矿井提升机PLC电控系统技术改造浅析.pdf

I S SN 1 6 712 90 0 C N 4 31 3 4 7 ／ T D 采矿技 术第 1 1 卷第 5期 Mi n i n g T e c h n o l o g y，Vo 1 ． 1 1， No ． 5 2 0 1 1 年 9月 S e p ．2 0 1 1 矿 井 提 升 机 P L C 电控 系 统 技 术 改 造 浅 析 商铁 军 凡 口铅锌矿 ， 广东 韶关市5 1 2 3 2 5 摘要 针对凡 口铅锌矿新副井提升机 电控 系统 出现 的多种问题 ， 对提升机 电控 系统进行 P L C控制技 术改造 、 可编程程序控 制， 并提 出 P L C控制 系统抗干扰 问题 的解决方法。 自 改造后设备运行 良好 ， 保证 了提升机安全。 关键词 继电器； P L C控制 ； 改造 ； 提升机 1 设备现状 凡 口铅锌矿新副井采用多绳摩擦式提升机 ， 该 提升机是该矿的重要生 产设备 ， 担负着矿 山一半 以 上人员和材料上下井的作业任务。新副井提升机 电 控 系统于 1 9 9 9年 6月投入使用 ， 已经服务接 近 1 2 a ， 电控系统老化残旧 ， 可靠性变低 ， 期间出现多次影 响提升机安全运行 的多种 问题 ， 可维护性能差。且 电控整体设计理念不够成熟， 关键的主要控制器 MD D I 多功能数字多功能指示器 备件非标 需特 制 且缺乏 ， MD D I 器件为某研究 院 自行研 制 ， 未对 矿方进行技术交底及资料移交 ， 出现问题时技术人 员难 以维护 ， 直接影 响了提升机 的安全高效 运行。 历年来驱动 6 R A 2 4 装置也多次出现功率单元 可控 硅及快熔 烧毁影 响生产事件 。6月份 出现减速后 速度降不下来的不安全 现象 ， 检查 为减速继 电器触 点不稳定给定值悬空造成 ， 且并联 S I T O R柜部分控 制电路板缺乏， 备件购买不到。信号系统通讯的可 靠性也差 ， 经常出现问题 ， 造成信 号影 响电控控制。 液压制动系统沿用 了老式 T S 1 5 1型液压站 ， 只有二 级制动 ， 在提升机高速跳 闸制动时不利于机械设备 系统 ， 所造成 冲击力损伤钢丝绳 ， 同时对乘罐人员造 成很大的冲击 ， 不利于人身安全。总之 ， 电控核心控 制部分存在着诸多不确定的因素， 不利于设备安全 可靠运行 ， 严重影响提升机 的正常运转 。 2 P L C电控系统的应用 2 ． 1 P L C电控系统原理 根据现场实际情况及微机保护逐渐投入电力系 统控制 ， 用 P L C控制技术替代继电器控制是确保提 升机安全运行 的有效途径之一。选用 P L C控制模 块化结合 S I E ME N S 7 3 0 0系列可编程控制器 ， 组态 网 S T E P 7监控 系统。用数字技术 通过预先按 照一 定规则 语 言 制定 的计算程序进行数值 和逻辑运 算 ， 由硬件结构和软件技术两部分组成 ， P L C控制模 块作为硬件是实现继 电保护功能的基础 ， S T E P 7软 件计算程序用于实现继 电保护原理。 P L C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 。其工 作原理 为 采用 2套 P L C互为冗余的控制方式， 2套 同时运行， 互为监 测 ， 同时采集数据进行 比较。行程测量采用 3个光 电编码器输出的数字脉冲与主电机的转速成正比进 行数据 比较与行程监测 ， 为速度 闭环控制提供反馈 量； 安全回路多重冗余， 关键保护均为双线形式， 功 能齐全 ， 可根据提升机不同的运行状态改变相应电 控系统的工作状态 ， 实现必要 的电气连锁和保护功 能 ， 具有手动 、 检修 、 平罐 、 对罐等控制功能 ， 具有上 位机人机画面实时监测 与数据采集 、 存储功能 、 故障 声光报警功能等 。 2 ． 2 P L C控制设备与现场设备相兼容 电控系统分为 5个部分 直流调速系统 、 操作系 统 、 上位监控 系统 、 闸控系统 、 信号系统。各子系统 之间通过 P R O F I B U S～D P网络和 MP I 完成数 据交 换。调速系统为西 门子公 司原装 6 R A 7 0全数字直 流调速装置 ， 实现磁场恒定 、 电枢换 向并联 1 2脉动 控制； 操作系统为西门子公司 s 73 0 0双 P L C控 制 ； 监控系统为品牌电脑 ， 含液晶显示器 ， 激光打印 机 ， 通讯网卡 ； 闸控系统采用德国原装进 口西玛格液 压站 ， 用于对液压 盘形制动器 进行调整 、 控制 与监 测 ； 信号系统为西 门子公 司 E T 2 0 0 M远程 I ／ O控制 ， 光纤通讯 。 商铁 军 矿 井提 升机 P L C电控 系统技 术改造 浅析 5 3 该系统数控柜选用 2套相同配置 的 s 73 0 0系 列 C P U， 操 作 台安 装 E r r 2 0 0模 块 ； 信 号 P L C 及 E T 2 0 0 M子站之问通过 O L M 光纤通讯 方式交换数 据 ； 主控系统可实现单 P L C运行 ， P L C损坏 可实现 低速故障开车 ； 编码器 、 测速机分别独立接入 主控 、 监控 P L C， 实现对位置、 速度和减速点控制的双线保 护 ； 具有 3条安全保 护回路 ， 软件两路 ， 硬件一路。 关键环节采用软 、 硬件多重保护 ， 如过卷 、 等速过速 、 定点过速等。 在改造时， 根据现场实际情况的要求， 对原有信 号系统保持不变， 将井筒设备里面的减速开关、 定点 开关 、 同步开关接入提升数控柜 ， 为提升机控制系统 使用 。设备安装使用前对新设备进行 了高压耐压试 验 、 继 电保护整定 、 绝缘遥测等电气试验 ， 以保证设 备使用安全。将所有控制设备安装到位后， 控制程 序编制成形， 监控系统人机画面制作完成。 根据现场设备实际情况 、 P L C控制原理 、 各反馈 信号脉冲反馈， 调整 P L C程序符合现场使用要求 ， 硬安全回路与软安全回路动作可靠。程序的制作根 据现场设备参数 的不 同， 与实际相结合。人机画面 制作便于操作及运行状况查询 。 3 P L C控制系统抗干扰问题的处理 随着科学技术的发展 ， P L C在工业控 制 中的应 用越来越广泛。P L C控制 系统的可靠性直接影响到 工业企业 的安全生产和经济运行 ， 系统的抗干扰能 力是关系到整个系统可靠运行的关键 。自动化系统 中所使用的各种类型 P L C ， 有的是集中安装在控制 室 ， 有的是安装在生产现场和各电机设备上 ， 大多处 在强 电路和强 电设备所形成的恶劣电磁环境中。要 提高 P L C控制系统可靠性， 一方面要求 P L C生产厂 家提高设备 的抗干扰 能力 ； 另一 方面 ， 要 求工程设 计 、 安装施工和使用维护 中引起高度重视 ， 多方配合 才能完善解决问题 ， 有效地增强系统的抗干扰性能。 该 系统选用的 S I E ME N S 73 0 0系列可编程控 制器抗干扰的能力很强， 为了确保运行正常， 在安装 P L C装置时 ， 首先考虑到干扰来源， 例如来 自电源的 干扰 、 来 自信号线引入 的干扰 、 来 自接地系统混乱时 的干扰 、 来 自系统外 引线的干扰 、 来 自 P L C系统 内 部的干扰等。针对 可能 出现 的干扰， 采取 了一定 的 措施。 3 ． 1 采用性能优良的电源 在 P L C控制系统 中， 电源 占有极 重要 的地位 。 电网干扰 串入 P L C控制系统主要通过 P L C系统 的 供电电源 如 C P U电源 、 I ／ 0电源等 、 变送器供 电 电源和与 P L C系统具有直 接电气 连接的仪表供 电 电源等耦 合进入 的。采用 具有较强 的干 扰隔离性 能 、 在线式不间断供电电源 U P S 供电， 提高供电的 安全可靠性。 3 ． 2电缆选择的敷设 减少动力 电缆辐射 电磁干扰 ， 不 同类型 的信号 分别由不同电缆传输， 信号电缆应按传输信号种类 分层敷设， 严禁用同一电缆的不同导线同时传送动 力电源和信号， 避免信号线与动力电缆靠近平行敷 设 ， 以减少 电磁干扰。电源线 、 二次控制线分 开敷 设 ， 动力电源线进行屏蔽处理。 3 ． 3 正确选择接地点 接地 目的通常是为了安全和抑制干扰 。完善的 接地系统是 P L C控制系统抗 电磁干扰 的重要措施 之一。在安装的过程中， 为了避免干扰信号对 P L C 运行的不稳定因素 ， 采取方法如下 1 主控 P L C与监控 P L C分离安装。采用双 套 P L C互为冗余的运行模式 ， 主控 P L C 2套装置安 装在数控柜 内； 监控 P L C安装在操作 台内 ， 与工控 机连接实现对 S 7可编程序控 制器 的编程 、 调试 ， 以 及完成对电控设备的监控功能。数控柜和操作台， 与低压电源柜分开安装， 在柜体底部及柜体与柜体 之间垫结缘板 ， 柜体间用绝缘隔板进行分离 ， 确保模 块的运行不受外部 电磁干扰。 2 采 用 独立 的接 地装 置。主控 P L C、 监 控 P L C以及信号系统 P L C控制柜柜体底座安装与地 面用绝缘层相隔， 接地线或接地装置与大地相接 ， 对 各 P L C柜制做独立的接地装置， 埋于地下并加装铁 板 ， 测试接地电阻符合标准要求 。 4 结 论 通过对 电控系统的改造 ， 继 电控制微型化 ， 采用 插件式结构， 提高了继电保护动作的可靠性； 故障时 有上位机及时监控显示 ， 便于维护及故障查询 ； 同时 提高了维护人员 、 操作司机的业务技术水平 ， 能够更 加熟练掌握设备性能结构、 工作原理。自改造后设 备运行正常 ， 保证了提升机运行安全。 参考文献 [ 1 ] 廖常初． s 7 3 0 0 ／ 4 0 0 P L C应用技术[ M] ． 北京 机械工业出 版社 ， 2 0 0 8 ． 下转第 1 2 3页 刘 亮 ， 等 光 面爆破在三道庄钼矿 的应 用 1 2 3 [ 2 ] 陶颂霖． 凿岩爆破 [ M] ． 北京 冶金工业出版社 ， 1 9 8 6 ． [ 3 ] 汪旭光． 中国典型爆破工程与技术 [ M] ． 北京 冶 金工业 出版 社 ， 2 0 0 6 ． [ 4] 于亚伦． 工程爆破理 论 与技术 [ M] ． 北京 冶金 工业 出版 社 ， 2 0 0 4． [ 5 ] 肖辉， 姜洪岩． 采用光面爆破提高边坡稳定性的探讨与实践 [ J ] ． 山东冶金 ， 2 0 0 4 ， 6 ． 上接第 5 3页 [ 2 ] 刘伦富． 电工电子技术基础与应用 [ M] ． 北京 机械 工业 出版 社 ， 2 0 0 9 ． [ 3 ] 曾海燕． 基于西门子 P L C的结构化 P I D控制器设计与仿真 [ J ] ． 可编程控制器 与工厂 自动化 ， 2 0 1 1 ， 1 ． [ 4 ] 吴志敏 ， 阳胜峰． 西门子 P L C与变频器 、 触 摸屏综合应 用教程 [ M] ． 北 京 中国电力 出版社 ， 2 0 0 9 ． 上接第 7 0页 岩、 灰岩 中常见浸染状黄铁矿 ， 米黄色， 多呈它形晶， 氧化后成为红褐色褐 铁矿 ， 与硅 化、 碳 酸盐化关 系 密切 。 部分黄铁矿化 由于岩石 中原始沉积时形成细粒 黄铁矿， 在矿液活动时期受热作用影响发生重结 晶 作用形成， 呈星点状分布于矿体围岩中； 另部分黄铁 矿由热作用形成 ， 与辉锑矿密切共 生 ， 分 布很不均 匀 ， 常见于断裂构造中， 分布在矿体边缘部位。 4 炭化。由岩石中有机质成分及细粒黄铁矿 所致。炭化岩石致密不透水， 对矿体的形成和富集 起到隔水层的作用。 5 白云石化。与方解石化共生， 与辉锑矿化 关系密切。其生成有两期 。早期主要由白云石重结 晶形成 ， 晚期 白云石脉的形成与含矿流体有关 ， 与方 解石化有成因联 系， 与锑矿化关系密切。矿区 白云 石化不多见。 4 控矿地质规律分析研究 早古生代的早期至 中泥盆世 ， 独山地 区基底基 本连续接受了来 自江南古陆高锑含量的物质沉积 ， 并形成了富锑的沉积层 如独山组 、 丹林组 矿 源层， 成矿元素锑等经过复杂的活化迁移和富集沉 淀， 在构造有利部位成矿 。 1 地层岩性与锑矿产出密切相关 ， 控制着赋 矿层位 。中下泥盆统的陆源碎屑岩和碳酸盐岩是找 矿的主要岩性标志。独山组 的灰色中厚层状硅化灰 [ 6 ] 李俊 ， 刘 宏 光 ， 刘 睿 ， 等． 光 面 和 预 裂爆 破 的钻 孔 技术 [ A ] ． 第七届工程爆破学术会议论文集[ C ] ． 成都 中国工程 爆破协会 ， 2 0 0 1 2 5 42 5 8 ． 收稿 日期 2 0 1 1 0 51 4 作者简介 刘 亮 1 9 8 3一 ， 男， 山东泰安人， 助理工程师， 现从事矿 山爆破工作， E ma i l y a n g q i a n g 5 1 3 1 2 6 ． t o m。 [ 5 ] 牛健． 基于 P L C控制的污水处理控制系统[ J ] ． 自动化技术 与应用 ， 2 0 1 0， 5 ． [ 6] 宋乐鹏 ， 柳果． 基于 P L C控制 的加热 炉温度控 制系统 [ J ] ． 自动化技术与应用 ， 2 0 0 7 ， 2 6 1 0 1 2 11 2 2 ． 收稿 日期 2 0 1 l一 0 6一l 5 作者简介 商铁军 1 9 8 1一 ， 男， 辽宁阜新人， 助理 工程师， 从事电气自动化工作， E ma i l 5 0 5 4 5 1 1 q q ． t o m。 岩 、 泥灰岩 、 白云质灰岩及瘤状灰岩是寻找整合型锑 矿的直接岩性标志。 2 构造控矿显著 。区域性构造是有利 的导矿 和配矿构造 ， 独山箱状背斜轴部及其倾伏端形成鞍 状层间剥离带 ， 是有利的容矿构造 ， 巴年地区恰是赋 矿的有利部位 ， 断裂和层 间构造带是主要 的构造控 矿因素， 而褶皱控矿不 明显。在独山箱状背斜 的倾 没部位 ， 北西向断裂发育 ， 在灰岩和砂岩的交接地段 极有可能发现新 的赋矿部位。 综上所述， 矿床的形成经历了同生沉积、 成岩作 用与 构 造改 造 等 阶段 ， 控 矿 因素 是 “ 层 ” 、 “ 相 ” 、 “ 位” 综合作用的结果， 其中层间构造是主要控矿因 素， 矿床成因类型属沉积 一强改造型层控矿床 。 参考文献 [ 1 ] 罗怀长． 茶 山锑矿急倾斜薄矿体开采方 法的探索 [ J ] ． 采 矿技 术 ， 2 0 0 9， 9 4 7 8 ． [ 2 ] 王彦龙， 米丽平． 翁牛特旗余家窝铺铅锌矿地质特征及找矿方 向[ J ] ． 采矿技术 ， 2 0 0 9， 9 4 1 1 21 2 8 ． [ 3 ] 张永林． 大庄子金矿层控地质特征及指导找矿的意义[ J ] ． 采 矿技术 ， 2 0 0 6 ， 6 3 5 8 35 8 4 ． [ 4 ] 刁理品， 王小高． 贵州东南部锑矿构造控矿分析[ J ] ． 湖南有 色金属 ， 2 0 0 9 ， 2 5 4 81 1 ． [ 5 ] 金中国 ， 戴 塔根 ． 贵州独 山半坡锑矿 田地质地球化学特征及成 矿模式 [ J ] ． 物探与化探 ， 2 0 0 7 ， 3 1 2 1 2 91 3 2 ． [ 6 ] 王雅丽 ， 金世昌． 贵州独山半坡与巴年锑矿包裹体地球化学特 征对比[ J ] ． 有色金属， 2 0 1 0 ， 6 2 3 1 2 3 1 2 8 ． 收稿 日期 2 0 1 1 0 51 7 作者简介 吕百顺 1 9 6 9一 ， 男， 陕西蒲城人， 地质工程师， 主要从事地质找矿与矿产开发 ， E m a i l d e a r y l h 1 6 3 ． c o m