論雙PLC電控系統(tǒng)在液壓驅(qū)動無極繩連續(xù)牽引車中的應(yīng)用

肖公平，劉 丹，郭建湘

(湘潭市恒欣實(shí)業(yè)有限公司， 湖南 韶山市 411300)

0 引 言

煤礦輔助運(yùn)輸是整個煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。目前，國內(nèi)大多數(shù)煤礦的輔助運(yùn)輸設(shè)備以小絞車、小蓄電池機(jī)車等為主，輔助運(yùn)輸系統(tǒng)采用多段分散的傳統(tǒng)運(yùn)輸方式，不能實(shí)現(xiàn)從地面或井底車場到采區(qū)工作面端頭的直達(dá)運(yùn)輸。無極繩牽引絞車是煤礦和金屬礦山井下巷道以鋼絲繩牽引的普通軌道運(yùn)輸設(shè)備，適用于長距離、大傾角、多變坡、大噸位工況條件下的工作面順槽、采區(qū)上(下)山和集中軌道巷材料、設(shè)備等系統(tǒng)行駛線路內(nèi)的不經(jīng)轉(zhuǎn)載的直達(dá)運(yùn)輸，是替代傳統(tǒng)小絞車接力、對拉運(yùn)輸方式，實(shí)現(xiàn)重輕型液壓整體支架和礦井各種運(yùn)輸?shù)囊环N比較理想的運(yùn)輸設(shè)備，也可用于金屬礦井下巷道和地面坡度不大且起伏變化小的軌道運(yùn)輸。

隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)要求的日益加強(qiáng)以及各煤炭企業(yè)對高效輔助運(yùn)輸?shù)闹匾?，許多煤炭企業(yè)加大了對礦用無極繩連續(xù)牽引車的應(yīng)用，并對其電控系統(tǒng)提出更高的安全控制要求。液壓驅(qū)動無極繩連續(xù)牽引車的雙PLC電控系統(tǒng)，是國內(nèi)目前較為領(lǐng)先行業(yè)的技術(shù)，它可實(shí)現(xiàn)對無極繩連續(xù)牽引車的無極調(diào)速以及對各種運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)測、控制與保護(hù)，同時PLC自動化控制系統(tǒng)有利于提高生產(chǎn)力，減輕人的勞動強(qiáng)度、提高系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性。

1 電控系統(tǒng)的組成及功能

1.1 電控系統(tǒng)的組成

電控系統(tǒng)主要由PLC控制箱、操作臺、信號箱、跑偏傳感器、聲光報(bào)警器、電源箱、溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、壓力傳感器和漏泄通訊系統(tǒng)組成，其中PLC控制箱采用雙PLC控制，實(shí)現(xiàn)一用一備的功能，操作臺采用液晶顯示屏實(shí)時顯示設(shè)備，具體結(jié)構(gòu)方框圖見圖1。

1.2 電控系統(tǒng)主要組成設(shè)備

本系統(tǒng)以提高無極繩連續(xù)牽引車的安全、可靠運(yùn)行為目的， 主要功能有：數(shù)據(jù)采集功能，顯示功能，語音報(bào)警功能，故障保護(hù)停車功能，全巷道打點(diǎn)、通話功能以及巷道沿線緊急停車功能。

(1) PLC控制箱的作用是接收信號(CAN、模擬量、脈沖、開關(guān)量信號),控制液壓站油泵電機(jī)、風(fēng)冷電機(jī)的啟動與停止，同時控制上提、下放、低速制動、高速制動、油缸張緊、油缸松開、減速電磁閥的吸合與斷開。

(2) 操作臺的作用是監(jiān)控、通話、報(bào)警及進(jìn)行無極繩連續(xù)牽引車運(yùn)行速度和深度指示。面板上的控制按鈕(或旋鈕)的信號通過開關(guān)量模塊轉(zhuǎn)換成CAN信號傳送給PLC控制箱，進(jìn)行控制操作，同時通過觸摸屏接收PLC傳送的RS422信號，進(jìn)行無極繩連續(xù)牽引車實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)的顯示。通過音頻總線，操作臺能與無極繩連續(xù)牽引車沿線信號控制箱進(jìn)行通話，在有安全保護(hù)發(fā)生時，能及時發(fā)出報(bào)警聲來提醒操作人員注意。

(3) 信號控制箱的作用是控制及采集保護(hù)信號。操作面板上的 “停止”、“通話”兩個基本控制信號與保護(hù)信號(采集跑偏傳感器的通斷信號)由開關(guān)量模塊轉(zhuǎn)換為CAN信號傳送給PLC控制箱進(jìn)行設(shè)備控制。

(4) 漏泄通訊系統(tǒng)的作用是將接收的手持機(jī)沿線急停保護(hù)信號傳送給PLC控制箱，從而控制無極繩連續(xù)牽引車的停機(jī)。

圖1電控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

(5) 溫度傳感器實(shí)時檢測減速機(jī)的油溫，當(dāng)油溫高于設(shè)定值時系統(tǒng)語音報(bào)警,減速機(jī)保護(hù)停機(jī)。

(6) 跑偏傳感器實(shí)時檢測無極繩連續(xù)牽引車的過卷信號，當(dāng)跑偏傳感器動作時系統(tǒng)語音報(bào)警“上過卷保護(hù)”或“下過卷保護(hù)”而實(shí)現(xiàn)保護(hù)停機(jī)。

2 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件控制結(jié)構(gòu)

雙PLC的液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)的控制部分硬件主要由雙PLC(三菱FX3U)、兩個隔離輸入模塊、觸摸屏、CAN控制總線等組成，兩個PLC互相獨(dú)立，互為備份，正常工作時，以其中一個PLC為主控單元，備用PLC的外部信號采集回路與控制回路和主PLC一致，并仍然采集輸入信息，但關(guān)閉其輸出信號，兩個PLC對各自采集的傳感器信號進(jìn)行處理， 但只有主PLC將處理完的結(jié)果通過RS422信號傳送給觸摸屏進(jìn)行顯示，從而確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當(dāng)其中一個PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，可以迅速切換至備用PLC進(jìn)行控制，從而提高了無極繩連續(xù)牽引車的安全運(yùn)行級別，雙PLC控制結(jié)構(gòu)圖見圖2。

2.2 系統(tǒng)安全控制回路

系統(tǒng)將安全回路設(shè)計(jì)成雙安全控制回路，即系統(tǒng)的安全回路有兩套，一套是由雙PLC程序構(gòu)成的“軟”安全回路，另一套為繼電器控制構(gòu)成的“硬”安全回路?！败洝卑踩芈酚沙绦蚩刂疲?dāng)PLC通過CAN控制總線檢測到過卷保護(hù)、欠速保護(hù)、過速保護(hù)、減速機(jī)溫度過高保護(hù)等信號時，發(fā)出停車指令，從而控制系統(tǒng)安全停車；“硬”安全回路由信號控制箱的繼電器控制，當(dāng)系統(tǒng)檢測到CAN控制總線失效時，繼電器輸出常閉信號，斷開電機(jī)主回路的控制信號，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全停車。

圖2 雙PLC控制結(jié)構(gòu)

2.3 觸摸屏程序設(shè)計(jì)

觸摸屏在電控系統(tǒng)不僅能實(shí)時監(jiān)控?zé)o極繩連續(xù)牽引車的運(yùn)行狀態(tài)，顯示各種設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)、安全保護(hù)信息，而且能對兩個PLC的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行同步更新，通過觸摸屏修改一個PLC的內(nèi)部參數(shù)，另一個PLC的內(nèi)部參數(shù)也同時得到更新。兩個PLC傳送的信息在觸摸屏的不同界面進(jìn)行顯示，主要有運(yùn)行界面、參數(shù)設(shè)置界面、報(bào)警信息顯示界面、參數(shù)顯示界面，其中運(yùn)行界面上顯示設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括無極繩連續(xù)牽引車的運(yùn)行速度、運(yùn)行深度，運(yùn)行狀態(tài)等；而通過參數(shù)設(shè)置界面可以修改設(shè)備運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)，譬如運(yùn)行的設(shè)定速度、設(shè)備運(yùn)行的當(dāng)前時間等；報(bào)警信息顯示界面能實(shí)時顯示相應(yīng)故障報(bào)警的信息，包括故障動作時間、復(fù)位時間以及故障類型；參數(shù)顯示界面能實(shí)時顯示運(yùn)行設(shè)備當(dāng)前的設(shè)定值，譬如減速機(jī)油溫的上限保護(hù)值、制動壓力的下限保護(hù)值等。

3 結(jié) 論

采用雙PLC控制的液壓驅(qū)動無極繩連續(xù)牽引車，因其控制精度高、操作簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、實(shí)時性強(qiáng)、且故障率低、性價比高等特點(diǎn)，現(xiàn)在許多大型煤礦集團(tuán)已訂貨采購。

總之，基于雙PLC控制的液壓驅(qū)動無極繩連續(xù)牽引車電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，使無極繩連續(xù)牽引車工作效率和自動化程度得到很大提高，為現(xiàn)有無極繩連續(xù)牽引車的控制與保護(hù)提供了更高的保障，在煤礦無極繩連續(xù)牽引車控制系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用前景。

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