换 ； 引 入 发 达 和 简 便 的 D S P的数 字 深 度 指 示 器来 取 缔 传 统 圆盘 式 指示 器 。 l 矿 井提 升 机 的 电 气 传 动 方 案 I V _ M直 流可 逆 调速 系统 为 了 加快 功 率 转 换 的速 度 和 质 量 ， 将 传 统 落 后 的旋 转 式 3 4 变流 器 淘 汰 ． 使 用 先 进 的 晶 闸变 流器 来 工 作 。这 款 先 进 的变 流器 额 定 的运 行 效率 高 达 0 ． 9 5 。V M 直 流 可逆 调 速 系 统有 多 种 形式 ， 最 常 见 的就 是 电枢 换 向和 磁 场 换 向两 种 ， 都 是 国 内外 较 为 先进 的 设备 ， 工 作 效率 都 比较 高 ， 值 得借 鉴 。 2 交 流 电动 机 交一 交 变频 调 速 系统 交一 交 变 频 器是 一 款 较 为先 进 的调 速 系 统 ． 但 是 它 的结 构 比较 复 杂 。通 常 情况 下 是 由三组 可 逆 的 整流 器 构成 ， 包 括 了频 率 和 幅值 均 可 自动调 换 的 正 弦信 号 。 通 过 这 三组 变 频 信 号 来 实 现对 电动 机 的供 电 ， 并 且 还 有 变 频 调 速 的功 能 ， 保证 了电 动机 的正 常工 作 和可 靠 性 。 2 提 升 机 的 主 逻 辑 控 制 系统 方 案 可 编 程控 制 器顾 名 思义 就 是 能存储 程 序 的控 制 器 。同继 电器 控制 系 统相 比 ， 二 者具 有 相 同 的输 入 、 输 出设 备 ， 不 同的 是 输 入 、 输 出端 与其 输 入 、 输 出设 备 的连 接 方 式 ， 其 中可 编 程 控 制 器 采 用 的是 直 接 连 接 。可 编 程 控 制 器 中包 括 程 序 存 储 器 ， 其 主要 功 能 就 是 存 储 已 经 编 好 的 相 关 程序 ， 其 最 大 的优 点 就 是便 于 更 改 程序 ， 仅 需 改 变程 序 存 储器 中的 语 句就 能 实 现 程 序 的修 改 。 可 编 程 逻 辑 控 制 器 具 有 极 高 的可 靠 性 以 及 相 关 软 件 程 序 易 更 改 的性 质 。矿井 提 升 机 主逻 辑 控 制系 统 的 核心 部 件选 取 西 门 子 S 7 3 0 0系 列 。 3 控 制 系统 总 体 结 构 设 计 就 矿 井 提 升 机计 算 机 控 制 系 统 的组 成 而 言 ， 一般 有 以下 几 部分 主控 制 系 统 、 全数 字 直 流调 速 系 统 、 信 号 系 统 以及 上 位 机 管 理 系 统 等 。该 系 统 中 的 相 关 软 件 离 不 开 S I E ME N S公 司 的 S 7 3 0 0可 编 程 控 制 器 。下 面 分 别 介 绍 了其 各部 件 以及 各部 件 的主 要 作用 1 数 字 多 功 能 深 度 指 示 器 其作 用 主 要 有 计 算 罐位 、 速 度 、 搜 集 相 关 脉 冲 信 号 、 给 出 有 关 信 号 如 超 速 、 减 速 等 、 监 控保 护 等 。 2 主控 制 系统 P L C 主 控 制系 统 输 入点 与 输 出点 的 数 量 分别 为 9 7和 2 3 。其 中输 入 点有 罐 位 B C D码 、 同步 开 关 信 号 、 开 车信 号 以及 检 修 信 号 等 ； 输 出点 有 停 车 控 制 、 故 障通 知 、 下降 方 向 控 制 以及 安全 回路 控制 等 。 选 取 S I M A 1 f 1 C S 7 3 0 0 系列 可 编 程控 制 器 作 为 主控 制 系 统 的 重 要组 成 部 分 ， 其 起 到 的作 用 有 出 现 故 障 时 发 挥保 护 作 用 ； 处 理 接 收 的脉 冲 信号 和罐 位 信 息 ； 搜 集 相 关 信 息 与 信号 以及 完 成 提 升 机正 常 工 作 时 的每 一 步操 作 等 。 3 全 数 字 直 流 调 速 系 统 全 数 字 直 流 调 速 系 统 在 整个 系 统 中都 占据 着 很 重 要 的 位 置 。 其 主 要 担 负 的 责 任 是 调 节 提 升 机 速度 。 保 护 电枢 回路 以及磁 场 回路 等 。 选 用 S I M0 R E G K 6 R M2 4全 数 控 晶 闸管 整 流装 置 。 其 最 大 的优 点 就是 对 改 变 电流 与 速度 的相 关参 数 的设 定 方 式 比较 合 理 ， 常用 方 式 有 三 种 计 算 机 不 断优 化 找 到最 佳 值 、 依 据 经 验 丰富 的人来 设 定 、 二 者 结 合使 用 。除此 之外 ． 该 系统 还 可 以 给 出相 关 的速 度 图 形 。 4 上 位机 管 理 系统 引进 了先 进 I P C 6 l 0 I N 1 E L 5 8 6 ／ 2 6 6系 统 ， 它 所 附 带 的有 先 进 的 N E C 2 1彩 色 显示 系统 ， A C 4 2 2数据 卡 ， 高效 的数值 采集 、 输 入 和输 出 的规范 模 板 ， 打 印 机 ， 稳 压 器 以及 U P S电源 。系统 最 主要 的功 能就 是加 强 了人 机 沟通 的 能 力 。 将 提升 机 的所有 参 数 、 工作 实 际状 态 和 出现故 障的信 息 表 达 出来 ， 给改 进措施 的实施 提 供 了数 值 ， 并 且 还可 以将所 有 的 数 据进行 保存 和 自动打 印出来 。特别强 调的是 这种管 理系统会 附 带监控 功 能 ， 将提 升机 工作 时 的运行速 度 完完整 整 的体现 出 来 。 5 信 号 系统 控 制 系统 中 的信 号 系统 也是 较 为 复 杂 的 ， 一 般 来 说 由下 述 部 件 构 成 西 门 子 P L C S 7 2 0 0、 数 字 显 示 器 、 各 类 型 的 显示 屏 等 等 。提 升机 所 要提 升 的 物 品是 靠 信号 系 统 给 出相 应 的指 令 ， 决 定 提 升 机 的 运 转 速 度 ， 全 程 监 控 系 统 的 工作 情 况 。 4程 序 设 计 思 路 当上 述 的 所有 设 备 都 安装 好 时 ， 就必 须 进 行 相关 程 序 的 编写 ， 通 过 这些 程 序 来 控 制 所 有 的设 备 实 现 全 自动 化 ． 下 面 分 几 个方 面来进 行 阐述 第 一 、 当 指 挥 中心 给 出 发 车 的 指 令 时 。 将 信 号 中的 可 用 部 分 截 取 出 来 ， 并 且 保 证 所 有 的 数 值都 是 整数 ， 按 照 这 个 数 值 来横 向 比较标 准 高 度 和实 际高 度 ，来 判 断 车行 驶 的 方 向 ， 保 证 准确 无 误 。 第 二 、 准确 的 读取 罐 位 的 B C D码 ， 并 且整 合 为整 数 ， 来 确 定 最终 的罐位 。 第 三 、 速 度 实 际上 通 过 计 算 器 的数 值 来 计 算 的 。 这样 的 结 果最 可 靠 ， 精 确度 较 高 。 第 四 、 监 控 对 于 提 升 机 来 说 是 必 不 可 少 的 。 它 可 以保 证 罐 位 、 运 行 速 度 和 提 升机 的正 常工 作 ， 当 出 现 故 障 时 可 以第 一 时 间获 知 ， 及 时 的 检查 ， 保 证 正常 的生产 活 动 。 第 五 、 对 于 主控 程 序 来 讲 ， 它 必 须 涉 及 到 下 列 程 序 的控 制 ， 包 括 开 车 与 否 、 开 车 方 向 、 速 度 的 掌控 、 停 车 的时 机 、 停 止工 作 时各 项 指 标 的控 制 。 第 六 、 主 控 系 统 还 必 须 负 责 整 个 工 作 的 故 障判 断 ， 保 证 提 升 机 的正 常 工作 。 5 结 语 本 文 分 析 了 矿 井 提 升 机 在 电气 控 制 系统 方 面 的 诸 多 要 求 以及 多种 传 动 方案 。 在此 基 础 上 确定 了运用 全 数 字 直 流调 速拖 动 ； 分 析 了多 种逻 辑 控 制 系统 ， 确 定 了运 用 控 制 系统 ； 分 析 了提 升机 的 计 算机 控 制 系 统 的设 计 思路 。 从 六 个 方 面 给 出 了程 序 设计 的方 向 和具 体 的 作用 ， 来确 保 提 升机 的安 全 和可 靠 性 。本 次 研 究 选择 的文 献 都是 比较 准 确 的 ， 对 于 煤 炭企 业 来 说 。 有 较 大 的参 考价 值 。 参 考 文 献 [ 1 ] 余发 山． 国 内外矿 井 提 升机 的现 状 与发 展 [ J ] ． 煤 炭 机 电 ， 1 9 9 5 3 3 卜3 4 ． [ 2】 刘 永 成 。 孙 宝 国． 矿 井 交 流 提 升 机 全 数 字 交 交 变 频 低 频 拖 动 电控 系 统方 案 及其 应 用 ． 煤 炭 自动 化 [ J ] ． 1 9 9 8 ， S 1 4 8 5 1 ． [ 3 】潘正 云 ， 王安 山． 提 高提升 机行程 控制准 确性 的方法研 究． 煤 矿 设 计 。 2 O o o 1 1 6 1 7 ． 作者 简介 苏 慧跃 1 9 8 7 - ， 山西怀 仁人 ， 所学 专业为 机械 设计 制造及其 自动化 ， 助理工程 师 ， 目前从事煤 矿机电方面 的工作 。 收 稿 日期 2 0 1 6 - 0 8 0 5 编 辑 王 海 生 3 5