矿井胶带输送机分布式控制系统.pdf

矿 井胶 带输 送 机 分布 式控 制 系统 马 勇 鲍 海 勇 王 军 1 3 ● ●●●●●◆ 技 术 进 步’ ． ● 文 章 编号 1 6 7 l 一2 5 1 X 2 0 0 2 0 5 0 0 1 3 ～0 3 矿井胶带输送机分布式控制系统 马 勇 ， 鲍 海 勇 ， 王 军 中国矿业大学信电学 院， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 中 图分类 号 T D 6 3 4 文 献标 识 码 B 摘 要 介 绍 了一种 分 布 式矿 并胶 带 运输 系统 及 其组 成 、 工作 原 理和 主要 功 能 。该 系统 可对 由 多条 胶 带输 送 机 组成 的运 输 系统 进行 远 程 集控 与就 地 手动控 制 。 主题 词 矿 井 ； 胶 带输 送机 ； 监 控 系统 ； P L C； 通信 Di s t r i b u t e d Co n t r o l Sy s t e m o f Be l t Co nv e y o r Us e d i n Co a l Mi ne MA Yo n g， B AO Ha i y o n g， W ANG J u n C o l l e g e o f I n f o r ma t i o n a n d El e c t r i c a l En g i n e e r i n g，C UMT． ，Xu z h o u 2 2 1 0 0 8，Ch i n a Ab s t r a c t Thi s p a pe r i nt r od u c e d a k i nd of d i s t r i b u t e d c on t r o l s y s t e m o f b e l t c on v e y or u s e d i n c oa l mi n e，a n a l y z e d i t s c o m p o s i t i on，wo r ki ng p r i n c i p l e a n d ma i n f u nc t i o n、I t c a n c o nt r ol t h e mul t i c o nv e y o r t r a n s p o r t a t i o n s y s t e rn i n s i t e or r e mot e l y． Ke y wor d sc o a l mi ne ，b e l t c on v e y or ，mon i t o r i n g a n d c o nt r o l s y s t e m ，PLC ，c o mm u n i c a t i o n 1 引言 胶 带 运 输 在煤 炭生 产 中 占据 相 当 重要 的地 位 ， 性能可靠 、 自动化程度高的新一代运输系统可以节 省 大量 的人 力 、 财力 ， 运 行效 率 大 大增 加 。本 文介 绍 的 胶带 集控 系统 融计 算 机技 术 、 通信 技 术 、 自动 化技 术 于一 体 ， 控 制 方式 灵 活 ， 井 下 就地 控 制与 远程 地 面 集控 互 为备 用 ， 可 以集 中开 停 与监测 多条胶 带 机 。 2 系统 概 况 某 矿 井 下 胶 带 分 布 如 图 1 所 示 。 系统 总 体 结 构 j 荽流方 向 煤 流 方 向 图 1 受控胶 带分布图 分为地面部分和井下部分。 地 面 部分 设 两 台工控 机 。井 下部 分 需 对每 条胶 带 的 2台电机、 1台给煤机进行控制， 选用S I MATI C S 7 3 0 0 P L C 在 现 场 完 成 点 对 点 控 制 。 1台 P L C 以下 称分 站 控 制 l条胶 带 ， 另设 井 下 中心 站 1个 、 由另 1台 P L C组成。地面部分 的 2台工控机与井 下 8台 1 个 主 站 7个分 站 P L C接 成标 准 MP I 网 络 ， 如 图 2所 示 。接入 MP I 子 网 的所 有 设 备称 为节 点 ， 每个 节 点 分 配 1个 “ MP I 地 址 ” ， 通 过 地 址 相 互 通信。系统有预留接 口， 以备与上层计算机或计算 机 网络 通 信 。 接计算机或计算机网络 键盘 ，鼠标 三丝垫 堑旦垫 L r I 士 堂 塑l 巫田癌一 圃 图 2系统结构 图 维普资讯 l 4 工矿 自动化 2 0 0 2年 第 5期 3 系统功 能 3． 1 集 中控 制 在地 面集 中控 制 室操 作计 算 机 键 盘 、 鼠标 或 触 摸 屏可 控 制胶 带 机开 停 。设有 集 中 自动 、 集 中手 动 、 集 中试 验 3种控 制方 式 。 1 集 中 自动 控 制 控 制 胶 带 机 组 有 闭 锁 开 停 。通 常 逆煤 流 开车 ， 顺煤 流 停 车 ； 另 外还 可 以选 择 顺 煤 流开 车 、 停车 。 2 集 中手动控 制 在 地 面集 控 室控 制单 站 胶 带机 及给 煤 机闭 锁开 停 必须 先 开胶 带 机 ， 给 煤 机才 能 开启 ， 胶带 机停 ， 给 煤 机立 即停 ， 各 分站 必 须等 下 游 胶带 机 开启 后 才能 开启 本站 胶带 机 及给 煤 机 。 3 集 中试 验 控制 在 地 面集 控 室 无 闭锁 开 停 单 站 胶带 机及 给 煤 机 ， 一 般用 于 系统 检修 。 3． 2 就 地 控 制 通 过操 作 各 分 站 控 制 按 钮 控 制 就 地 胶 带 机 开 停 。设 有 就地 手 动 、 就 地试 验 两 种控 制方 式 。 1 就地 手 动 控 制 类 似 集 中手 动 控 制 ， 就 地 控制单 站 胶带 机及 给 煤 机闭锁 开 停 。 2 就地 试 验 控 制 类 似 集 中试 验 ， 在 就地 无 闭锁 开停 胶带 机 及 给煤 机 ， 一 般用 于 系统 检修 。 4实现 方法 及关 键技 术 上位计 算 机 上 安装 通 信 卡 C P 5 6 1 1 MP [ ， P L C 的 C P U 模块 上带 有通 信 接 口， 通 过带 总线 连 接 器 的 通 信 电缆接 成 标 准 MP I 网络 ， 通 信 数 据 流 如 图 3所 示 。从 上 到下 可分 为计 算 机管 理 层 、 主 站 P L C及 分 站 P L C控 制 层 。 系统 可 靠 运 行 极 大 程 度 地 依 赖 于 数据准确传输 ， 信息实时共享 。下面详细介绍计算 机 一主 站 P L C通 信 及主 站 P L C一分 站 P L C通 信 的 实 现细 节 。 图 3通 信 数 据 流 4 ． 1 计 算机 一主站 P L C通信 在 上 位 计算 机安 装 西 门子 配套 的软 件 包 。 监 控 软件 用 面 向 对 象 的 D e l p h i 语 言 编 写 ， D e l p h i 可 以调 用动态链接库 包含在配套软件包 中 ， 读写 P L C存 储 器数 据 ， 读 写 流程 如 图 4所示 。正常运 行 时 ， 计 算 机首先进行通信初始化 ， 调用相关 函数建立连接 ， 以 亏每 隔 半 秒 呼 叫 主 站 P L C一 次 ， 读 写 主站 P L C存 储器中的数据 ， 完成命令下发并及时取得 P L C 存储 器数 据 ， 刷新 监控 画 面 。 堕 竺 ． 主 ． I 壁 皇 垄 量l 一 写 I 童 笪 量塾 塑 下发控制 命令， 刷新监控画 面 F 图 4计 算 机 一主 站 P LC通 信 流 程 图 4． 2 主 站 P I 一分 站 P LC 通 信 井 下胶 带 开 停 具 有 复 杂 的 闭锁 关 系 ， 例 如 本 系 统 现 场条 件下 ， 3 胶带 与 4胶 带 、 5 胶带 与 6 胶带 、 7 胶带 不 能 同时 开启 ； 逆煤 流 开 车时 ， 必须 等 待下 游胶 带 机正 常 开启 后 ， 上 游胶 带 机 才能 开启 ； 下 游 胶带 机 出现 故 障 停 车 时 ， 上 游 胶 带 机 必 须 立 即 停 车等 。基 于 以上情 况 ， 必 须实 现 各分 站 P L C数 据 的 共 享 。S I MATI C S 73 0 0 P L C提 供 如 下 两 种 通 信 方式 “ 数 据 包 G D 通 信 ” 和 “ 不 用 作 连 接 的 MP I 通 信” 。主站 P L C一分 站 P L C通 信 数 据 流 如 图 5所 示 分站 分站 1 存储 器 分站2 存储 器 分站 7 存储器 i 蓓 GD通信 图 5 主 站 PL C一分 站 PL C通 信 数 据 流 主站 P L C存储 器 中定 义 了与 各 分 站 P L C对应 的共享 数据 区 。程 序 正 常运 行 时 ， 主 站将 各 分 站 提 交 的 数 据 汇 总 处 理 后 再 次 返 回各 分 站 。“ 数 据 包 G D通 信 ” 较 方 便 ， 不 需 编程 ， 但 个数 受 限 ， 设计 主 站 返 回各分 站数 据 采 用 此 通 信 方 式 ， 此 时 组 织 收 发 数 据 的过程 完 全 由 系统 自动 完 成 ， 用 户不 能 了解 收 发 数据的具体过程。为确保通信正常 ， 本 系统 中在各 分站 和 主站 中另 设计 数 器 ， 监 测通 信 系统 是 否完好 ， 实 际投 入运 行 收 效较 好 。 各分 站 数据 必 须 发 送 至 主 据一 据一 一 据 竺 竺 ～ 一 她一 一 一 姘 主一 主一 一 主 维普资讯 自动控 制 晶闸管 动 力制动 电源的研 制 全 吉 男 l 5 文 章编 号 1 6 7l 一2 5 I X 2 0 0 2 0 5一O 01 50 2 自动控制晶闻管动力制动电源的研制 全 专 另 黑 龙 江科 技学 院 电力 电子 研究 所 ． 黑 龙江 鸡 西 l 5 8 1 0 5 中图分 类 号 T D 6 3 3 ； T M9 1 0 ． 1 文献 标 识码 B 摘 要 详 细介 绍 了改进 后 的动 力制 动 电 源的基 本 环 节 电路 结 构及 其 作 用 原理 。改进 后 的制 动 电源 制 动 }生能有 了明显提 高 ， 运 行稳 定 ， 能 满足煤 矿 安 全生 产 的要 求 主 题词 矿 井提 升机 ； 电 气制动 电源 ； 晶 闸管 自动 控 制 De v e l o p me n t o f Au t o ma t i c Co n t r o l SCR P o we r Su p p l y f o r Dy n a mi c Br a ki n g QUA J i - n a n E l e c t r i c a n d E l e c t r o n i c Re s e a r c h I n s t i t u t e ．He i l o n g j i a n g I n s t i t u t e o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ．J i x i 1 5 81 0 5．Ch i n a Ab s t r a c t Th e p a p e r i n t r od u c e d t h e c i r c u i t s t r u c t u r e．wor ki n g pr i nc i p l e o f i mpr o v e d p o we r s u pp l y f o r dy na m i c b r a ki n g．Th e p o we r r u n s t e a d i l y，a nd i t s b r a k e f u n c t i o n wa s i mpr o v e d a p p a r e nt l y，a n d s a t i s ff i e d wi t h r e qu i r e o f s a f e t y i n pr o du c t i o n o f c o a l m i n e． Ke y wo r ds mi n e h oi s t ，e l e c t r i c b r a ki n g，p o we r s u p pl y，S CR ．a u t o ma t i c c o nt r o l 1 引言 动 力制 动是 国 内矿井 交 流提 升机 广 泛采 用 的电 气制动方式之一。传统 的凸轮板机 械给定方式 ， 其 减 速 度 给定 是 固定 的 ， 存 在着 较 大 的缺陷 ， 制 动性 能 差 ， 减 速段 运行 可靠 性 差 。凸 轮 板 给 定 的 动 力 制 动 电源 ， 无论 提 升机 下放 重 物 的轻重 ， 每 次投 入 时减 速 度 给定 都 固定 不变 ， 造 成下 放 负载 重时 ． 制 动 力矩 不 够 ， 制动时间 延长； 而下放负载轻时． 制动力矩偏大 ， 制 动提 前结 束 。使 得 系统 减 速 运 行 不 稳 定 ． 甚 至 出 现 因未 能 准确 停车 而造 成 生产 事故 。下文 详细 介绍 自动控 制 晶 闸管动 力制 动 电源 的基 本 环节 。 站 中对 应存 储 区 ， 采 用 “ 不 用 作 连 接 的 MP I 通 信” ， 虽然 需要 编写 相 应 程 序 ， 但 用 户 可 灵 活地 控 制 数 据 发送 ， 实 时监 测通 信 是 否正 常 。 2 电路 结构 及工 作原 理 2． 1 制 动 力 矩 给 定 动 力制动 电源 的投 入是 在提 升机 运行 过 减 速点 切断 电动 机定 子 高 压电 源后 进行 的 需 要消 弧 延时 等待 ， 消 弧时 间一 般 在0 ． 5 ～l S 之 间 可调 ． 当下 放 重 物 时 ， 在 消弧 时 间内提 升 机 为 自由下 放运 行状 态 ， 速 度增 加 ． 投 入制 动 电 源前 的 提 升 机 速 度 取 决 于 负 载 的重量 。 为 解 决 机 械 凸 轮 板 恒 定 减 速 度 给 定 的 缺 点 ． 利用 电机 的实 际速 度 反馈 信 号 ， 作 为制 动 力 矩 的 初 始给 定 信号 。 电路 结 构 如 图 l所 示 ． 将 速 度 反 馈 信 号取 绝 对值 ， 一 是通 过给 定 积 分器送 入 速度 P I 调 节器 ． 给定 制动 力矩 ， 通 过 给定 积 分器根 据 实 际需 要 够 在短 时 间内排 除 故 障 ， 确 保 安 全生 产 ， 提 高 效率 参 考 文 献 5 结 语 2 王 00 中 0 华 ． 。 e l p h i 程序设计 M]北 京 中国铁 道 出版社 本 系统 目前 已投 入使 用 ， 性能 稳 定可 靠 ， 取得 良 好 经 济效 果 。通过 强 大 的网络 功能 实 现井 下胶 带 机 无人值守 ， 配合井下 分站的故障检测 ， 使维护人员能 收 稿 日期 2 0 0 2 0 41 作者简介 马 勇 1 9 6 3 ． 男 副教授 一现 在中 国矿业大学 自动 化 系工 作． 主要从事 汁算 机和工业 自动化方面的研究 维普资讯