礦井提升機(jī)直流調(diào)速拖動(dòng)

栗宏沫

[摘 要]本論文以該煤礦主井提升機(jī)改造項(xiàng)目為基礎(chǔ)，對礦井提升機(jī)拖動(dòng)及電控系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)提出了詳盡的需求分析，在基于/上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控+下位多PLC控制+微處理器多數(shù)字調(diào)節(jié)+可控硅變流+拖動(dòng)電機(jī)0的模式下，通過對現(xiàn)有礦井直流提升機(jī)控制系統(tǒng)！主井裝卸載系統(tǒng)和提升信號系統(tǒng)的自動(dòng)化改造，用PLC控制取代人工操車，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的各種安全保護(hù)。

[關(guān)鍵詞]礦井提升機(jī)，直流調(diào)速，可編程邏輯控制器

中圖分類號：TD633 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-914X（2016）09-0172-01

引言

本文論述的主井提升機(jī)全自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了礦井提升機(jī)數(shù)字化調(diào)速，自動(dòng)化控制和人機(jī)界面的管理，提高了主井的提升能力和生產(chǎn)效率，降低了能耗，維護(hù)工作量，故障率和相關(guān)費(fèi)用，促進(jìn)了礦山企業(yè)的科技進(jìn)步和生產(chǎn)力的發(fā)展，為礦山企業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)增添了新的內(nèi)容，為礦山企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了有力保證。

1 主提升機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)組成

主井提升機(jī)主要承擔(dān)煤礦原煤的提升任務(wù)，它應(yīng)能按照預(yù)定的力圖和速度圖，在四象限實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)，等速運(yùn)行，減速運(yùn)行，爬行和停車，而且在運(yùn)行過程中要有極高的可靠性”根據(jù)主提升機(jī)上述工況要求設(shè)計(jì)了望峰崗礦新主井主提升機(jī)系統(tǒng)，提升機(jī)的整體拖動(dòng)控制系統(tǒng)如圖1所示。

2 主提升機(jī)全自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

主井提升機(jī)自動(dòng)化的設(shè)計(jì)，主要需要利用可靠的外圍傳感設(shè)備，配合邏輯嚴(yán)密的pLC邏輯控制，將人工操作提升機(jī)改為依提升速度圖，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制提升機(jī)的啟動(dòng)，加減速和停車，達(dá)到自動(dòng)開車，自動(dòng)加減速，自動(dòng)停車，故障記憶及自動(dòng)設(shè)置等功能“由于位勢能負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量變化的復(fù)雜性和數(shù)字調(diào)節(jié)的局限性及安全考慮等因素，自動(dòng)化提升主要研究的是全載狀況下，而沒有對檢修查驗(yàn)狀態(tài)下（速度小于ZM/S）進(jìn)行技術(shù)研究”主控制系統(tǒng)選用由西門子57一300系列可編程序控制器（PLC）作為控制單元“自1969年美國研制出世界上第一臺(tái)PLC以來，PLC己得到迅速發(fā)展，在工業(yè)控制頒域中占主導(dǎo)地位”目前PLC己經(jīng)成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，是自動(dòng)化領(lǐng)域的三大技術(shù)支柱之一”。

2.1模塊診斷功能

S7一300的點(diǎn)信號模塊具有對信號進(jìn)行監(jiān)視（診斷）和過程中斷的響應(yīng)功能“通過診斷可以確定數(shù)字量模塊獲取的信號是否正確，或模擬量模塊的處理是否正確”數(shù)字量輸入/輸出模塊可以診斷出以下故障：無編碼器電源，無外部輔助電壓，無內(nèi)部輔助電壓，熔斷器熔斷！看門狗故障，EPROM故障，RAM故障！過程報(bào)警丟失等“模擬量輸入模塊可以診斷出無外部電壓！共模故障！組態(tài)/參數(shù)錯(cuò)誤！斷線！測量范圍上溢出或下溢出等故障”模擬量輸出模塊可以診斷出無外部電壓！組態(tài)/參數(shù)錯(cuò)誤！斷線和對地短路等故障”。

2.2過程中斷

通過過程中斷，可以對過程信號進(jìn)行監(jiān)視和響應(yīng)“根據(jù)設(shè)置的參數(shù)，可以選擇數(shù)字量輸入模塊的每個(gè)通道組是否在信號的上升沿，下降沿產(chǎn)生過程中斷，或在兩個(gè)邊沿都產(chǎn)生過程中斷”信號模塊可以對每個(gè)通道的一個(gè)中斷進(jìn)行暫存“模擬量輸入模塊通過上限值和下限值定義一個(gè)工作范圍，模塊將測量值與上，下限值進(jìn)行比較”如果超限，則執(zhí)行過程中斷“執(zhí)行過程中斷時(shí)，CPU暫停執(zhí)行用戶程序，或暫停執(zhí)行低優(yōu)先級的中斷程序，來處理相應(yīng)的中斷功能。

3、行程pLC硬件構(gòu)成及雙pLC比提升行程控制

提升行程控制器由PLC兩個(gè)軸編碼器和井筒開關(guān)等組成“其中一個(gè)軸編碼器裝在提升機(jī)的驅(qū)動(dòng)輪上，另一個(gè)裝在提升機(jī)的導(dǎo)向輪上；行程控制器所用井筒開關(guān)裝在井筒中齊平位置（即井口停車位），同步位置（距齊平位10米左右）和限速位（距齊平位30米左右）三個(gè)地方。

兩臺(tái)軸編碼器將提升機(jī)鋼繩在線速度和行程位置轉(zhuǎn)換成脈沖信號分別送入PLC中，PLC將部分操作信號，保護(hù)信號以及設(shè)定的一些行程參數(shù)與軸編碼器信號結(jié)合起來進(jìn)行邏輯運(yùn)算處理，自動(dòng)產(chǎn)生提升機(jī)所需的速度給定信號（即運(yùn)行曲線），為了盡量減少起動(dòng)，制動(dòng)過程中的機(jī)械沖擊，提高提升機(jī)控制精度，速度給定信號的加速！減速段為/S0型曲線，減速段行程通過PLC實(shí)際運(yùn)算來調(diào)節(jié)減速度以保證其為一固定值，從而保證了停車點(diǎn)不變和停車點(diǎn)的精度"數(shù)字行程監(jiān)控器的誤差不大于2CM。

3.1雙線制提升機(jī)安全保護(hù)回路

提升機(jī)由機(jī)械！液壓和電氣三部分構(gòu)成，系統(tǒng)復(fù)雜“為保證提升機(jī)系統(tǒng)的安全可靠，必須采用雙線制，即PLC安全回路和繼電器安全回路相結(jié)合，來自提升機(jī)各部分的保護(hù)信號分為立即施閘！井口施閘，電氣制動(dòng)和報(bào)警4類”其中井口施閘！電氣制動(dòng)和報(bào)警類事故信號直接引入到PLC中，PLC將其處理后送監(jiān)視器顯示故障類型并控制聲光報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警并施閘，而立即施閘類事故信號除引入到PLC中處理，顯示！報(bào)警外，還直接引入到安全直動(dòng)回路，動(dòng)作施閘系統(tǒng)施閘“系統(tǒng)的安全回路有兩套，一套由PLC構(gòu)成，另一套為繼電器直動(dòng)回路”。

3.2行程精度校正系統(tǒng)設(shè)計(jì)

礦井提升機(jī)的控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種位置控制系統(tǒng)，特別是在減速，爬行和停車階段，每一個(gè)位置都決定了提升機(jī)的運(yùn)行速度，當(dāng)?shù)竭_(dá)停車點(diǎn)，發(fā)出停車施閘信號，這對自動(dòng)化提升是至為關(guān)鍵的，因此，脈沖值"需根據(jù)實(shí)際行程值的判斷，必須獲得高精度的行程計(jì)數(shù)。

4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的硬件設(shè)計(jì)

5 總結(jié)

礦井提升機(jī)全自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)，給礦井提升機(jī)的技術(shù)進(jìn)步帶來無限的生機(jī)，使得礦井提升系統(tǒng)向著多功能化！數(shù)字化！網(wǎng)絡(luò)化和機(jī)電一體化的方向發(fā)展，極大的提高了系統(tǒng)的安全可靠性！運(yùn)行效率以及控制的精確性，實(shí)現(xiàn)了無人值守"它的實(shí)現(xiàn)與當(dāng)今世界對傳統(tǒng)機(jī)械進(jìn)行數(shù)字化！自動(dòng)化！網(wǎng)絡(luò)化改造的潮流和時(shí)代的脈搏是相吻合的，對發(fā)展電力拖動(dòng)學(xué)科與技術(shù)！推動(dòng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在礦山的應(yīng)用產(chǎn)生了一定的影響，為礦山企業(yè)走新型工業(yè)化道路提供了借鑒之路，開創(chuàng)了我國礦井提升新局面，值得進(jìn)一步推廣應(yīng)用”。