通用行程速度控制器的研制.pdf

9 4 东 瞧晨 钟技 2 0 0 2 年 增 刊 通 用行程 速 度控 制器 的研 制 兖矿 集团公 司机 厂徐 晓宇 摘 要 该文介绍了采用两台可编程序控制器 P L C 为核心的新型行程速度控制器的主要性能指标、 构成情况、 简要工作原 理 、 控 制程序及抗 干扰性 能和通 用性能及其 适用 范围， 关键词 传动控制 行程速度控制器 可编程序控制器 1 概 况 为确保传动控制系统安全、 可靠运行， 大多采用机械式 行程控制装置 ， 由于其结构落后、 安装调试困难 、 维护量大 、 适应能力和控制精度差、 保护功能不完善等原因， 已远不能 满足实际需要。采用计算机控制技术来实现行程速度控制 ， 替代现在普遍使用技术落后的机械式控制已成为趋势。 2 控制 器主要性能指标 1 使用 范围 最大速度 V ～ 2 0 m ／ s 最大行 程 1 0 0 m 2 使用环境条件 海拔高度 1 0 0 m 环境 温度 0 4 0 相对湿 度 8 5 ％ 3 供电电源 三 相交 流电 ， 5 0 H z ， 相 电压 2 2 0 V ， 允许电压 波动 2 0 ％。 4 输入信号 2 4 V脉冲信号、 0 1 0 V模拟量信号， 无电位接点信号。 5 输出信号 0 一1 0 V 或42 0 m A 速度给定模拟量输出信号． 开关 量输出， 继电器无电位接点信号， 接点容量 1 0 A 。 6 精度 行 程测量精 度 0 ． 0 1 m； 速度测量精 度 0 ． 1 m ／ s ； 速度给定精 度 0 ． 1 m ／ s ； 7 主要 功能 ①行程 、 速度检测 和显示 ； ②以行程为变量按 s形曲线的速度给定 ； ③控制 接点 如加 、 减速点 输 出 ； ④安全保 护包括行程超限 、 错 向 、 超速 等保护 ； ⑤对控制器 本身 的监视 保 护 ， 其 内 容包括 校 正失 效 、 校 正超差 、 校正开关故障 、 轴编码器故障、 控制器电源故障、 行 程显示故障等。 3 控制器装置构成及双可编程序控制器的应用 行程速度控制器组成有 电源 、 计算机 、 信号输入、 信号 表 1 地 下气化运行数值 表 地下煤 气 组分 ％ 产气量 时 间 热 值 k c a l， H 2 C 0 C HI C O 2 N 2 T T l3 ／ h 2 ∞1年 2 0 0 0 4 0～4 5 l 2一l 5 78 2 02 4 1 2 1 5 5 0 06 0 0 5． 9 月份 2 枷 5 0 ～5 5 8 一l 2 9一l 1 l 8 2 l 8 ～l 1 2 0 0 1钲 2 0 0 0 3 74 0 l O～l 2 8 ～l 0 2 6～3 2 1 0一l 5 0 03 0 0 l O～l 2月份 2 枷 4 34 8 7．9 l 1 ～l 2 2 8～3 2 25 2 0 0 2证 2 0 0 0 2 6～2 9 l一3 l 41 6 3 03 5 2 0～2 5 l 0 02 0 0 1 ．2 月份 2 4 0 0 3 0 3 3 l 一 2 l 8 一l 9 3 2 ～3 6 l 8 2 4 一 现象的原因是 气化炉运行的初始阶段 ， 煤炭耗量较少， 产 生的灰渣也少， 只有少量灰渣附着在煤巷底部。制气时 ， 气 化剂和煤层有足够的接触面积， 从而保证了气化反应的正常 运行 ， 所以煤气组分中 和 C O含量较高 ， 产气量也比较大 ， 随着气化反应的不断进行， 产生的灰渣也逐渐增多， 灰渣的 堆积使气化面变小， 这时气化反应就会受到一定影响而不能 充分进行， H 2和 C O含量也随之降低， 产气量下降。当灰渣 堆积到与顶板相接 时， 气化剂要透过灰渣层才能与煤层接 触， 气化条件明显恶化 ． 煤气组分中 H 2和 C O含量显著降低， 特别是 C O的含量， 这是 由于 C O在越来越大的气化炉空间 中被水蒸汽转化为 H 2 C OH 2 OH 2 C ． 这时由于气化 面积变小， 所以需要的气化剂量也减少 ， 产气量便明显降低， 而 C I { 4的析出量则不会受到影响， 这时煤层中的 C i t , 仍然可 以从裂隙中充分释放出来， 所以煤气组分中 C I { 4含量明显提 高 4 提高气化效率 在气化炉的运行中， 要根据气化通道的变化规律认真制 定操作参数， 使气化炉保持正常运转 ， 并想办法改善炉内的 气化条件 ， 如可在鼓大风将炉温提高以后， 立即通 人大量水 蒸汽， 使炉内温度急剧下降， 这样可使灰渣产生大面积的裂 隙， 并有可能使个别灰渣破碎 ， 从而提高气化效率， 这要在今 后的气化炉操作中进一步验证。同时在今后新建气化炉时， 可将气化道底部做成斜面， 这样可在气化炉运行的初始阶段 使熔融的灰渣滑落到底板下方， 减少灰渣对气化面的影响。 维普资讯 2 0 0 2 年 增刊 参堪晨 愀 9 5 输出、 显示以及外围传感器 、 接 口等。 为了避免由于控制器故障危 及整个传动系统的安全可 靠性， 在行程速度控制器中采用了两台可编程控制器 如图 1 。P I完成控制器装置对行程、 速度的控制功 能； P CⅡ完 成对 P c I机运行监视， 防止因 P c I机故障引起运行安全事 故， 还完成各项后备监视保护功能。 图 1 双 P C的应用原理框 图 4 控 制器装置 工作原 理说 明 1 控制器对安装在电机轴端的轴编码器进行采样计 数， 再经过 同步开关 的同 步置 数校 正 和脉 冲数 量 化处理 即 乘以脉冲当量 ， 检测计算行程 S 和提升运行速度 V 。 2 对测速发 电机的信号进行衰减， 通过 MD转换求得 提升速度 V 然后将 V 和 V 求其最大作为提升运行实际速 度值 V 。 3 将检测 出的行 程 S ， 提 升速度 V 通过显示接 口显示。 4 以行程 S为基础 ， 控制 器根据 控制指 令 、 所选 的参 数 及停车位置， 确定速度给定 曲线的有关参数 包括运行最大 行程 、 最大速度， 速度给定 曲线的方式等 。 5 在开车后 ， 依据行程 S和所确定的有关参数， 计算出 速度给定值 V ； 根据预设定的加减速点与提升行程 S比较， 输 出 自动加减速 接点 。 6 控制 器根据 行 程 S 、 速度 v 、 速 度给 定 v ， 按照 有 关 保护设定作与行程和速度有关的保护和后备保护。 7 控制器根据 自身的工作状态， 作 自身的检测和保护， 两台 P c机进行相互 监视 。 5 控制器装置的抗干扰措施 1 供电电源均为高质量的隔离变压器和滤波器 2 输入的开关 量信号采用专门的光电耦合器隔离去 耦。 3 输入的轴编码器信号和模拟量信号采用屏蔽电缆。 4 输出的开关量信号采用中间继电器输出， 中间继电 器采用直流继 电器 ， 线圈并联续流二极管。 5 输出的模拟量信号用屏蔽电缆。 6 装置中合理 ， 合理布线及器件， 减小干扰耦合 6 控制器 装置应 用 图 2 控制器装 置原理 示意图 6 ． 1 硬 件方面 1 采用小型柜体， 体积小， 重量轻， 方便运输 、 安装。 2 按照功能划分 ， 采用分块化结构， 结构紧凑 ， 功能清 晰。控制器的电源、 P I E、 信号输 入、 信号输出 、 显示相对独 立 ， 方 便调整 。 3 在 P L C开关量输入输 出配置、 模拟量输 入、 输 出配 置 、 输入信号处理配置、 输出信号继电器装置、 控制器装置的 输入输出接线端子配置时给予最大满足， 并 留有一定 的余 量 。 6 ． 2 软 件方面 1 编程时充分利用硬件上配置的 I ／ O， 周密细致考虑各 工况要求 ， 在具体应用时， 根据具体工况要求， 采用转换开关 选通执行不同的程序段。 2 与行程 、 速度控制和保护有关的参数 例如最大行程 五档速度 ， 两档加速度， 爬行距离， 各校正点， 各控制点等等 以数据表的形式编入程序， 而在程序中大多采用参数变量形 式进行操作。运行程序时 ， 首先查数据表给这些参数变量赋 值 ， 然后进行各种命令操作。 3 在程序中具有丰富的功能成熟 、 可靠的子程序 ， 如有 特殊的要求 ， 可方便地来构成特殊功能的程序。 7 结论 1 采用成熟的可编程序控制器控制技术来实现行程、 速度控制和保护功能， 其功能完善， 能够满足不同传动系统 工况要求 ， 实现对传动控制对象的行程、 速度控制和保护。 2 采用双可编程序控制器， 不但确保了装置本 身的可 靠性 ， 还提高了传动控制系统运行的安全可靠性。 3 采用了有效的综合抗干扰措施， 有效解决了控制器 装 置的抗 干扰问题 。 4 本控制器装置综合考虑各种不同工况要求， 使硬件 和软件方面 ， 适应不同传动系统运行现场的需要， 通用性能 好， 推广使用前景大。 作者 简介徐晓 宇女 ， 兖矿集 团公司机厂助 理工程 师。 维普资讯