矿井提升机PLC电控的应用与思考.pdf

第3 0 卷第3 期 2 0 1 O 年3 月 山西煤炭 SH AN XI COA L 文章编号 1 6 7 2 5 0 5 0 2 O 1 0 0 3 0 0 7 1 0 2 VOI ． 3O NO． 3 Mar ．201 O 矿井提升机 P L C电控的应用与思考 张国庆 阳煤集团机 电动力部， 山西阳泉 0 4 5 0 0 0 摘要 通过矿井提升机 P L C电控使用后出现的问题和 P L C电控相互比较分析的思考， 提出 了相应的建议。 关键词 提升机； P L C电控 ； 应用 中图分类号 T D 6 3 3 矿井提升机是综合机械、 电气、 液压技术的大 型设备，其电控系统的优劣决定着其运转性能。 P L C电控系统的自动化水平较高，具有可靠性高、 控制速度快、 调试修改方便的特点， 而且体积小、 使 用维护方便。 随着 P L C电控系统的使用， 技术滞后 和技术力量薄弱成为生产现场面临的主要1司题。 如 何确保矿井提升安全，实现矿井提升管理水平升 级， 显得尤为重要。 1 矿井提升机使 用 P L C 电控后 出现 的 问题 提升机的某些重要保护不能直接试验 ， 提升机 使用 P L C电控后， 电控中软件实现的某些保护 ， 不 能直接试验， 不容易像在模拟控制系统中那样方便 地调节和改变参数。因此， 每个工作班只能试验过 卷、 松绳、 闸间隙等几个保护， 而对过速、 限速等保 护直接无法试验。 现场技术人员不能掌握 P L C工控程序，使用 单位的技术管理人员对矿井提升机 P L C电控的了 解还处于“ 外围” ， 仅对输入、 输出比较熟悉 ， 而对 P L C电控的核心工控程序还处于起步阶段， 其技术 水平不足以对所用电控的可靠性及安全性做出判 断， 提升机的运转安全依赖电控厂家。 使用 P L C电控中出现的问题， 某矿斜井人车， 电 机 功 率 8 0 k W， 电 压 等 级 3 8 0 V， 采 用 T K D／ B - D 2 - 2 0 3 P C 2 变频调速控制系统。实际提 文献标识码 A 升行程记数值与提升行程差值达到 3 rn ， 位置控制 精度较低。某矿立井罐笼提升 ，电机功率 1 4 0 0 k W， 采用 T K D M 一 D 2 一 Z 4 0 0 P C 2 直流调速控制 系统 ， 出现了减速段不减速的现象。从以上情况看 出， 提升机 P L C电控系统的可靠性、 控制精度在很 大程度上取决于电控设计人员的水平。 现阶段， 如 何从制度和程序上避免人为失误 ，应是电控生产 厂需要认真对待的问题 ；对提升机 P L C电控的安 全可靠性具有判断能力，则是煤矿企业必须慎重 思考的课题 。 2 矿 井提升机使用 P L C 电控 的比较 分析 安全回路在矿井提升机电控系统中最重要， 其作用是防止提升机发生意外事故。在现场， 一些 提升机 P L C电控厂家 如洛阳中兴 采用安全回路 双冗余， 其中一路为软件安全回路 ， 一路为硬件安 全回路。 一些厂家则采用双软件安全回路。 现阶段， 软 、 硬件安全回路的设置符合中国矿大“ P L C安全 回路和继电器安全回路相结合” 的设计原则 ， 更加 适合煤矿生产实际， 便于现场检查、 试验保护。 轴编码器脉冲信号的处理 P L C对来自编码 器的脉冲信号进行计数和处理 ，以指示提升容器 的实际位置和速度 ，继而进行行程监视和位置闭 环控制。 P L C根据计数值可以确定一些位置点， 例 如减速点、 停车点、 过卷保护点等。 这样， 包括主机 收稿 日期 2 0 0 9 1 卜2 O 作者简介 张国庆 1 9 7 o 一 ， 男， 山西平定人， 大学本科 ， 工程师， 从事大型固定设备的运行及检修 。 71 山西煤炭 SH ANX I COA L 设备中的监控器发出的位置信号， 井筒及井架开关 发出的位置信号， 电控系统具有了对位置信号的多 重保护功能 。 在 已使用的提升机 P L C电控中 ， 一些 厂家直接使用 P L C内部高速计数器。一些厂家在 主控 P L C系统和辅控 P L C系统中配置了高速计 数模块， 对脉冲信号计数和处理， 完成与 C P U的 双向信息传递， 减轻了 C P U的工作负担。 行程脉冲计数值校正 在现场， 各电控厂家都 采用井筒磁开关， 对位置信号进行多点校正。即在 两个提升容器上分别装上磁铁 ， 在井筒接近减速区 域的位置安装磁开关。当容器通过各自井筒磁开关 时 ， 发出深度指示同步信号， 对脉冲计数值进行一 次校正， 即用预置数取代计数模块中原有的计数脉 冲累加值， 使减速段的计数值更加准确可靠。中国 矿大有关电控设计理论是一个提升循环要做四次 校正， 实现高精度的位置控制。 一些电控厂家， 只设 单侧到位校正， 位置控制精度较低。 低频制动装置的投入频率 在现场 ， 交流传动 矿井提升机电气制动， 大多使用低频制动。在等速 阶段结束时 ， 低频装置投入频率也不同。一些电控 低频 变频器 投入从 2 4 Hz 降到 3 Hz 。 有的电控减 速段开始后直接投入 3 Hz ； 这在下放重载时， 容易 造成低频过电压 ， 引起机械系统的冲击。 上位机速度显示 P L C电控上位机显示提升 机的速度和位置等信息。完整的提升机监控系统 显示的速度信息包括 给定速度、 实际速度、 速度 保护包络线三条速度图线。最内一条是给定速度 曲线 。最外一条为保护速度曲线， 即保护包络 线 ， 它由程序根据实际行程距离实时计算出对应 此位置的速度极限值。中间一条曲线为提升机运 行的实际速度曲线。现场使用的各 P L C电控 系统 在上位机中， 显示实时速度图和给定速度图， 不显 示保护包络线， 速度信息显示不够完整。 编码 器监视 提升机 电控 中， P L C通过处理编 码器脉冲获得实际位置和速度。电控配置主、 副两 个编码器， 通过高速计数模块处理、 软件比较计数 值形成相互监视， 当两编码器行程差值超过设置值 时报警并制动。有些厂家的设置值为 1 m， 有些厂 家设置值为 1 0 m， 差别较大。 低速简易开车在 P L C出现故障无法开车的 情况下， 一些厂家设置了低速简易开车； 一些厂家 7 2 第3 0 卷第3 期 取消了该设置。从现场运行看， 低速简易开车功能 有利于故障的应急处理 ， 可以避免乘罐人员的长时 间等待。 不 同厂家在提升机 P L C 电控的设计原则 、 功 能配置上会有不同； 在硬件配置、 控制精度上存在 差别； 电控运行稳定陛会有差异。在提升机电控实 施 P L C改造时， 合理选择 、 细致辨别非常关键 ； 保 证提升机 P L C电控系统的可靠性和完整性是根 本、 是前提， 它直接关系到提升机的运行安全。 3 相 关建议 煤炭企业完善技术培训、 培养体制， 加快技术 积累。煤炭企业应当全面提高提升机操作人员、 技 术管理人员的专业技能。一是通过职工技能培训 使现有提升机操作人员达到中、 高级操作工水平。 二是积极与电控厂家联合， 组织各矿提升机技术管 理人员参加专业、专题培训，拓宽他们的知识面， 使其了解提升机 P L C电控的工作原理及相关理 论， 结合实践提高学习、 钻研能力。三是与高校联 合 ， 采用脱产培训 、 进修等方式 ， 对集团公司各矿 部分技术管理人员进行深度培训， 使其熟悉提升机 P L C电控设计原则与流程，熟练阅读 P L C电控原 理、 梯形图， 对提升机 P L C电控的安全可靠性能够 做出合理判断， 指导现场的提升机保护试验。通过 培训， 煤炭生产企业 集团 逐步形成操作人员、 技 术人员的梯次配置 ，并拥有一定数量的提升机 P L C电控技术专家。 合理选择 、 高效实施 P L C电控改造。 煤炭企业 集团甚至一个矿井 ，在实施提升机 P L C改造 时， 应当避免电控厂家过多、 过散 ， 尽可能统一电 控类型 、 电控厂家 。除变频调速外 ， 对单绳缠绕式 提升机可考虑配置转子串电阻全数字交流提升机 电控系统 ，对多绳摩擦提升机可考虑配置全数字 直流电控系统， 对小容量、 低压缠绕式提升机可采 用低压交流变频调速电控系统。既可降低管理难 度， 又有利于配件组织， 提高硬件的互换性和资金 利用率 。 制定标准，提高矿井提升机 P L C电控的可靠 性。对于提升机 P L C电控， 除了实现 煤矿安全规 程 规定的功能外， 有关部门应该组织制定更为具 下转第 8 0页 山西煤炭 S H A N X l C O A L 第3 O 卷第3 期 Te s t Re s e a r c h o n t h e Ne t wo r k S y s t e m o f GNS S Re f e r e n c e S t a t i o n i n J i n y a n g Co a l Pr e p a r a t i o n Pl a n t CHENG Zh i - q i a n g 。 1 ． C o l l e g e o f Mi n i n g E n g i n e e r i n g ， T a i y u a n Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， T a i y u a n S h a n x i 0 3 0 0 2 4 2 ． Ta i y u a n La nd a n d Re s o ur c e s S ur v e y i n g Ce n t e r ， Ta i yu a n S ha n x i 0 3 0 0 0 9 ，Ch i n a Ab s t r a c t T h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e n e t w o r k s y s t e m o f GNS S r e f e r e n c e s t a t i o n i n J i n y a n g C o a l P r e p a r a t i o n P l a n t ． T h r o u g h c o n v e n t i o n a l RT K p o s i t i o n i n g t e s t ， u s a b i l i t y t e s t ， f i e l d a n d o ffic e wo r k t e s t s ， a c o n c l u s i o n i s d r a wn w i t h i t s s t a b l e r e l i a b i l i t y ，s t r o n g c o mp a t i b i l i t y a n d i mp r o v e d i n t e g r a t i o n e f f e c t ， t he s y s t e m i s wo r t h po p ul a r i z i ng Ke y w o r d s G N S S r e f e r e n c e s t a t i o n ； n e t w o r k s y s t e m； t e s t 编 辑 刘新 光 上接 第 7 2页 体的硬件配置、 软件设计方面的强制标准。目的是 避免电控硬件上的 “ 先天不足” ，杜绝电控工控程 序的不完善及“ 内伤” ， 鼓励先进 、 淘汰落后， 重视 提高矿井提升机 P L C电控的可靠性和经济性 ， 确 保矿井提升机的运转安全。设备的升级必然带动 参考文献 管理的升级。注重以人为本， 倡导技术为先， 有利 于突破技术瓶颈。煤矿企业技术人员只有在 P L C 电控方面取得了参与权、 对话权， 才能真正实现矿 井提升机管理水平的跨越式升级 ，为将来更先进 的电控改造打好基础。 【 1 】 矿井直流提升机计算机控制技术 l M】 ．徐州 I 中国矿业大学出版社， 2 0 0 3 【 2 J 矿井提升机械设各 l J 徐 州 中国矿业学院出版社， 1 9 8 7 Ap p l i c a t i o n o f PLC Co n t r o l i n M i n e Ho i s t ZHANG Gu o - q i n De p a r t me n t o f P o w e r ， Y a n g q u a n Co a l G r o u p ， Y a n g q u a n S h a n x i 0 4 5 0 0 0 ， C h i n a Abs t r a c t Th e pr o b l e m s i n t h e us a g e o f PLC c on t r o l i n mi n e h o i s t a r e s u mm e d up a n d a n aly z e d ， t h e c ou nt e r m e a s ur e s t O i mp r o ve t he p r o b l e ms a r e p ut f or wa r d． Ke y wo r d s h o i s t ； P L c c o n t r o l ； a p p l i c a t i o n 编辑 徐树文 上接第 7 7页 The M e a s ur e o f t he Te ns i o n Di f f r e nc e o f t h e Ro pe s i n M u l t y -r o p e Ho i s t a nd i t s Ba nl a n c e M e t he d LI U Gu a n g - l o n g ， ZHENG Xu - mi n ， LI U Zh a n - mi n g Qi t a i h e C o a l Gr o u p ， Qi t a i h e He i l o n g j i a n g 1 5 4 6 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e c a n s e o f t h e t e n s i o n d i f f r e n c e o f t h e r o p e s i n mu h y - r o p e h o i s t i s a n a l y z e d ， t h e t e n s i o n me a s u r e a n d b a n l a n c e me t h o d i s d i s c u s s e d ， t h e e x p e r i e c e s a r e c o n c l u d e d a n d s o me n e w o p i n i o n s a r e p u t f o u w a r d ． Ke y w0 r d r 0 p e ； t e n s i o n d i f f r e n c e ； b a n l a n c e ； me a s u r e 编辑 刘新光