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PLC在提升电控系统的应用福建省天湖山矿务局曲斗矿机电车间林双雄摘要矿井提升系统是矿井进行提煤、人员上下、材料运输的重要设备,其控制系统的性能和可靠性直接影响煤矿的安全生产和经济效益本文对PLC的进行了简介,并介绍了基于PLC的提升电控系统的组成及电路设计,同时对上姚矿使用该技术的经济效益和社会效益进行了分析关键词PLC,提升,电控系统引言矿井提升机是煤炭、冶金等深井矿山生产过程中非常重要的设备对矿井提升机的电气控制设备基本要求是:安全第
一、高度可靠、功能强大、使用方便目前,我国许多矿井的提升机都采用传统的TKD电气控制线路,这种方式采用大量的中间继电器和时间继电器,线路复杂;另外因矿井环境差,人员素质较低,导致故障率高,维修难度大,严重影响了安全生产上姚矿为技改矿井,为满足生产的需要,在上姚+680和+569分别安装一台JTP-
1.6绞车,在+680排砰井安装一台2JTP-
1.2绞车,用于提人、运煤、运料和排砰这三台绞车均采用了PLC控制、交流变频调速、逆变反馈、双机联动、自动上下行等多项先进控制技术,造型美观,操作简便,性能可靠自使用以来,已显示出了其卓越的产品性能
1.PLC简介PLC是可编程序逻辑控制器Programmable LogicController的英文简称,它是以继电器控制为基础,以微处理器为核心,综合了计算机技术、自动控制技术和现代通信技术,专门为工业应用环境而设计的功能强大的新型控制器PLC技术是工业自动化的重要手段,由它构成的控制系统逻辑控制由PLC通过软件编程实现,柔性强,控制功能多,控制线路大大简化;PLC的输入/输出回路均带有光电隔离等抗干扰和过载保护措施,程序运行为循环扫描工作方式,且有故障检测及诊断程序,可靠性极高;PLC控制系统结构为模块化结构,维护更换方便,并可显示故障类型对于一般提升机电控系统来说,采用一套中小容量的PLC即可满足要求,其价格也不高如果采用PLC技术对TKD-A电控系统进行改造,把原来由各种电器通过连线而实现的逻辑控制改由PLC通过软件编程实现,则控制线路将大大简化,设备体积、设备维修量将大大减小,抗干扰能力将大大增强,工作可靠性将大大提高,工艺改变时只需要改变控制程序即可如果采用PLC技术对TKD-A电控系统进行改造时能够保持原有的操作方式、按钮、开关、主令控制器作用不变,则用户使用起来将非常方便,不需要适应期同时可以利用PLC的高速计数功能、网络通信功能、故障检测及诊断功能、信号显示功能等来增加一些新的控制功能,安全性将大大提高,运行将更加平稳、准确,适合我国国情,完全能够满足矿山生产的苛刻要求,而且投资相对较少,性价比较高,具有很强的实用价值
2.基于PLC的电控系统组成11艺控制由于PLC编程方便、灵活和功能完善.将其于工艺流程控制时,并非仅将原继电器控制系统中的开关量简单地用PLC的逻辑关系替代,而是采用多重联锁和可靠的检验,构成功能完善的监视与控制系统,以保证提升工艺流程控制与联锁的高可靠性,且便于操作和进行故障诊断处理2行程控制提升机的行程控制,实质上是位置控制,保证提升容器在预定地点准确停车为了减少钢丝绳及设备的动态冲击,并考虑到副井提升时人的感受.一般采用加速度控制.工艺允许时,最好实现无爬行控制,以减少提升时间.提高生产效率目前.常用的方法是由PLC构成数字式行程给定装置,通过光一电增量式转角一脉冲变换器,经PLC采集、处理并计算出位移,输出速度给定信号3监视系统提升过程的监视最重要的是提升行程终端的监视,即减速段速和过卷监视,及等速段超速监视,实现方式多为PLC构成的电子式装置加井筒开关为保证提升机运行的高度安全性,监视系统一般具有如下特点:
①终端监视装置是独立于提升机速度控制系统之外的安全监视装置;
②PLC构成的电子式装置由两套相同的系统构成安全可靠的冗余系统;
③具有全行程速度连续监视、停车位置监视和运行方向监视等功能4安全回路在矿井提升机中,安全回路是最为得要的一般说来,提升机的故障处理方式有3种:
①故障信号预报,如润滑油压异常、主电动机轴承过热等;
②事故停车,即完成本次提升后闭锁,如开车过程中安全门打开、调零电机故障等;
③紧急停车,即立即进行电气和机械制动停车后系统闭锁,如两终端超速、运行错向等安全回路应具有完善的故障监视功能.使无论是提升机还是安全回路本身出现故障时,都能确保实施安全制动5制动系统制运系统除要保证可靠地实现工作制动外.还要完成对制动用液压站的控制及对制动系统中其它环节的监视6调速系统将PLC的开关量控制与模拟式调节系统结台在一起,实现对变流装置的所有开关电器的“分”、“合”控制,对模拟调建系统中各调节器的制制,对无环流可逆装置的逻辑转换控制以及调控制系统的多种自检功能、参数随机设定功能等7信号系统矿井提升机的信号系统大体上可分为信号输入、信号输出及保护系统3部分将去向信号、开车命令及提升类别信号送入PLC的输入端,经处理输出各种指令或保护信号
3.电控系统电路设计基于PLC技术的交流提升机电控系统控制电路组成结构如图1所示主要由以下5部分组成高压主电路包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源、主控PLC电路、提升行程检测与显示电路、提升速度检测与显示电路、提升信号电路,其中高压主电路部分仍采用原电路整个电路图如图1所示图1电控系统电路设计
4.基于PLC的电控系统特点1具有自动控制功能,能按事先输入的控制程序实现自动逻辑顺序控制,可靠性高,抗干扰能力较强,动作快速性好2PLC系统具有编辑灵活的特点,修改程序方便,便于系统变更、控制功能的增加与减少3PLC系统除完成以往继电器系统具有的功能外,还增加了一些特殊软件功能,如通过光电编码器来判断提升容器所处位置,确定软件减速点、停车点等另外,通过光电编码器和测速电机反馈信号进行比较后,PLC判断是否错向,还具有测速断线等功能4PLC系统具有编辑简单,使用方便,便于现场维护管理等特点
5.应用效果分析基于PLC的矿井提升电控系统在上姚矿投入使用以后,使矿井提升能力有了明显变化,与原有传统TKD系统相比较,取得了明显得经济效益和社会效益经济效益主要表现在1节约了电能:改造后,一次提升时间75秒,与原事物相比减少10秒测试核算,每提一钩少用电量
3.2kwho2节约材料配件费3可控硅20级编码启动技术应用,减少了启动时大电流冲击,延长了电机减速器、滚筒衬块、提升绳等设备寿命,年节支10万元4节约了事故处理人工费5降低了事故率,减少了事故影响时间6年节支创效100万元社会效益主要表现在提高了系统运行的可靠性,改善了提升机调速性能,减少了大电流冲击引起的机械冲击;高压开关、高压换向器真空化,杜绝了拉孤引发的短路事故;低频电源装置可靠运行,节约了大量电力电能;该系统性能好,运行稳定,事故率低,维修量小,操作简单,各种保护齐全,确保了矿井安全可靠提升,保证了矿井安全高效生产
6.结语将可编程序控制器引入矿井提升机的电控系统,已在国内许多矿山企业获得成功,实际应用时,考虑到提升机工作环境和工作性质的特殊性,应以稳定性和可靠性为主具体做法为:选择器件时,要注意PLC的抗干扰性;设计线路时,应设置冗余结构,采取多重保护措施等,确保矿井提升机安全可靠运行参考文献
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