矿井提升机制动装置的PLC控制.pdf

a 叶技2 0 1 1 年 第 2 4 卷 第 6 期 E l e c t r o n i c S e i ． T e c h ． ／J u n e ． 1 5．2 0 1 1 矿 井提升机 制动装 置的 P L C控 制 赵海涛，赵江涛 1 ．鸡西矿业集团 安全技术培训中心，黑龙江 鸡西1 5 8 1 0 0 ；2 ．鸡西矿业集团 矸石电厂，黑龙江 鸡西1 5 8 1 0 0 摘要分析 了矿井提升机液压站制动装置的事故原因，结合液压站的工作原理，探讨了采用P L C电控 系统的控 制过程及注意事项。并根据制动系统的可靠性分析对其进行改进 ，改进后的电控系统可靠性得到提 高，现场设备的相 互 匹配性得到 增强 ，还 可灵活地 实现各种功 能的变更。 关键词提 升机 ；液压站 ；P L C 中图分类号T P 2 7 3 文献标识码A 文章编号1 0 0 77 8 2 0 2 0 1 1 0 6 0 4 3 0 3 PLC Co n t r o l o f t he M i n e Ho i s t Br a ki n g De v i c e Z HA0 Ha i t a o ．Z HA0 J i a n g t a o 1 ． S a f e t y T r a i n i n g C e n t e r ，J i x i M i n i n g G r o u p ， J i x i 1 5 8 1 0 0 ，C h i n a ； 2 G a n g u e P o w e r P l a n t ，J i x i Min i n g G r o u p ， J i x i 1 5 8 1 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t Th e c a u s e s o f mi n e h o i s t h y d r a u l i c b r a k e s a c c i d e n t s a r e a n a l y z e d， a n d b a s e d o n t h e h y d r a u l i c wo r k i n g p r i n c i p l e s ， t h e e l e c t r o n i c c o n t r o l s y s t e m wi t h PL C c o n t r o l p r o c e s s a n d p r e c a u t i o n s a r e d i s c u s s e d ． Th e c o n t r o l s y s t e m i s i mp r o v e d a c c o r d i n g t o t h e r e l i a b i l i t y a n a l y s i s ． T h e i mp r o v e d c o n t r o l s y s t e m h a s b e t t e r r e l i a b i l i t y． mu t u a l ma t c h i n g o f t h e d e v i c e s，a n d f l e x i b l e f u n c t i o n s h i fti n g ． Ke y wo r d s e l e v a t o r ；h y d r a u l i c s t a t i o n； P LC 矿井提升机制动装置是矿井提升机 的重要保护装 置。制动装置的作用可归纳为 J 1 在提升终了或提 升机不工作时，可靠地闸住提升机。 2 在减速阶段参 与提升机的速度控制。 3 作为安全机构 ，在发生紧急 事故时 ，对提升系统进行保护。 4 对双卷筒提升机 ， 在打开调绳离合器，更换水平、调节绳长时，能闸住 活卷筒、松开死卷筒，以便进行调绳操作。 目前矿井提升机 的制动装置 多为盘式 闸制动系 统，主要由制动器和液压站组成。在提升机的操作使 用过程中，尽管对制动系统设计整定 的制动力矩倍数 达到提升机静力矩的 3倍以上 ，但仍 因制动系统失效 而引发过卷 、蹲罐等事故 ，造成严重经济损失。 根据对制动系统的可靠性分析 ，盘式闸制动系统 引发事故的原因有 1 液压站在紧急制动时，管路回 油不畅。 2 液压站工作制动调压稳定性不够。 3 残 压过高，电磁阀故障。 4 制动器故障，如碟形弹簧疲 劳或断裂 、闸瓦污染等造成制动力矩不足等。而整个 液压站的电控部分采用可编程控制器 P L C ，则会大 大提高电控系统的可靠性 ；同时增加 了与现场设备的 相互匹配性，可以灵活地实现各种功能变更 。 收稿 日期 2 0 1 1 ． 0 4 ． 2 7 作者简介赵海涛 1 9 7 0 一 ，男，工程师。研究方向矿业 安全技 术。 1 液压 站工作原 理 液压站的工作过程主要包括 工作制动和安全制 动。液压站采用可编程控制器 P L C 控制 ，其工作原 理根据液压站动作过程进行编程 ，电磁阀的动作状态 如表 1 所示 。 1 ． 1 正常工作制动 当提升机开车时，给液压站的电动机 1 供电，油泵 2启动 ，时液压站中的电磁阀由可编程控制器 P L C 控 制，G 。 、G 2 、G ， 、G 、G 、G 通 电，司机推动可调闸 手柄 ，提升电控系统发出一个增大的电压值 ，这个 电压 进入液压站电控柜中的放大板 ，并控制电液 比例溢流阀 4 来调整系统压力， 使系统油压增大到一定值。压力油 一 部分进入A、 管打开提升机制动器，提升机即可开 车运行 ；另一部分压力油进入蓄能器 1 3 ，为安全制动储 备压力能。当提升机停车时，司机拉回可调闸手柄，提 升电控系统发出一个减小的电压值 ，使系统油压减小 ， 完全拉回手柄，P L C控制电磁阀 G G 断电，系统油 压降为0 ，制动住提升机，等待下一次提升。 1 ． 2安全制动 安全制动分为两种情况 一种是提升容器运行在 井筒中时，提升机出现紧急情况时的井中安全制动； 另一种是提升容器已经接近井 口时，提升机 出现紧急 情况时的井 口安全制动。 WWW．d i n zi k叫 i ．D r g 钳 赵海涛，等矿井提升机制动装置的P L C控制 正常工作 井中紧急制动 井 口紧急制动 调绳 离合器打开 固定卷筒转动 离合器 离合器合上 延时 一 延时 一 。 表 示 通 电 一 表 示 断 电 井 中安全制动 提升机 出现紧急情况时 ，A C接 点信号闭合，为满足制动减速度的要求，采用二级制 动 。这时液压站中电动机 1断电，油泵 2停止供油 ， 电磁阀由可编程控制器控制 ，G 、G 、G 、G 7断电， 管中的油压降为零，由 B管控制的一半制动器施 闸，产生制动力矩 ；而控制 A管的电磁阀 G 和 G 依 旧通电 ，G 通电，这时 A管和溢流 阀 9以及 蓄能器 l 3相通 ，使管路产生和溢流 阀 9相对应并 维持稳 定 的油压值 ，由 管控制的另一半制动器也施闸产生相 应的制动力矩。两部分制动力矩之和要满足制动减速 度 的要求 ，这就是第一级制 动。G 、G 、G 4经可编 程控制器延时一定 时间后断 电，所有制动器全部 施 闸，使提升机停车 ，这是第二级制动。 井口安全制动提升机出现紧急情况时 ，为了防 止恶性事故的发生而采用井 口安全制动。提升容器到 位信号已经闭合，A C接点信号闭合，液压站中电动机 1 断电，油泵 2停止供油 ，电磁阀由可编程控制器控 制，G 、G 2 、G 3 、G 4 、G 6 、G 7断 电，A、B管 的油压 迅速降为 0 ，所有制动器全部施闸，制动住提升机。 1 调绳 功能 当提升绞 车需要 调绳 时 ，打 到 “ 离开” 按钮时，这 时电动机 、电磁 阀 G 通 电，调整 可调闸手柄 ，使系统压力上升 ，将离合器打开 ；打到 “ 调绳” 按钮 ，此时电磁 阀 G 、G 6 、G 通 电，调整可 调闸手柄 ，系统压力上升，固定卷筒的闸打开 ，可动 车进行调绳 ；调绳完毕 ，打到“ 合 上” 按钮 ，此时电 磁阀 G 。 通 电，其余 电磁 阀断电，离合器复位合上 。 2 电磁阀检测信号 液压站中每个电磁 阀都有 一 个阀芯检测传感器 ，当电磁 阀正常工作 ，而阀芯没 有到位或被卡，检测传感器会发出故障信号，并通过 可编程控制器报警并在液晶屏上显示发生故障的电磁 阀，以便对其进行维修。 3 过压报警当液压系统出现故障，压力超出系 统设定值时，过压电接点压力表接点闭合，产生报警信 号，对液压系统及制动装置起到保护，以便于维修。 4 压差报警信号 当滤油器 出现阻塞时会 出现 进出口压力差 ，此时滤油器上的压差开关动作 ，在液 晶屏上产生故障报警信号 ，以便对其进行维修 。 5 温度报警信号当油箱 7中的液压油温度过 高 ，温度报警信号闭合 ，并通过 P L C及液 晶屏报警 或显示故障模式。 2 电控系统装置组成 整个装置 由供电单元 、检测单元 、控制单元 、输 出单元和执行单元等组成 。 1 供 电单元。交流 2 2 0 V工作电源取 自提升机 交流 2 2 0 V控制电源 ，作为电磁阀、指示灯 、P L C的 工作 电源 ；电液 比例 阀控制板的 2 4 V电源取 自单独 的交流 2 2 0 V 2 4 V直流电源；其他的 2 4 V直流电 源取 自P L C自带的 2 4 V电源；交流 3 8 0 V油泵 电机 工作 电源取 自提升机供电系统 的动力电源。同时电控 柜内部 自带备用交流 2 2 0 V应急电源，紧急停 电后可 给电控柜供电，正常工作时处于储电池充电状态。 2 检测单元。安全 制动信号接点 、减速点信号 接点、开车信号及停车信号 接点取 自提升机 电控 回 路 ，为无 电压常开接点。过压保护接点取 自过压检测 电接点压力表 ；滤油器压差信号接点取 自滤油器压差 检测装置，两路信号并联；油温过高接点取自油箱油 温检测装置 ；电磁阀故障信号接点取 自电磁阀阀芯动 作位置传感器 。 3 控制单元。由 P L C可编程控制器及其扩展单 元组成 ，完成所有信号检测 、逻辑控制等 ，控制输出 单元及执行单元的动作。电液 比例阀由电液 比例板控 制调节 ，不参与 P L C控制。 4 输 出单元 。由输出继 电器 、中间继电器 、指 示灯等组成。 5 执行单元 。由油泵电机 、电磁 阀等组成 ，根 据 P L C的输出指令 ，完成相应动作。 下转第 5 0页 4 4W W W ．di anzi k i ．0f q 关晓磊，等基于 MP E G一 4编码 的近距 离无线视频传输 系统 l 数 据 接 收 器l l 缓 冲 I I u s B 协 议l l传 入 P c I l 数 据 缓存1 MP E G一 4 解码 ‘ l 显示 l a发 送端 b接收 端 图 8 系统工作流程 图 4上位机软件设计 上位机采用 V C 编写成熟的视频监控软件 ，和 通用的视频监控软件相 同，接 收来 自 U S B端 口的数 据进行解压缩显示 即可 。效果图如图 9所示 。 图 9 软件显 示界 面 5 结束语 采用具有可靠 逻辑功能 的 F P G A协 调 M P E G一4 视频流到无线数据流的转换和发送 ，可以保证无线视 上接第4 4页 3 注意事项 1 电控柜开始投入运行 之前 ，应着重检查 以下 方面K T信号 的极性 ，保证接线正确 ；转换 电路开 关的位置，保证方向一致；在确保电控箱外部连线无 误后 ，可将电控箱投入使用 。 2 当 P L C监视到故障信号时，将 自动给出声光 报警 ，电铃动作 3 S 后 自动停止 ，欲消除故障显示 ， 可按一下复检按钮。 3 P L C正常工作时 ，P WR、R U N指示灯应同时 亮 ，E R R、B A T指示灯不亮 ，如不符合此种状态 ，都 频传输 的性 能 ；同时在 终 端 采 用 带有 无 线 功 能 和 U S B 2 ． 0协议 的 S O C芯片来实现与 P C连接 ，不 仅保 证 了无线传输的可靠性 ，还使得电路小型化 ，方便使 用 。测试表 明，无 线速率低于 2 Mb i t s 时 ，可 以 实现无线视频的可靠传输。 参考文献 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 1 0 ] 贾吉庆．基于 D M 6 4 2的单兵无线视频采集系统的研究 和实现[ D] ．青岛中国海洋大学，2 0 0 8 ． E T C ．O V 7 6 20 P r o d u c t S p e c i fi c a t i o n s R e v ．1 ． 3 5 ／ 1 3 ／ 0 0 技 术文档[ R ] ．O m n i V i s i o n P r e l i m i n a r y C o n f i d e n t i a l ，2 0 1 0 ． O K I P r e l i m i n a r y ．ML 8 6 4 1 0 U s e r s M a n u a l [ M] ．O K I P r e l i mi n a r y， 2 0 06． No r d i c S e mi c o n d u c t o r ． n RF 2 4 L 0 1 S i n g l e C h i p 2 ． 4 GH z T r a n s c e i v e r P r o d u c t S p e c i fi c a t i o n[ M] ．N o r w a y N o r d i c S e mic o n du c t o r，2 O 0 7． 杭 州金龙 电子有 限公 司．K L n R F 2 4 L 0 1 开发指南 V 1 ． 8 [ R] ．杭州杭州金龙电子有限公司，2 0 1 0 ． 深圳迅通科技有限公司．n R F 2 4 L 0 1开发指南 [ M] ．深 圳 深圳迅通科技有 限公 司 ，2 0 0 7 ． Ma x i m I n t e g r a t e d Pro d u c t s ．M A X 2 6 4 4 d a t a s h e e t[ M] ．U S A Ma x i m I n t e gra t e d Pr o d uc t ，2 0 01 ． Ma x i m I n t e gra t e d P r o d u c t s ．M A X 2 2 4 0 d a t a s h e e t[ M] ．U S A Maxi m I n t e g r a t e d P r o d u c t ． 2 0 0 3 ． H i t t i t e Mi c r o w a v e C o r p o r a t i o n ． H MC 5 4 5 ／ 5 4 5 E技 术 文 档 [ M ／ O L ] ． 2 0 1 00 50 5 [ 2 0 1 10 10 6 ] h t t p ／ ／ w w w ． hi t t i t e ． c o n． N o r d i c S e m i c o n d u c t o r ．n R F 2 4 L U 1一数据手册 V 1 ． 1[ M] ． No r wa y N o r d i c S e mi c o n d u c t o r ，2 0 0 7 ． 李建明，彭建学 ，于涛．n R F 2 4 L U的 U S B无线网络系 统设计 [ J ] ．单 片机 与嵌入 式 系统应 用，2 0 0 9 9 3 63 9． 应视为故障。 参考文献 -_ 卜 卜 - “ - 卜 “ 卜 “ _ ”卜”卜 ” r [ 1 ] 张国庆．矿井提升机 P L C电控的应用与思考[ J ] ．山西 煤 炭 ，2 0 1 0 6 1 5 21 5 6 ． [ 2 ] 秦荷珍 ，刘杰．矿井提升机 P L C电控系统技术改造浅析 [ J ] ．科学之友，2 0 0 8 8 5 7 6 0 ． [ 3 ] 廖京盛，陈重霖，李桢．P L C在 自动货物提升机中的设 计与应用[ J ] ．微计算机信息，2 0 0 4 4 2 4 2 8 ． [ 4 ] 秦绪平．矿井提升机 P L C控制系统可靠性设计[ J ] ．煤 矿机电 ，2 0 0 6 1 0 5 8 ． WWW． di a r l zi k叫i ． [ 1 i q