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9 2 煤 矿 机 械 2 0 0 4年第 1 期 文章编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 4 0 1 一 O O 9 2 0 3 提升电控系统改造与分析 许 庆 友 。时 宗 林 淮南矿 业集 团 潘一矿 ，安徽 淮南 2 3 2 0 8 1 摘 要总结煤矿副井直流发电机 一电动机组提升电控 系统改造的实施方法。 对该 系统进行 简要分析。改造后 系统加强了安全保护功能， 缩短了提升周期 ， 提高了运行效率， 提 高了控制精度， 实现 系统首发 故 障查询 。 关键 词 副 井提 升机 ；电控 系统 ；P L C改造 中图号 T D 5 3 文献标识 码 B 1 原 系统 存在 的 问题 与 改造方 法 潘一矿副井单双罐提升机是我 国 2 0 世纪 7 0年 代 自己设计生产的， 采用矿井发 电机一电动机组拖 动提升电控系统 。该系统使用近 2 0 a ， 线路老化 ， 系 统故障率高， 维护量大， 主要表现在以下几个方面 1 逻辑控制为继电器系统 ， 继电器故障率高， 损坏 后更换时间、 处理事故时间长 ； 2 速度给定环节采 用给定积分器形式 ， 供 电电压 为直流 1 5 V， 供电电 压低 ， 控制回路接点 电阻大， 易造成提升速度不稳 ； 3 信号系统为步进器式 ， 点数与方 向不闭锁 ， 信号 不带记忆 ， 给安全提升带来一定影响。针对现场存 在的问题， 通过对原提升系统的分析和考察 ， 决定对 原系统 进行改 造 。 改造方法 1 利用一台 中规模 的 P L C实 现提 升系统的逻辑控制 ， 有数字式继电保护 ， 故障指示并 实现数字式速度给定控制 ； 2 利用另一 台 P L C实 现数字式行程控制和保护 P L C系统采用无锡华光 公司生产的光洋 S U一6 M系列的可 编 程控 制器 ； 良好 ， 结构简单 ， 容易维修。 3 装料槽的改进 物料落到输送带上的不规则易引起输送带的跑 偏， 所以需要调节 中心落料斗的落料点 ， 改善落料点 不正确导致跑偏。为此 ， 可使装料槽两侧挡料板做成 可摆动的， 利用调节螺丝杆来调节落料点的位置。 另外 ， 装料槽可改成抛物面形或圆弧形曲面 ， 使 物料落人输送带的速度方向与带牵引方向一致。这 样物料落人输送带时既不损伤输送带和托辊， 也不 会产生附加阻力 ， 两侧帮 曲面部分可使物料装载 自 动对 中， 防止输送带跑偏。 4 绳架式带式输送机挂钩的改进 输送带跑偏时 ， 绳架式输送机托辊挂钩的钢楔 磨损着带边缘 ， 同时降低了输送能力。为此需把挂 钩改进 F形 ， 打人钢楔时， 由外侧斜向内侧打入， 使 槽形托辊挂钩牢牢地固定在钢绳上 ， 拓宽输送带跑 偏 的空 间。 5带式 输送机 在 运行 中注意 的问题 1 输送带接头平直 ， 输送带接头接 口要与中心 线垂直 ； 2 及时清理下带下的积煤 ， 以防输送带下积煤 过多， 将输送带挤向一边。 3 平整机道底板 ， 调正机架 ， 以防机道底鼓造 成机架斜。 4 绳架式带式输送机 ， 及时调整机身钢丝绳高 度使机身钢丝绳高低一致。 5 调整绳架吊挂式带式输送机挂链 ， 使吊链受 力均匀 。 6 经常调整拉紧装置 ， 发现松弛及时张紧。 7 清扫器要保持 良好工作状态， 若部件磨损到 一 定程度 ， 应及时更换。 参考文献 [ 1 ] 中国矿 业学 院 ． 矿 山运 输机 械 [ M] ．北 京 煤 炭 工业 出 版社 ， l 9 8 5． 作者简介 王颖军 1 9 6 6一 ， 河南登封人， 1 9 9 1年焦作 矿业学院 矿业机械化专业毕业 。 现从事专业课教学工作 ． 收稿 日期 2 0 0 3 1 0 2 2 Th e d e v i a t i o n a n d i mp r o vin g m e a s u r e t o t h e b e l t c o n v e y o r WA N G Y i n g - j u n Z h e n g z h o u C o a l H i g h T e c h n o l o g y Wo r k e r S c h o o l ， X i n z h e n g 4 5 1 1 5 0 ，C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r a n a l y s e s c h a r a c t e ris t i c-I e a ．n a nd mu l t i p l e e l e me n t o f c o n v e y i n g b e l t c e n t rin g-i t i n q u i r e s rec t i f y a d e v i a t i o n p r i n c i p l e -w a y a n d a d j u s t m e n t a f t e r rec t i f y a d e v i a t i o n． I t i mp r o v e s c o mmo n rol l e r -s e l f -ali g n i n g rol l e r -rol l e r f r a me-l e a d i n g ma t e rial t rou g h o f b e l t t y p e c o n v e y o r． I t e x p o u n d s i n s t all i n g -r u n n i n g-s a f e g u a r d i n g e t c．o f be l t t y p e c o n v ’ e y o r Ke y wo r d s c e n t rin g rea s o n；rec t if y a d e v i a t i o n wa y；i mp rov i n g me asu re 维普资讯 2 0 0 4年第 1 期 提升电控系统改造与分析许庆友 ， 等 ．9 3． 3 增设上位计算机监控管理系统对提升系统进行 监控和故障记录 ， 以便于检修工查找和处理故障。 主控 P L C中， 除根据系统需要配置相应的开关 量输入， 输 出模块外 ， 还配置了一块 8 路 MD模块和 一 块 2路 D ／ A模块。MD模块用来采集速度手把位 置信号进行速度 给定、 采集测速发 电机信号进行速 度保护、 采集主回路电流、 主回路 电压、 直流电动机 和发 电机励磁电流、 液压站油压等进行数字继电保 护。D ／ A模块将速度给定数字信号转换成 01 0 V 模拟量信号输给磁放大器的给定线圈进行速度控 制 。 行程控制 P L C为另一套独立的系统 ， 配置一定量 的开入， 开出模块 ， 采集行程控制所需要 的控制指令 信号 ， 输 出行程控制所产生的保护信号 ； 配置一块高 速计数模块对与提升机主轴硬连接的旋转编码器发 出的双向脉冲进行计数， 经处理后得出提升容器的位 置和运行速度进行行程控制并进行与提升位置和速 度相关的保护如提升过速保护、 提升过卷保护等。 主控 P L C与行程 P L C之 间通过专用通讯模块 以通讯方式进行必要的信息交换 。重要的信息如行 程控制的保护信号等 除以通讯方式进行交换外 ， 还 以硬件方式连接。上位管理计算机以通讯方式与主 控 P L C连接， 采集主控 P L C和行程 P L C的重要信息 进行画面显示 。 故障报警和故障记录。 2改造后的系统功能 本次改造以技术先进 、 系统实用、 安全可靠为原 则 ， 除实现原 有系统的全部功能外 ， 还充分 发挥 了 P L C的智能化控制优势 ， 对原有系统进行功能扩展 ， 提高了系统的安全可靠性和运行效率。 1 加强 了安全保护功能 改造后的系统安全回路采用软件安全回路和继 电器硬件安全 回路双重结构 ， 只要其中之一动作， 安 全回路便动作。安全 回路 中的重要保 护信号 如过 卷 ， 超速等将原系统的过卷限位开关 ， 深度发送装置 的过卷开关保护， 还增设行程控制产生的过卷、 过速 保护信号 ， 使保护系统从信号源 的产生到执行 回路 都是双重甚至三重的， 确保提升系统安全保护动作 可靠。 2 利用 P L C对提升运行 的减速点进行智能处 理 ， 大大缩短提升周期， 提高运行效率 原系统利用井筒开关和深度发送装置上的开关 产生减速信号 ， 因此不论提升速度多大， 减速点的位 置是恒定的， 而且是按系统最大提升速度设置的， 这 就必然导致提升速度低于最大提升速度时因提前减 速而使低速爬行的距离加长， 降低了提升效率。 改造后的系统减速点一方面来 自井筒开关 。 另 一 方面来 自行程控制。P L C根据系统选择的不 同提 升速度对井筒减速点开关的动作信号进行不同的延 时， 从而产生位置不同的减速控制信号 ， 这样可大大 缩短中低速运行时的低速爬行距离 ， 提高运行效率。 为使系统可靠减速， 增设 由行程控制产生的减速点 信号， 该信号本身就是根据不 同的速度选择和速度 给定曲线计算 出来的。上述双重减速点信号由软件 处理后动作位置基本相同， 先动作者有效， 只要其中 之一动作便可有效减速， 因此系统的安全性和运行 效率都得到提高。 3 利用 P L C实现数字式速度给定 ， 提高控制 精度 原系统的速度给定环节是 由集成电路组成的给 定积分器电路 ， 其 中的电子元件的参数不稳定 ， 调整 困难。 经常影响系统的正常工作。 改造后的系统利用 P L C强大的数据处理功 能， 实现数字式的速度给定控制。P L C通过 A ／ D模块对 速度控制手把的给定位置进行采集 ， 结合提升运行 指令和有效的减速点信号 ， 进行加减速的积分运算 ， 由 D ／ A转换模块给出速度给定电压控制信号 ， 经功 率放大后输入磁放大器的给定线圈实现速度控制 。 由于数字式给定积分由软件实现 ， 不受组件参 数的影响， 调整方便、 可靠性好、 控制精度高、 不需维 护 。 4 利用 P L C实现数字式继 电保 护 ， 提高保 护 的可靠性 原系统中如直流主回路过流、 过压， 直流电动机 和发电机励磁过流等重要保护都是利用相应的保护 继电器实现。但 由于该类继电器 为老式机械结构 ， 有时线圈所产生 的剩磁会引起误动作 ， 使得该类保 护很不可靠 ， 有的如同虚设。改造后的系统利用电 流或电压变送器经 MD模块进行数据采集 ， 经软件 滤波和工程量变换处理 ， 得到相应的工程量后 ， 与相 应的保护设定值进行 比较， 产生相应的保护信号， 从 而实现可靠的数字式保护。 5 利用行程 P L C实现全行程的数字式行程控 制 原有系统靠机械式深度发送装置实现深度指 示 。 减速控制 ， 过卷及过速保护。但 由于属机 械结 构， 控制精度低 ， 适应能力差 ， 保护功能弱， 往往是造 成重大提升事故的重要原因。改造后的系统利用一 台独立的 P L C进行数字式行程控制 ， 使控制 和保护 从信号源起都是独立 的， 大大提高了系统的控制精 度 和可靠 性 。 行程控制 P L C利用高速计数模块对 编码 器的 双向脉冲进行计数 ， 经处理后得 出提升容器的位置 维普资讯 9 4 提升电控系统改造与分析许庆友 ， 等 2 0 0 4年第 l 期 和运行速度， 除进行深度和速度指示外 ， 还进行提升 过卷 、 提升过速等与深度及速度有关的保护。根据 罐笼 的位 置和提升速 度选择 指令产 生减速控制信 号 ， 如图 l 所示 的只与提升容器位置有关的速度给 定 曲线 。 ／ 图 1行程控制速度控 制给定曲线 F i g． 1 Gi v e r c u r v e o f d i s t a n c e o f r u n a n d s p e e d c o n t r o l 行程控制产生 的速度 给定 与主控 P L C根据控 制手把产生的速度给定之间的关系为 手动运行 时 以主控 P L C的速度给定为控制信号输出； 行程控制 给定作为控制信号的限幅保护； 半 自动运行 时手把 在零位 ， 以行程控制产生的速度给定作为控制信号 输 出。 6 利用 P L C的记忆 功能 ， 可实现系统 的首发 故 障查询 。 控制系统 中某些故障一旦发生 ， 可能会导致一 系列的后续故障 ， 这给尽快判断和解决故障带来了 一 定的困难 ， 而首发故 障往往 是解决故 障的关键 。 P L C对首发故障进行存储 ， 查询时 以不同的灯光进 行指示 ， 为维护人员快速准确地判断原始故障提供 方 向 。 改造后 的系统增设提升机监控管理系统， 选用 工业控制计算机 ， 以通讯方式采集控制系统 的重要 信息， 以 I n t e l l u t i o n公司的 F I X． 7 ． 0作为监控软件开 发平台， 对提升机进行模拟画面显示， 重要运行参数 显示 ， 故障报警分析记 录等 ； 人机界面友好， 显示直 观 ， 操作方便 ， 为尽快排除电控系统的故障提高了快 捷准确的手段 。 3改造后的系统安全性分析 煤矿副井提升机的安全可靠运行直接影响矿井 的生产和乘坐人员的安全 ， 因而对安全性要求极高。 电控系统的安全性表现在 2个方面 1 控制系统是 否具备完善的安全保护功能； 2 控制系统 自身是否 安全可靠 。 改造后 的系统具有完善 的安全保护功能 ； 对影 响提升机安全运行的重要故障都设有双重甚至三重 保护 ， 且从信号源至执行 回路都是独立冗余 的， 这样 可大大提高了系统的安全保护功能。 改造后的系统 自身的安全性也有保障 一方面 选用可靠性好的控制产 品， 选用抗干扰能力强的无 锡华光公司生产的 P L C S U一6 M型 作为控制核心 ， 另一方面对控制 系统进行 抗干扰处理。在 电源方 面， 采用稳压与滤波措施 ， 控制电源采用隔离变压器 独立供电 ， 减少电源对控制系统的干扰 ； 对系统的输 入输出采用隔离措施； 输入选用光耦隔离 ， 对干扰强 的信号如井筒开关， 井下信号等利用继电器转换 隔 离 ； 干扰大的输出信号选用继电器输 出模块或用继 电器隔离。在系统配置上 ， 采用 2台 P L C进行相互 监视， 一旦某一 台 P L C故障， 另一 台将发 出保护信 号进行安全控制， 确保系统的安全。 4结语 我矿副井装备 2 套直流发电机一电动机拖动提 升机。首先 对单罐提 升 电控系统进 行改 造， 经 过 0 ． 5 a的安装调试运行和不断的完善 ， 改造后的系统 运行稳定， 安全可靠故障率低、 维护方便、 效果显著。 经过严格试验和测试 ， 系统达到设计 的各项技术要 求 ， 于 2 0 0 0年 9月投入使用。在单罐积累的经验基 础上 。 于 2 0 0 1 年 1月仅春节大修不到 1 0 d时间完成 了双罐系统的改造 ， 满足了生产之急需。本次改造 对调节部分和主回路基本未变 ， 经过 l a多的运行 表明该系统的改造符合现场的实际要求， 充分发挥 原系统的潜力 ， 提高了整个系统的运行效率 ， 满足现 代化生产 的需要 ， 节约 了大量投资是此类 大型老设 备改 造 的有效 途径 。 作者简介许庆友 1 9 6 4一 ， 安徽长丰人 ， 高级工程 师 ， 潘一 矿 副矿长 ， 1 9 8 5年毕业 于淮南 矿业学 院机 械专业 ， 在读 中国矿大研 究 生 ． 发表论文数篇． 收稿 日期 2 0 0 3 0 6 1 6 Th e r e f o r mi n g a n d a n a l y s i n g o f h o i s t s c o n t r o l s y s t e m XU Qi n g - y o u。S H I Z o n g - l i n { Hu a i n a n C o a l I n d u s t r y G r o u p P a n y i C o a l Mi n e 。 Hu a i n a n 2 3 2 0 8 2。 C h i n a } Ab s t r a c t To s u mma r y t h e c o a l o f v i c ewe l l c o n t i n u o u s c u r r e n t g e n e r a t o rmo t o r t he s e t d r a g a n d h o i s t s o f t h e c o n t r o l s v s t e m r e f l0 肌 t o i n t o p rac t i c e t h e me t h o d s -and p r o c e e d s t o t h a t s y s t e m s y n o p s i s analy s i s ．A f t e r i mp rov i n g ,t h e s y s t e m e n e r g i z e s s a f e p r o t e c t i n g-s h o r t e n s h o i s t p e rio d-rai s e r u n n i n g e ffi c i e n c y e t c．． Ke y wo r d s t h e v i c ewe l l o f h o i s t i n g；e l e c t ric i t y t h e c o n t rol s y s t e m；t h e P LC t o r e f o r m 维普资讯