矿井PLC提升机电控系统的应用.pdf

矿井 P L C提升机电控系统的应用 矿并 P t ． C提升柳电控系统昀应用 昆明煤炭设计研 究院 刁美芬 摘要 矿井提升机是矿 山生产最主要 的设 备之一，本文介绍 P L C在矿 井提升机 电控 系统的 组成及其功能。 关键词 提升机 ；电控 系统 P L C提升 系统 1 前言 矿井提升机是矿井最重要的关键设备之 一 ，常被人们称为矿井 的咽喉 ，是矿井井下与 地面连接 的唯一通道 ，担负着提升矸石 煤炭 、 下放材料、升降人员等提升任务。 US B接 口上传 至监控 P C；接 受来 自监控 P C 的监控 指令 向 C A N 总线 转发 。 主监 控计 算 机 置 于集 中监 控机 房 ，通过 US B- C AN总线适 配器监 控 C A N 总线 网络 。主 监控程序对监控信息进行处理、显示合并以 c／ s 模 式存储至企业数据库 中 系统采用 S QI S e r v e r 2 0 0 0 ，由负责井下通风和安全检查的管理 员来 操作 。而企 ,- 1 - 部 用户以 B／s 模 式，访 问企业 We b服务器，从 而查询监控信息。 按 照局部通风安全保 障技 术的要 求 ，在 井 下局 部通风机供风 处采用双风机 、 自动分风装 置和瓦斯传感器布局。其 中，利用 T 1 ，T 2 ，T 3 瓦斯传感器检 测局部 瓦斯 浓度 ，实现前面介 绍 的局部通风安全保 障技 术所要 求的 “ 瓦斯监 测 和 瓦斯 电闭锁 ”功能 。一套综合监 控 器控 制 ， 各 自独立供 电，互为主备 ，利用 “自动分风装 置”并联。通过 一对切换信 号线相连 ，双风机 轮流切换工作以有效提高风机寿命减少故障机 率。当其中一台风机故障则另一台立刻投入工 作 ，保证连续供 风 ，避免发 生风机故障停 风而 导致瓦斯事故。 6 0 实现局部通风安全保障技术所要 求的 “ 双风机、 双电源”和 “ 自动分风装置” 、 “ 局部通风机故 障监控与风电闭锁”功能。 4 结束语 井下风机安全分布式监控 系统对预 防和避 免瓦斯爆炸等事故至关重要 ，该系统已经从单 参数检测发展 到 了一种 多参数 分布式综合监控 系统 阶段。通过 C AN总线和 4 8 5总线、A c c e s s 和 S QI S e r v e r 、B／S和 c／S三方面的比较分析 ， 本 文提 出了一种 由现 场综 合 监控 器 、C AN总 线 适配器、主监控 计算机构成 的监控 系统的设计 方案 ，方案还 采用 了独立供 电和主从备 用等措 施，整体提高了可靠性和安全性。 参考文献 【 1 ] 张波，殷伟．煤矿风机监控 系统的开发 与应用[ 『 】 ．黑龙江科技学院学报 ，2 0 0 3 ，1 3 ． [ 2 】 张熠 ，王鼎媛 ，徐飞．煤矿风机 智能远 程 监 控 系 统 的 应 用 研 究 Ⅱ 】 ． 工 矿 自动 化 ， 2 0 0 8， 2 ． 云南煤炭 2 0 0 9年第 3期 目前，我国绝大部分矿井提升机 超过 7 0 ％ 采用传统的交流提升机电控系统0 XO为代表 。 T K D控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气 接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。 经过多年的发展 ，T K D系列 提升机电控 系统 虽 然 已经形成了 自己的特点 ，然而其不足之处 也 显而易见 ，它 的电气线路 过于复杂化 ，系统 中 间继 电器、电气 接点 、电气 联线多 ，造成提升 机因电气故障停车事故不断发生。 对提升机来说 ，运行的安全性与可靠性是 至关重要的。传统的矿井提升机控制系统 ，其 调速性能较差，在启停车、制动、逻辑控制等 方面存在诸多安全问题，随着计算机和 P L C技 术的不断发展，采用先进的控制技术代替传统 的控制系统 ，可取代矿井传统、落后的继电器 一 接触器式逻辑运行系统 ，多功能数 字深度指 示器取代原有粗大笨重的机械传动的牌坊式深 度指示器，从而使矿井提升机的控制性能得到 极大的改善，其 自动化水平、安全、可靠性都 达到了新的高度，并采用现代化的管理和监视 手段保障提升机的安全运行。采用 P L C技术的 新型电控系统都 已较成功的应用于矿井提升机 实践 ，并取得了较好的运行经验，克服了传统 电控系统的缺陷 ，代表着交流矿井提升机电控 技术发展 的趋势。 2 P L C 电控 系统 的组成 矿井 交 流提 升机 电控 系 统框 图如 下 图 l ， P L C电控系统主要由动力装置、液压站、高压换 向柜、P L C 可编程控制器1 柜 、动力制动柜和磁 力控制站 转子切换柜 、操作 台和控制监视系统 组成 ，各部分功能如下 动力装置 动力装置 由主电机 、减速器 、滚 筒 、制动器和底座构成 ，主电机通过减速器给滚 筒提供牵 引所需的动力 ，完成物料运输 、人员升 降等任务 。 液压站 通过液压站给提升机滚筒施加机械 制 动力 ，参 与提升机运行 中的速度调节及 准确 停车。 图 1 矿井交流提升机电控系统框图 61 矿井 P L C提升机电控系统的应用 高压换 向柜 将外部用于主电机运行的 l O k V 6 k V 高压 电源切入提升机 电控系统 ，用于 提升机主电机的启动、停车及反转切换等控制。 P L C柜 P L C是电控系统的核心。根据提升 机系统的使用要求，可选用两套可编程控制器， 柜内的主 P L C用于系统采集 、逻辑运算 、数学 运算和控制输出等。副 P L C装于操作台内，用 于监视和故障开车。 磁力控制站 调速柜 用于切换 串入主电机 转子回路外接的多级电阻 ，进行电动机转动速 度的调节。 动力制动柜 用于主 电机 的减速和制动工 作 。 操作台操作台设置两个手柄 ，分别用于 速度辅助 给定及制动力给定 。它是整个矿井提 升机 提升系统 的控制核心 ，可 以发布系统 的各 种控制命令 ，以实现对提升机启动、加速、平 稳运行、减速、停车以及紧急制动等各种控制 功能 。 控制监视系统 控制监视 系统是操作人员 和控 制系统及提升 系统之 间的桥梁 ，它可 以通 过触摸屏在线监测提升机提升系统 的各种工作 参数、工作状态、故障参数和故障状态。 3 P L C电控系统的功能 由于控制对象的复杂性 ，使用环境的特殊 性和运行工作 的连续长期性 ，使得 P L C在设计 、 结构上具有许多其它控制器无法相比的特点 ①可靠性高和抗干扰能力强 P L C为了满足 “ 专业在工业环境下应用”的 要求 ，采取了如下硬件和软件措施 第一 ，采 用光电耦合离合 R c滤波器，有效防止了干扰 信号的进入。第二 ，内部采用电磁屏蔽 ，防止 辐射干扰。第三 ，采用优 良的开关电源 ，防止 电源引线的干扰。第四，具有 良好的自诊断功 能，可以对 C P U d 央微处理器1 等内部电路进行 6 2 检测 ，一旦出错，立即报警。第五，对程序及 有关数据用电池供电进行后备，一旦断电或运 行停止 ，有关状态及信息不会丢失。第六，对 采用的器件都进行了严格的筛选，排除因器件 问题而造成的故障。第七，采用冗余技术进一 步增强 了可靠性。 ②通用性强且使用方便 P L C产品现已系列化和模块化，其配备的各 种各样齐全的 I ／ O 输人，输出 模块和配套配 件，可供用户选择使用，可以很方便地组合成 能满 足不 同控制要求 的控制系统 。用户不需要 自己设计和制作硬件装置。 ③程序设计简单且易学易懂 P L C主要的使用对象是广大电气技术人员。 P L C生产厂家考虑到各种实际情况 ，一般不采用 微 机所用 的编程语言 ，而采用 了与继 电器控制 原理图非常相似 的梯形 图语言 ，工程技术人员 学习和使用这种编程语言十分方便。 ④先进的模块化结构使系统组合灵活方便 P L C的各 个部 件 ，包括 C P U 中央微 处 理 器 、电源、1 ／ 0 输入，输出 等均采用模块化设 计 ，由机架和 电缆将各模块连接起来 。系统的 功能和规模可根据用户的实际要求组合，这样 便可实现用户要求的合理的性能价格 比。 ⑤安装简便且维护工作量小 P L C一般不需要专门的机房 ，可以在各种工 业环境 下直接运行 。使用时只需将现场 的各种 设备与 C P U 中央微处理器 相应的 1 ／ 0 输入 ， 输出 端子相连，系统便可以投人运行，安装接 线工作量比继电器控制系统少得多。由于 P L C 本身故障率很低 ，又有完善的自诊断功能和显 示功能，一旦发生故障时，可以根据 P L C上的 发光二极管或编程器提供信息，迅速查明原因。 如果 P L C本身故障，则可用更换模块的方法排 除故障。这样提高了维护的工作效率 ，保证了 云南煤炭} 2 0 0 9年第 3期 高压变频技术在沾化煤鼓电动机 节能改造中的应用 云南省．x - ,3 k 高级技工学校罗家德 摘要 本 文通过 对煤鼓 电动机 的高压 变 频节能改造项 目的介绍 ，具体 分析 变频调速 节 能原理及其他好 处。并对 高压变频调速节能项 目实施提 出建议 。 关键词变频 ；改造 ；节能；增效 为深入贯彻 科 学发展 观 ，落实节约资源基 本 国策 ，必须加 强节能降耗和环保 工作 。缓 解 能源约束 ，减轻环境压力，保障经济安全。 沾化分公 司和股份有限公 司都是有 三十 多 年历 史的化工企业 ，现在仍有 1 3 0多台 6 K V高 压 电动机 为企 业提供动 力。通过 高压 变频 节能 技 术来改造传统二 艺的技 术缺憾 ，从 而达到 降 低 生产成本 ，降低 能耗 ，提 高企业效益 ，走低 消耗 、低排放 、 高效 率的持续发展 经 济之路 。 我们以沾化分公司净化车间煤鼓风机的高压变 频改造为例进 行分析 ，可以得 出，采用 高压 变 频节能改造技 术能有效降低 厂用电量 ，在 企业 节能方面有着广阔的空间。 1 改造 项 目介绍 净化车 间有 2台 4 5 0 K w煤鼓风机 ，额定参 数 为 电 机 额 定 功 率 4 5 0 K w；额 定 电压 6 K w额 定 转速 2 9 7 4转 ；额 定 电流 5 0 A实 际电流 4 0 A；额定风量4 0 0 m3 ／mi n 。当前运 行 工况是 采用回流的方式控制 风量 ，由于风机 回流调 节。 大部 分的能 量都被 无效地 消耗 了， 且 回流越 多则耗 能就越 多。通过 分析 。可以得 出以下 两点 1 电机 负荷 率低 ，远 离额 定点运行 ，其 实 际运行效率很低 ， 2 由于回流 ，消耗 了很大一部分能量。 在 采用变频 调速后 以上 两个方面将得 到改 善。 2 改造方案 回流这种调 节方式 虽然 简单 易行 ，已成 习 惯， 但它是以增加管网损耗，浪费大量能源为代 生产的正常运行。 ⑥对生产工艺改变的实用性强 P L C实质是一种工业控制计算机，其控制操 作的功能是通过软件编程来确定的。当生产工 艺发生变化时，不必改变 P L C的硬件设备，只 需改变 P L C的程序 。 提升机电控系统是一个机电综合性系统 ， P L C提升机电控系统是 以微处理器为核心 ，综合 了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发 展起来的一种新型、通用的自动控制装置，具 有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、 易于编程、使用方便等优点，系统具有完善的 软硬件保护环节，提升机操作系统能够实现手 动 、半 自动 、全 自动运行 ，近年来在工业 自动 控制 、机 电一体 化 、改造传统产业等方 面得 到 了广泛应用 。 63