PLC在操車系統(tǒng)后備保護(hù)中的應(yīng)用

董 軍，曹 莊，郭金陵

(兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦，山東 兗州 272102）

兗礦集團(tuán)興隆莊煤礦副井提升系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著礦井的人員、物料及矸石上下井的提升工作。由于副井口設(shè)備的運(yùn)行狀況復(fù)雜，所以對(duì)操車設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。原操車系統(tǒng)2006年安裝，曾出現(xiàn)一次操車系統(tǒng)推車機(jī)因電磁閥誤動(dòng)作，導(dǎo)致推車機(jī)在非正常工作狀態(tài)下動(dòng)作，對(duì)升降人員及設(shè)備構(gòu)成重大安全隱患。為此，決定對(duì)其PLC控制程序進(jìn)行保護(hù)優(yōu)化，為副井的安全提升消除隱患。

一、原因分析

副井操車系統(tǒng)推車機(jī)為TB6型銷齒推車機(jī)，其程序控制模塊為SIMATIC S7-300，CPU315-2DP，可實(shí)現(xiàn)調(diào)車、推車，并且推車機(jī)小車可以進(jìn)入罐籠推車，操車系統(tǒng)設(shè)備布置示意圖見圖1。

圖1

由于推車機(jī)的活動(dòng)范圍廣、推力大，再加上井口工況復(fù)雜，所以保證推車機(jī)安全運(yùn)行、可靠控制非常必要。曾出現(xiàn)因液壓站推車機(jī)電磁閥未回零位，罐籠在到達(dá)上井口水平正常停車后在搖臺(tái)動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生壓力，導(dǎo)致推車機(jī)向前誤動(dòng)作，而此時(shí)罐籠里面有人員，如果推車機(jī)進(jìn)入罐籠，后果嚴(yán)重。為杜絕此類事故，分析其主要原因?yàn)椋海?）液壓站推車機(jī)電磁閥未回零位，液壓系統(tǒng)一旦有壓力就會(huì)造成推車機(jī)動(dòng)作。（2）輸出模塊D0接點(diǎn)損壞，造成推車機(jī)電磁閥吸合。（3）其他線路故障，造成推車機(jī)電磁閥吸合。研究決定從電氣上采取措施使推車機(jī)誤動(dòng)作時(shí)能夠立即自動(dòng)關(guān)停液壓站油泵，避免發(fā)生事故。

二、改造前的情況(見圖2)

圖2

1.推車機(jī)前進(jìn)：罐籠到達(dá)水平位置，有了罐籠到位信號(hào)，信號(hào)工發(fā)出絞車停點(diǎn)信號(hào)，進(jìn)出側(cè)搖臺(tái)落下，并且有了搖臺(tái)落到位信號(hào)，安全門才能打開，有安全門開到位信號(hào)，前阻打開或后阻打開（前阻和后阻相互閉鎖），且有到位信號(hào)，并且推車機(jī)前限位開關(guān)沒有觸發(fā)，轉(zhuǎn)動(dòng)操作臺(tái)面板上的推車旋轉(zhuǎn)開關(guān)，推車機(jī)前進(jìn)開關(guān)I1.7閉合，Q1.7吸合，推車機(jī)前進(jìn)繼電器閉合，帶動(dòng)液壓站推車機(jī)前進(jìn)電磁閥吸合，使推車機(jī)液壓馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而使推車機(jī)前進(jìn)，到了前限位開關(guān)位置后推車機(jī)停止運(yùn)行。

2.推車機(jī)后退：有了罐籠到位信號(hào)、停點(diǎn)信號(hào)，推車機(jī)前進(jìn)沒有動(dòng)作，推車機(jī)后退限位開關(guān)沒有觸發(fā)，轉(zhuǎn)動(dòng)操作臺(tái)上的推車機(jī)旋轉(zhuǎn)開關(guān)，推車機(jī)后退開關(guān)I1.5閉合，Q1.6閉合，推車機(jī)后退繼電器閉合，帶動(dòng)液壓站推車機(jī)后退電磁閥吸合，使推車機(jī)馬達(dá)向后運(yùn)轉(zhuǎn)，推車機(jī)向后運(yùn)行，到達(dá)后限位開關(guān)位置推車機(jī)停止運(yùn)行。

3.控制過程存在的缺陷：在推車機(jī)的全部電氣控制過程中，其終端只到PLC的輸出繼電器，對(duì)推車機(jī)實(shí)際位置只有前后限位控制，而對(duì)系統(tǒng)壓力情況沒有反饋辨別功能，所以此系統(tǒng)對(duì)推車誤動(dòng)作，不能起到保護(hù)作用。

三、改造方案

1.改造方案：因推車機(jī)每次操作完必須回到后限位，后限位開關(guān)控制點(diǎn)M5.0參與絞車閉鎖，否則絞車不能啟動(dòng)。利用原推車機(jī)的后限位開關(guān)為觸發(fā)信號(hào)，操作臺(tái)上的推車機(jī)前后開關(guān)斷開為條件，以液壓泵站啟動(dòng)操作開關(guān)為故障復(fù)位，用蜂鳴器報(bào)警引起操作工注意，并通知維修工處理故障。

2.程序控制原理：（以井上單罐推車機(jī)為例，見圖3）

圖3

（1）推車機(jī)在正常運(yùn)行狀態(tài)下，推車機(jī)前進(jìn)開關(guān)I1.7閉合，推車機(jī)后退時(shí)，推車機(jī)后退開關(guān)I1.5閉合。兩點(diǎn)取反使延時(shí)繼電器T100呈斷電狀態(tài)，切斷SR觸發(fā)器200.3的觸發(fā)回路，所以不管推車機(jī)的后到位開關(guān)如何動(dòng)作，SR觸發(fā)器200.3不會(huì)觸發(fā)，馬達(dá)錯(cuò)誤中間繼電器M200.2不會(huì)動(dòng)作，液壓站油泵不會(huì)停止。推車機(jī)在運(yùn)行中停止時(shí)，雖然推車機(jī)的操作開關(guān)都回位了，但是這時(shí)推車機(jī)早已脫離后到位開關(guān)，也就沒有負(fù)跳沿檢測輸出，所以馬達(dá)錯(cuò)誤M200.2不會(huì)動(dòng)作，液壓泵不會(huì)停止。綜上所述，推車機(jī)在正常操作狀態(tài)下不起作用。

（2）當(dāng)罐籠停在正常停車位置時(shí)，有了罐籠到位信號(hào)，液壓系統(tǒng)起壓，這時(shí)推車機(jī)是處在后限位開關(guān)位置，推車機(jī)操作旋轉(zhuǎn)開關(guān)處于零位，所以延時(shí)繼電器T100有電，T100閉合，為SR觸發(fā)器200.3作準(zhǔn)備。如果這時(shí)，因某種故障造成推車機(jī)動(dòng)作，推車機(jī)就會(huì)脫離后限位位置，后限位開關(guān)斷開，立即輸出一個(gè)負(fù)跳沿檢測信號(hào)I6.3去觸發(fā)SR觸發(fā)器M200.3，從而使馬達(dá)錯(cuò)誤中間繼電器M200.2吸合，斷開1#、2#液壓泵的運(yùn)行回路，液壓泵立即停止運(yùn)行，推車機(jī)停止動(dòng)作，從而達(dá)到避免推車機(jī)誤動(dòng)作。中間繼電器M200.2閉合的同時(shí)Q6.0吸合，蜂鳴器報(bào)警。故障排除后，液壓泵啟動(dòng)開關(guān)I0.2啟動(dòng)液壓泵的同時(shí)正跳沿脈沖經(jīng)M200.5給RS觸發(fā)器M200.3復(fù)位，解除馬達(dá)錯(cuò)誤故障。其中ST100的作用是：推車機(jī)到達(dá)后限位，由于機(jī)械慣性，在后限位處晃動(dòng)，后限位開關(guān)為磁觸點(diǎn)式，此時(shí)推車機(jī)操作手柄開關(guān)有時(shí)已斷開，易出現(xiàn)停泵故障，加一延時(shí)繼電器解決問題。

3.改造后的可靠性分析：此保護(hù)的關(guān)鍵部位是推車機(jī)必須停到后限位開關(guān)位置，后限位開關(guān)必須正常、可靠。因?yàn)楹笙尬婚_關(guān)參與了提升機(jī)的閉鎖，如不正常，提升機(jī)無法啟動(dòng)。經(jīng)調(diào)試運(yùn)行和模擬操作，此保護(hù)動(dòng)作靈敏可靠，安全系數(shù)高，達(dá)到了預(yù)想的效果。

四、結(jié)束語

興隆莊煤礦副井口操車系統(tǒng)推車機(jī)PLC控制程序后備保護(hù)自2007年3月份改造后效果明顯，設(shè)備故障率顯著降低，對(duì)于設(shè)備及人員的安全提供了可靠的保障。

[1]可編程序控制器原理、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.