三菱PLC在矿井提升机电控中的实际应用.pdf

总第 1 2 7期 三菱 P L C在矿井提 升机 电控 中的实际应 用 刘广龙 ，郑旭 民，刘 占民 七 台河煤业集 团公 司 机 电处 ， 黑龙江 七 台河1 5 4 6 0 0 摘要 矿井提升机电控系统改造后， 它的可维护性 、 可靠性、 容错能力、 安全性 、 抗电磁干扰能力大大加 强 ， 效果非常明显 。 关键 词 三菱 P L C； 安全性 ； 稳定性 ； 可靠性； 保护功能 中图分类 号 T D 6 3 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 5 2 7 9 8 2 0 1 0 0 5 0 0 4 9 0 1 随着计算机控制技术的迅速发展 ， 以微机处理 为核心的可编程序控制器 P L C 控制已逐步取代继 电器控制 ， 普遍应用 于各行各业 的 自动控制领域 。 黑龙江七煤集团公司桃山矿南立井提升机现电控系 统即为三菱 P L C F X 2 N 控制系统 ， 整个控制系统 自 动化程度高， 维护方便 ， 运行可靠。 南立井提升机是桃 山煤矿 的关键设备 ， 它承担 岩石的提升 ， 人员 的上下 ， 材料和设备的运送 ， 在操 作安全性和提升控制精确性等方面要求很高。 原电控 系统型号为 J K M K ／ JA， 运行多年 ， 而 且均采用继电器联锁 ， 模拟分立电子元件控制 ， 检修 和维护的难度非常大。 为了便于对提升机运行的准确操作 ， 防止过卷 、 坠罐等恶性事故的发生 ， 精确控制提升容器任一时 刻在井中的位置与运行速度， 减少系统的故障率， 提 高系统的可维护性。七台河煤业公 司根据实际运行 和维护的要求 ， 在细致研究原电控系统的基础上 ， 结 合国内外提升机 的运行及改造情况 ， 对原有 的电控 系统提出了以下改造方案 。 1 方案介绍 1 采用模块组合式设计思 想 ， 结构 紧凑 ， 方 便 、 灵活 、 占地小 ， 易于系统的维护与功能的扩展。 2 整机采用三菱 P L C F X 2 N 控制 ， 采用 内 部继 电器代替外部 中间继电器和时间继 电器 ， 大大 提高了系统的可靠性， 减小系统的故障率． 实现了系 统的程序化运作和故障 自诊处理。 3 主电路过电压过 电流保护环节 保 留原有 的电流继电器 、 主脱扣空气开关和逆功率继电器 ， 并 且把节点送入 P L C处理。 4 在保 留原来测 速发电机 做为测速反馈 的 基础上 ， 增加高精度绝对编码器实现提升机的位 置 和速度 、 方 向监测 。运用软件编程 ， 实现提升机的限 位保护 、 过速保护等。 5 按照 以电流 为主 、 时 间为辅 的控制思想 ， 自动调整切除电阻的时间， 保障提升机的平稳启动 ， 而与提升负载无关 ， 同时实现启动保护， 运行保护。 时间继电器全部采用 P L C内部继电器 ， 可以进行手 动修改。 6 可调闸环节 保 持原 有 的操作方 式 ， 对其 控制部分进行重新设计 ， 以接人整个系统实现控制 和监测。C P U进行数 据的控制处理后 通过模拟量 的输出来控制模块化 的可调电源 ， 用其对 可调 闸线 圈进行控制。增加 了系统的准确性 ， 可靠性 。 7 可控硅动力制动环节 采用先进 的数字触 发电路 ， 对其 触发 电路 进行 改造。其控 制也采 用 C P U进行统一 的控制和处理 。保 留原有 的控制方 式 ， 增加一个电压反馈板 ， 以进行更加精确和可靠的 控制。 8 二次制动可 自动进行调节 ， 但手动可以调 节二次制动的力矩 和时间。停 电和过卷时 ， 通过程 序来实现故障保护 ， 实现连锁。 9 ’ 自整角机部分 保留用于深度指示的一对 感应 自整角机 ， 用于带动操 作台上 的圆盘指示器。 手闸 自整角机 ， 脚踏动力制动 自整角机 ， 减速段速度 给定 自整角机均换为轴角转换器。取消原电控磁放 大器 ， 采用轴角变换器把角度信号转成标准信号 ， 实 现 1 ／ 5 0 0 0的转换精度 ， 接入 C P U进行统一处理。 1 0 控制系统的主要 电器元件均采用进 口元 件 ， 大大降低 了设备的故障率。 1 1 对系统信号进行全面检测， 具有提升机 运行状况的实时显示和各种保护指 。 1 2 可由计算机来设定和监视提升机的运行 情况 、 修改参数和进行 下转第 5 2页 收 稿 日期 2 0 0 9 1 1 - 2 0 作者简介 刘广龙 1 9 6 7一 ， 男 ， 黑龙江七台河人， 工程师， 从事机电设备管理工作。 49 何宜庆 煤田勘探区的充水源及通道的地质分祈 第1 9卷第5期 成 的溶洞抬高， 变成干涸的溶洞。地 下水为适应新 的侵蚀基准面， 其交替循环又会形成新的溶洞带 ， 而 使喀斯特地区具有成层发育溶隙溶洞的特征。 2 ． 4 人工通道 1 勘探钻孔造成 的充水通 道。勘探施工 的 各种钻孔 ， 在工作结束后都应按要求进行封闭， 如果 封孔质量未达到标准要求 ， 钻孔就成 了矿层与其顶 底板含水层或地表水之间的通道。可能会引起涌水 或造成淹井事故。如东风煤矿因部分勘探钻孑 L 封孔 质量不好 ， 将煤层底板 强含水层奥 陶灰岩的水 引入矿坑 ， 使井下涌水量骤然增加。 上接第 4 9页 故障排除等。 2 控制系统简介 计算机技术和网络技术 的飞速发展 ， 为工业 自 动化开辟 了广阔的发展空间， 本控制 系统采用模块 化设计 ， 结构紧凑 ， 采用柜 内集 中安装 ， 各功能模块 之间通过并行背板总线相连 ， 将控制 系统分成独立 而又相互联系的子系统， 以适合 I ／ O分散安装的控 制程序。 C P U均采用 I E C 1 1 3 13编程语言。它具有 以 下功能 ①完成各种工业控制 ， 建立和管理项 目； ② 对硬件和通讯作组态和参数赋值 ； ③管理符号及创 建程序 ， 向可编程序控制器下载程序 ， 上传数据； ④ 诊断设备故障； ⑤测试 自动控制系统 ； ⑥功能强大 的 软件处理指令 ； ⑦具有强大的网络功能。 轴角变送器采用 自整角机或旋转变压器作检测 元件 ， 运用最新检测技术 ， 将旋转物体转过的角度经 微处理器进行处理后换 算成角位移或直线位 移输 出。取消 了传统 的 S D变换 ， 提高了转换精度。该模 块同传感器组合相当于 8～l 6位 的绝对编码器测量 精度 ， 其性价比远高于编码器测量方式 ， 是工业现场 最为理想的角位测量模块。 高精度绝对编码器选用 E 6 C 2一A， 其精度能达 到 1 0 2 4或更高 ， 耐冲击性能达到 1 0 0 0 M ／ S 2 ， 具有极 高的耐用性 ， 且采用密封轴承 ， 达到 I P 6 4防护标准 ， 可以在恶劣的环境下使用。运用软件编程， 实现提 升机的位置和速度 、 方 向监测 ， ， 实现提升机的限位 保护、 加速度保护 、 位置检测等 ， 及时发 出预报警 信 号 。 3 系统 的主要性能指标 1 系统的可用性。系统的设计充分考虑了在 5 2 2 采矿 活动造成 的断裂 。根据对岩层移动 规律的研究 ， 当煤层开采后 ， 顶板岩石的平衡状态遭 到破坏而垮落 ， 形成崩落带 其垮落高度取决于顶板 岩石的碎胀系数及煤层倾角和采厚 。由于矿山压力 或地下的静压力 ， 或两者联合作用等的结果， 也可促 使坑道底板形成裂隙， 这种裂隙可沟通底板下部含 水层 、 含水断层带及溶洞水 ， 使矿井涌水量增加或造 成突水事故 [ 责任编辑 王玉梅] 整个工程环境 中的不同因素 ， 以保证在现场安装调 试后立即适用并进入稳定可靠运行。 2 系统的可维护性。系统的硬件 、 软件设备 便于维护 ， 各部件都具有 自检和联机诊 断校验 的能 力。软件有备份， 便于工程师维护 ， 应用程序易于扩 充 ， 便于用户 自行编制的程序加入系统 中运行。 3 系统的可靠性 。系统在工程现场运行具有 很 高 的 可 靠 性 ， 其 平 均 无 故 障 时 间 MT B F≥ 3 0 0 0 0 h 。除了符合要求 的保护和闭锁功能外 ， 还增 加了软件 的保护功能。 4 系统的容错 能力。软 、 硬件设备具有 良好 的容错能力 ， 当各软 、 硬件功能与数据采集处理系统 的通讯出错 ， 以及 当司机或运行人员在操作过程 中 发生一般性错误时 ， 均不影响系统的正 常运行。对 意外情况引起的故障， 系统具备恢复能力。 5 系统 的安全性 。正 常情况下， 硬件和软件 设备的运行均不会危及现场其他设备的安全稳定运 行和工作人员的安全。 6 系统的抗电磁干扰能力。系统具有足够的 抗 电磁干扰能力 ， 加入软件 滤波， 符合 I E C标准 ， 确 保在各种环境 中的稳定运行。 4 结语 该控制系统 于 2 0 0 4年年底 正式投入 运行 。通 过运行发现该控制 系统具有 运算速度快 、 控制精度 高 、 误差小 、 稳定性好 、 功耗低 、 系统功能易于调整、 参数设置简单等优点。 [ 责任编辑 王玉梅]