浅谈主井电控系统PLC技术改造.pdf

瞄国瞄盈口囫圃一C h in a N e w T e c h n o l o g i⋯ a P m d 浅谈主井电控系统 P L C技术改造 马 国 庆 唐 山矿业公 司机 电科 ， 河北 唐 山 0 6 3 0 0 0 工 业 技 术 摘要 本 文介绍 了主井电控 系统 P L C可编程序控制 器取代 原来的继 电器一 接 触器有触 点逻辑 电气控制 方式， 实现 了数字程序化控制， 确保 提升机安全高效运行 ．． 关键词 主 井； 电控 系统 ； P L C技术改造 1概述 唐山矿 五号井提升机 为缠绕式交 流拖动提 升机型号为 2 B M3 0 0 0 ／ 1 5 2 0 ，主提升 电动机型号 为 J R Q1 5 8 8 ， 电控 系统采用 T K D G系列电控 系 统进行调速。电控系统为上世纪七十年代 的产 品 。因受到当时的科技水平和制造能力等各方 面的限制，该电控系统存在诸多方面的问题。 T KD G系列 电控 系统采 用转子附加 电阻方式启 动调速 ，在爬行二次给 电阶段大部 分能量 消耗 在 电阻中 ；电控系统采 用 T G G型高压开关柜和 C G 5型高压接触器来 切断与接通主电机电源 ， 高压接触器和换向器在使用中消耗大尾能源， 并且安装占 用面积大维护检修步骤繁琐；控制 系统采用 继电器 逻辑控制 和磁放 大器为控制核 心的可调闸系统， 该控制系统使用大罱继电器 和分立模拟元件， 在提升机工作和间歇时一育 消耗电能，且各继电器使用工作电压各异， 维 护、 维修、 更换等工作繁重， 备件数量、 用资会 极大； 切换电阻时 ， 做 到电流连续平稳 切换 ， 电流对主电机冲击相当大， 加蠹电机工作负担 ， 缩短了主电机的使用寿命。能源消耗大； 维护 、 维修、 更换等工作繁熏； 备件数量、 占用资金大 是这套电控 系统存在的主要问题。 在国家节能减排政策的号召 F ，经过公司 相关领导研究决定对其 电控系统进行更新改 造 ，采用双 P L C可编程序控制器取代 原来 的继 电器一 接触器有触点逻辑电气控制方式。 2技术改造可行性分析和特点 近年来， P L C可编程序控制器得到了惊人发 展， 技术趋于成熟， 性能优越可靠。经多方调研论 证， 选择 了技术力量雄厚 、 老绞车改造经验丰富 、 产 品质量优 良的唐山东润 自动 化工 程技术有限 公司合作， 对主井电控系统进行 P L C 改造 技术 特点如下 高压电源开关， 高压换向器真空化 高压换 向器设置正、 反之间、 高低压之间机械电气闭锁， 结构科学合理。 真空化消弧特性好， 绝缘状态高。 高压换向器闭锁消除了高低压问、正反向问短 路事故。 转子调速回路， 采用可控硅2 O 级编码启动 专利技术， 一是实现无触点切换， 避免触头拉弧 烧损和 噪音 ； 二是启动特性 曲线平 滑， 冲击 电流 小 。 最新西门子 s 7 3 0 0型 P L C控制器， 取 代原 来的继电器接触器的有触点逻辑控制方式， 实现 数程序化控制， 减化了控制系统结构。设置双 P L C实现了两线制保护。 上位计算机显示提升机运行状况。 各运行参 数， 保护状态直观明了， 便于查找事故和维护， 提 升机实时监控运行。 有 扩展 功能． 可 与局域网连 接， 实现 网络化 管理 。 3技术改造方案确定和实施 唐山矿五号井用于提人 提物 ，改造安装 工 一 1 1 4 一 中国新技术新产品 程必须停产进行 ， 散煤收集停产期 限最 长一 天 ， 人 员可以走斜井 ， 所 以时间紧任务重 ， 此项工 程 必须进行科学合理安排 ， 细致周密落实 。 我们 与东润 自动化工程技术有限公 司技 术 人员一起 ． 对 电器设备布置 方式， 安 装附件 的制 作， 新系统动力控制电缆数量进行了确定 ， 提前 在井上对转子柜、 主令柜、 高压换向柜进行了空 载调试 。 对原控制系统留用的设备摸清底数，控制 电缆做好 标识， 确 定投 人新系统 的安 全性 ， 为新 设备接线做好准备。 对车房高压开关系统进行了提 前检修 ， 确 保高压供电的正常运转 。 提前敷设好 各条信 号控制电缆以及需要更 换的高压动力电缆， 做好一切接线调试准备。 专门成立电榨改造小组，组织多次现场会 进行实地测最与设} 1 ’ 改造方案。经过我们与厂 家的共同努力，原计划 3天 7 2 小时的改造工 程， 我们停产开始拆卸旧设备， 安装新柜子， 接 线凋试等连续工作， 直到正常运转共花了3 2 小 时， 捉前一天半完成安装调试任务．． 4实践榆验效果 自 I 1 月份投人运行以来， 高压真空柜、 高压 真空换向柜 、 主令控制柜 ， 没有 出现真空管漏气 或粘联故障， 高压换向器正反转向、 高低压问发 生短路 、 转子调速 回路快速熔 解器 、 可控硅烧损 等事故。该控制系统具有冲击电流小， 调速性能 好等优点 ， 装置自调试至今， 没有发生电器元件 烧损事故， 运行可靠， 制动闭环效果好。P L C数字 化程序控制， 电控系统结构简单， 提升机运行状 况显 示直观， 易于查 找事故 和维 修， 有 利于提升 机高效高 质量运行。与老电控 系统相 比优势 如 卜 『 使用了G Y H X利真空高压换向桠代替原有 C G 5 型高f K 换向器。克服了C G 5 换向器结构 复杂， 易吸潮 必须使用大功率除湿装置 、 工作 噪音大、 维护维修复杂等等缺点。 新的真空高 换向柜结构紧凑 、 工作噪音小、 维护简单， 取消 了大功率的除湿装置 ， 达到了 1 了 能降耗的 目的 采用新型反并联 S C R编码元件代替接触器的主 触点进行转子电阻切换。原来的转子切换接触 器工作时 不仅产 生电弧火花 ．而 且接触器线圈 吸合使需 要很大 电流 ， 维护维修量大 新 型的反 并联可控砖属 于无触点原件 ，导通时不需要吸 合线圈 ，从而节 约能源。并且可控硅原件无 噪 音、 体积小、 莺量轻、 无震动； 维护工作量小， 使 用可靠。 由P L C 控制系统代替了原来的继电器逻辑 控制和磁放大器闸控系统。原有系统继电器接 触器逻辑关系复杂，使用大量电气原件执行控 制过程。新的P L C系统用软件代替了原来的逻 辑控制继电器， 仅保留小部分执行继电器原件 ， 减少了控制原件的能量消耗， 并且具有“ 两软一 硬” 的 三 线制安 全 同路 ， 系统可靠 性增强 ， 维护 维修量降低 。 增加了远程操作及监视诊断功能，人员能 够在井上掌握提升机工作情况，系统出现问题 能及时通过 P L C程序查找故障，减少了人员反 复升人井浪费的时间。 5经济效 益和社会效益 5 ． 1经济效益 节约电能 ①更换高压真空换向柜、 取消大 功率除湿装置节约电能 3 7 万千瓦时， 年； 原高压 换向器年耗 电量 P年 3 6 5 P 3 6 5 4 1 5 4 9万 千瓦时／ 年；大功率除湿装置年耗电量P年 3 6 5 P 3 6 5 “ 8 2 4 4 2 8万千瓦时， 年 ②更换新型转子控制柜节约电能 3 5 万千 瓦时／ 年 ；老转 子控 制柜年耗 电量 P年 3 6 5 P 3 6 5 “ 1 5 “ 8 “ 8 ．5 3 5万千瓦时／ 年 ； ③更换 P L C控制系统年节约电能 1 9 万千 瓦时／ 年 ；直流继电器年耗 电嚣 P年 3 6 5 P 3 6 5 * 1 5 “ 2 4 “ 1 1 3 万千瓦时／ if - ； 交流继电器年耗 电最 P年 3 6 5 P 3 6 5 1 5 2 O O ． 5 7 6万千瓦时， 年 ； ④应用其他新型电力电子器件年节电约 O ． 5 万千瓦时／ 年总计年节约电能 3 7 3 5 1 9 0 ． 5 9 1 ． 5万千瓦时 ； 节约维护维修费用 5 万元／ 年；节约备品备 件折合 4万元 ； 5 ． 2社会效 益 主井提升机电控系统 P L C 改造后， 数字化程 序控制， 取代了原系统中的继电器、 接触器有触 点逻辑控制方式， 减化电控系统结构， 保护齐全， 提高了系统运行的可靠性， 采用 S C K组件编码 多级启动， 改善了提升机调速性能， 减少了大电 流冲击引起的机械冲击； 高压开关、 高压换向器 真空化， 杜绝了扣弧引发的短路事故； 该系统性 能好． 运行稳定， 事故率低 ， 维修最小， 操作简单， 各种保护齐全，确保了矿井安全可靠提升。 结束语 主控的 P L C ． 选用西门子s 7 3 0 0 型 P L C的 最新 型产品，P L C模块之间通过 P R O F E B V S总 线连接， 简化了电控系统结构， 转子可控硅多级 编码技术先进． 性能可靠， 系统设计合理， 线路设 计简单可靠， 外罔元件最简化， 性能可靠稳定， 数 P 1 D闭路， 系统可靠性高、 闭路效果好， 数字双 线制保护与模拟信号保护， 使保护功能更可靠更 完善， 可实现网络化管理 ， 该项技术改造也是我 公司响应国家节能减排号召的又一成功举措。