矿井提升机制动系统的PLC控制.pdf

煤矿机电 2 1 文章编号 1 0 0 1 0 8 7 4 2 0 0 0 0 6 0 0 2 1 0 2 矿井提升机制动系统的 P L C控制 焦作工学院电气系， 河南 焦作 4 5 4 1 0 0 T P ／ 3 摘要 本文分析 了国产矿笋提升机电控 系统采用普通 电子模块击处理制 动系统中模拟量和 自动 调节过程所存在的问题 ， 提出用 P I C控制矿井提升机制动系统的观点 通过结台矿井提升机制动 系统的鳕构及任务特点， 对 P L C控制的矿井提升机制动系统进行 了设计。 董 坚 ； ， 利器， 中 图 分 类 号 TD5 3 4 ； T D2 7 3 文献标识码 A ⋯。。 。 随着 I I 【 、 【 可编程控制器 的迅速发展 ， 国产矿 井提升机电拄制系统中应用 H c也发展很快。但 从现场使用情况来看．目前，在国产矿井提升机电 控制系统_ 1 】 ，P L C主要用于处理开关量 ．以替代老 式提升机 【 、 K D电控制系统众多的继电器、 接触器， 复杂的连线以及信号显示系统 ，而涉及到提升机安 全运行 的制 动系统 中的模拟量和 自动调节过程投 有采用 I I ’ 米处理， 而是通过用半导体器件， 运算 放大器等 n 』 渊闸和动力制动的普通电子模式块来 处理 这些普通电子模块在一定程度上能满足使用 要求，似效果并不十分理想。使用过程 中经常会出 现零点漂移 、 电子元件损坏 、 且维修及重新调试难 、 可靠性差等缺点 因而使提升机电控系统的可靠性 降低 ，应用 I I C的高可靠性优势没能得到充分发 挥 ． ． 针对 f 述『 b 』 题 ，为实现国产矿井提升机电控系 统全 P L 、 化控制 ，研究用 PL C控制矿井提升机制 动系统是非常有必要 了。 l 制动系统结构及任务特点 图 l提升机制动系统结构 图 矿井提升机大多数采用绕线式异步电动机来拖 动， 且多数场合下采用有级切换转子回路电阻来实现 调速， 其制动系统多采用可控硅动力制动和可调闸制 动系统。 前者为电气制动， 后者为机械制动。 它们均采 用单闭环的P I 调节系统． 其结构如图 1 所示。 提升机在减速段运行中， 当超速在 O -5 ％范围 内，电气制动起作用，可调闸不起作用；当超速在 5 ％～1 0 ％范围内， 电气制动限幅， 并维持最大制动 功率， 同时， 可调闸起作用， 总制动力矩增大； 当超速 1 0 ％时， 过速继电器 G s J 作用于安全回路， 可调闸 将提升机滚筒闸住。 2 用 P L C控制制动系统 实现用 P L C控制制动系统方法有两种 一种是 软件方法， 一种是硬件方法。 第一种方法是用 P L C机 自身的模拟量输人输 出模块来处理模拟量， P I 调节采用P I 算法， 用 P L C 软件来实现 ； 第二种方法是用 P L C机专用的智能 P I D模块来实现制动系统的 P I 调节，这种方法比 较简单， 但投资较第一种方法大得多， 不易采用。下 面用第一种方法来说明制动系统 P L C控制的系统 实现。 1 制动系统 P L C控制的硬件设置 制动系统有两个模拟量输入点，一个是速度给 定， 一个是测速反馈； 有两个模拟量输出点， 一个模 拟量输出点去控制 K T线圈，实现可调闸的机械制 动，一个模拟量输出点控制制动电源的脉冲移相装 置， 实现动力制动， 即电气制动； 有一个开关量输出 絷 ， 年 ， 1 ⑨ 维普资讯 煤 矿机电 2 0 0 0 年第 6 期 点 即 ； s J ，当超速 1 0 ％时，由过速继电器 G s J 作 用于安全回路，n f 阑闸直接将提升机闸住。下面以 美国GE公司系列 1 P型 P L C为例来说明其硬件 配置和系统连接 。 根据上述情况 ，可选用一个模拟量输人模块 ， 选一个模拟量输 出模块 ，选一个开关量输 出模块及 一 个开关量输入模块。模拟量输人模块上具有四个 独立 的模拟量输人通道 ，即有四个模拟量输人点。 速度给定和测速反馈信号各 占用一个模拟量输人 点 ；另外两个模拟量输人点可分别接可调闸的手动 自整角机和脚踏动力制动的自 整角机。它们均属开 环控制， 不在本 文讨论之列 ， 故不赘述 模拟量输出 模块上具有两个模拟量输出通道，可分别接人 Kf r 线圈和脉冲移相装置。开关量输出模块有一个点代 替安全回路接触器 Ac ， Gs J ． 作用通过软件来实现， 接在安全 回路里，由安全 回路接触器 AC去作用于 可调闸抱 闸 开关量输人模块的一个点接人减速开 始开关 3 x k 或 3 x k 2 。制动系统 P L C控制的硬件 连接及 P L C模块使用情况如图 2 所示 AC接触器 KT 线 圈 脉冲移相 超速值 、 超速判断 ， 采用 P I 算法计算校正量、输出 控制量， 计算 P I 算法的累积积分量， 速度测量值显 示和越限报警等程度模块。这些是一些常规的程序 模块， 编程较简单， 故不多述。 ④ ● 广一 I } 速度的标度变换 一 一 j 3 x k 图3制动系 统P L C 控制的 程序 流程朋 速度给定 ⋯⋯ ⋯ ⋯ ⋯⋯ ⋯ 图 2 制动系统 P L C控制 的硬件设 置 2 制动系统 P 1 C控制的程序设计 从提升系统的运行要求和本系统速度闭环的单 值调节作用看， 动态过程的平稳性要求为主要的， 快 速性要求较为次要。比较理想的动态过程是 实际速 度始终高于给定速度 从而速度闭环始终工作 ， 动态 偏差总是被纠正 ， 因而偏差不会太大， 实际速度很接 近给定速度 为l『 改善系统的平稳性， 消除静态偏差， 采用 P I 调节是比较合适的。 所以， 矿井提升机制动系 统多采用P l 凋 器来调节制动力的大小， 使提升机 在减速段的运行中实际速度接近给定速度． 保证提升 机从减速段准确地 、平稳地过渡到爬行段或准确停 车 针对上述情况． 制动系统 P L C控制的程序设计可 按图 3所示的程序流程图进行。 由图 3可以看出．整个过程按其功能可 以分为 初始化、 采样和数字滤波、 标度变换、 计算偏差值和 3 结语 提升机的制动系统采用 P L C控制具有可靠、 安 全、 实现方便等优点。若国产矿井提升机 P L C电控 系统中． 制动系统也采用 P L C控制， 这将使提升机 电控系统实现全 P L C化 ， 提升机的运行安全性和可 靠性会大大提高。 参考文献 【 1 】 顾永辉， 等 ． 煤矿电工手册 6 【 M】 ． 北京 煤炭工业出 版社 ． 1 9 8 0 【 2 】 黄大雷， 等可编程控制器及其应用【 M】 ． 北京 人民交 通出版社 ． 1 9 9 3 【 3 】 钟肇新 ， 等可编程控制器原理及应用 【 M】 广州 华南 理工大学出版社 ， 1 9 9 1 作者简介柳春生 1 9 5 8一 ， 男 教授。1 9 8 2年 毕业干焦作 矿 业学 院． 硕 士学位 现从事工业 自动化方面的教学和科研 工 作， 已发表论又 9 薷 。 收稿 日期 2 0 0 00 6 1 4 1 责任磐辑 踩螺强 一 潦 块 电 模 槽 第 ㈤关输 一 开量人 磁 第 四 槽 一 ～ 输 块 第|- 槽里 模 开 量出 维普资讯