1、K T S F系列礦井提升機和提升絞車P L C電控設(shè)備使用說明書 目錄1 概述 (11.1 用途及適用范圍 (11.2 技術(shù)參數(shù) (11.3 型號規(guī)格 (11.4 電控柜結(jié)構(gòu)及尺寸 (21.5 技術(shù)性能 (21.6 注意事項 (31.7 訂貨須知 (42 提升機電控系統(tǒng)構(gòu)成 (43 PLC操作主控系統(tǒng)原理及應(yīng)用 (53.1 PLC硬件組成 .(5 3.2 PLC軟件結(jié)構(gòu)及設(shè)計 .(53.3 系統(tǒng)操作程序說明. (64 監(jiān)控系統(tǒng)原理及應(yīng)用 (124.1 簡介. . (124.2 監(jiān)控系統(tǒng)配置與組成 (124.3 監(jiān)控軟件簡介 (124.4 主要監(jiān)控畫面介紹 (124.5 監(jiān)控系統(tǒng)的使用. .

2、(195 變頻調(diào)速系統(tǒng)原理及應(yīng)用 (125.1 簡介. . (125.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)配置 (125.3 變頻系統(tǒng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) (126 操作及控制原理說明 (196.1 開車前的準(zhǔn)備工作 (196.2 啟動加速等速運轉(zhuǎn)減速停車 (196.3 調(diào)繩方式. . (206.4 非常狀態(tài)開車 (217 現(xiàn)場設(shè)備搬運、安裝、接線與調(diào)試 (217.1 現(xiàn)場設(shè)備搬運、安裝 (217.2 現(xiàn)場接線 (227.3 現(xiàn)場調(diào)試 (228 故障分析 (239 產(chǎn)品的維護和保養(yǎng) (231 概述本提升機電氣控制系統(tǒng)設(shè)備符合下列文件的規(guī)定和基本要求:現(xiàn)行國家電工委員會及國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn);電氣設(shè)備遵守國際電工委員會IEC標(biāo)準(zhǔn);煤礦

3、安全規(guī)程(2007年版;礦山電力設(shè)計規(guī)范(GB50070-94;金屬非金屬地下礦山安全規(guī)程335kV交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GB3906-91;交流傳動礦井提升機電控設(shè)備技術(shù)條件(JB/T4263-86;煤礦用JTP型提升絞車安全檢驗規(guī)范(AQ1033-2007;煤礦用JK型單繩纏繞式礦井提升機安全檢驗規(guī)范(AQ1035-2007。1.1 用途及適用范圍KTSF型系列提升機電氣控制系統(tǒng)用于各種類型提升機的控制操作,適用于交流變頻電動機單繩纏繞式碼頭纜車提升機或單繩纏繞式礦井提升機和多繩摩擦式礦井提升機,可以與新安裝的提升機配套,也適合于對提升機老電控的技術(shù)改造。電控設(shè)備適用于以下適用場所:1、海

4、拔高度不超過2000米,如超過這個海拔高度,元器件在功率、容量方面應(yīng)按海拔高度的增加,適當(dāng)降容使用,并考慮一些元器件的安全爬電距離等安全參數(shù)。2、周圍環(huán)境溫度不高于40,不低于-20;3、相對濕度不超過85%;4、沒有導(dǎo)電塵埃及對金屬和絕緣有破壞作用的氣體;5、沒有劇烈振動和顛簸;6、沒有強磁場作用;7、不需防爆的場所;8、采取必要措施后能滿足適用的場所;9、特殊場所的應(yīng)用必須非標(biāo)訂貨,在技術(shù)協(xié)議中必須注明。1.2 技術(shù)參數(shù)1、提升主電機型式及調(diào)速方式:電機容量:單筒1000kW及以下;雙2×1000kW及以下電機電壓等級:高壓6kV ,10kV;低壓380V ,660V調(diào)速方式:變

5、頻調(diào)速主回路:高壓真空斷路器和真空接觸器、低壓空氣斷路器和真空接觸器或CJ40空氣接觸器2、適用范圍:碼頭纜車提升,礦用主井單水平、多水平提升和付井單水平、多水平提升等。 : : 10kV 6kV 0.6kV 提升機滾筒數(shù): D 單筒; S 雙筒 : PC PLC 控制串電阻調(diào)速; PB PLC 控制變頻調(diào)速 重慶四豐礦山建筑機器有限公司礦用電控設(shè)備 D 三相可控硅模塊整流動力制動 N 變頻能耗制動 H 變頻回饋制動 0.38kV 圖1 型號組成含義 KTSF 1.3 型號規(guī)格KTSF 型系列提升機電氣控制設(shè)備的型號規(guī)格組成及其各部分的含義見:(圖11.4 電控柜結(jié)構(gòu)及尺寸電控柜采用筐架式、型

6、材柜殼結(jié)構(gòu),其中高壓柜:高度為2200mm ;寬度為1200mm 、1000mm 兩種;深度為1200mm ;低壓柜:高度為2260mm ;寬度有1200mm 、1100mm 、1000mm 、800mm 四種;深度為650mm 。操縱臺:高度為1200mm 、寬度為12002500mm 、深度為 850mm 。柜內(nèi)配線采用線槽,板前走線,柜體上部裝有吊環(huán),下部有安裝孔。大玻璃門、噴塑面板。1.5 技術(shù)性能1、根據(jù)提升機工藝控制要求及信號系統(tǒng)發(fā)出的信號指示,控制提升機的啟動、運行、減速、停車等過程,運行平穩(wěn)可靠。2、實現(xiàn)提升機的半自動或手動運行,滿足提升機控制工藝要求及各種安全聯(lián)鎖保護要求。3

7、、實現(xiàn)提升機的行程監(jiān)視和位置閉環(huán)控制、具有完善的深度、速度顯示及控制功能。4、實現(xiàn)提升機高壓主回路控制器件真空化的要求,采用PLC 控制,硬件配置簡單,軟件編輯靈活,調(diào)試方便且維護量小。系統(tǒng)動靜態(tài)性能好,具有良好的閉環(huán)性能。5、設(shè)計更加合理,機電配合更加協(xié)調(diào),整機可靠性高。6、提高了礦井提升機運行的安全可靠性和控制技術(shù)水平,對降低設(shè)備故障率,提高生產(chǎn)效率,減輕操作人員的勞動強度發(fā)揮著重要作用。安全回路閉鎖了提升機的運行條件,只有當(dāng)外部設(shè)備運行正常,具備開車條件后,才允許提升機運轉(zhuǎn);安全回路閉鎖了提升機的全部故障保護信號,故障一旦發(fā)生,提升機立即進行緊急制動;對于提升系統(tǒng)出現(xiàn)的輕故障,允許完成本

8、次提升,待排除故障后,提升機方可繼續(xù)運行。聯(lián)鎖和保護的基本項目符合JB4263-86、JB/T6754.2-93中的相關(guān)要求。1、利用一路或雙路光電編碼器實現(xiàn)對提升機的運行速度及位置的數(shù)字化檢測和控制,提高系統(tǒng)控制精度以及可靠性。2、安全回路雙冗余,至少有一路軟件安全回路,一路硬件安全回路。3、PLC出現(xiàn)故障無法用PLC開車時,可低速進行故障開車并保證必要的安全保護。4、用雙路光電編碼器的系統(tǒng),當(dāng)一路速度及深度檢測有問題而另一路正常的情況下,可用PLC進行限速開車。5、自動發(fā)送位置信號,如減速、停車、過卷信號等,重要的點如減速、過卷信號就有軟件送出和硬件送出兩路共同起作用。6、有深度指示器失效

9、保護、運行方向錯誤保護、松繩保護、減速檢查保護。通過觸摸屏或工控機與PLC之間的通訊實現(xiàn)監(jiān)控目的。上位監(jiān)控具備提升信號種類顯示、參數(shù)設(shè)定、提升機運行過程及事故過程顯示及記錄、數(shù)據(jù)存儲及查詢等功能,為提升機故障原因及動態(tài)過程分析提供依據(jù)。若配有工控機,調(diào)試期間可在顯示器上以梯形圖形式顯示PLC控制程序并監(jiān)控各邏輯回路動作情況,調(diào)試及檢修非常方便。上位監(jiān)控系統(tǒng)具有多幅靜態(tài)和動態(tài)畫面,為司機操作、觀察提升機運行過程帶來方便,也為維護調(diào)試人員提供相關(guān)數(shù)據(jù),使維護調(diào)試人員更快捷、準(zhǔn)確解決問題所在。1.6 注意事項1、PLC輸入、輸出線不要與動力線裝在同一穿線導(dǎo)管內(nèi)或捆扎在一起。2、為了增加抗噪聲干擾,P

10、LC輸入/輸出(I/O接線長度一般不超過30米。3、確認(rèn)PLC輸入/輸出(I/O接口的電源等級和極性以及公共端無誤。否則可能會造成PLC損壞。1.7 訂貨須知2 提升機及電控系統(tǒng)構(gòu)成提升機包括主機和電控系統(tǒng)。主機包括主電機、變速箱(減速器、卷筒以及液壓站、潤滑站等。電控系統(tǒng)可簡單地劃分為:控制系統(tǒng)(PLC主控系統(tǒng)、輔控系統(tǒng)、調(diào)速控制系統(tǒng)(調(diào)速系統(tǒng)、供電及換向系統(tǒng)、操作監(jiān)控系統(tǒng)(操縱臺、監(jiān)控系統(tǒng),提升機電控系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。PLC主控系統(tǒng)主要是指完成提升機從加速、等速、減速、爬行到停車整個運行過程的開關(guān)量邏輯控制及其必要的保護并與其他子系統(tǒng)交換信號共同完成對提升機整機有效控制的系統(tǒng)。輔控系統(tǒng)是指輔

11、助控制回路的各路供電電源、以及輔機系統(tǒng)的控制部分。供電及變頻調(diào)速控制系統(tǒng)系統(tǒng)是指根據(jù)控制系統(tǒng)的指令對提升機的主電機進行啟動、調(diào)速的系統(tǒng)。 調(diào)速系統(tǒng)是指根據(jù)控制系統(tǒng)的指令,作為執(zhí)行機構(gòu)最終對提升機的主拖動電動機進行加速、減速、爬行到停車運行控制的系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)是指對電控系統(tǒng)關(guān)鍵部件,包括提升信號系統(tǒng)工作情況、提升機運行過程中關(guān)鍵參數(shù)、參量的曲線、以及司機操作的正確性進行監(jiān)控和顯示,并進行必要的記錄以備需要查閱所需的系統(tǒng)。操縱臺上有電控系統(tǒng)的人機界面,擔(dān)負(fù)著對提升機進行集中監(jiān)視、控制,參數(shù)顯示、設(shè)定的重任,以及故障診斷、顯示。3 PLC操作主控系統(tǒng)原理及應(yīng)用3.1 PLC硬件組成可編程控制器(PL

12、C是一種操作容易,集邏輯、數(shù)字和算術(shù)運算的工業(yè)電子產(chǎn)品,專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序控制的存儲器,存儲過程數(shù)據(jù)并執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算等操作指令,通過數(shù)字、模擬的輸入、輸出來控制各控制對象的運行過程。具有程序設(shè)計簡單,通用性好,抗干擾能力強,可靠性高的技術(shù)特點。通常可編程控制器PLC主要由電源、CPU、通訊單元、高速計數(shù)單元、模擬量I/O單元、數(shù)字量I/O單元等硬件組成。本系統(tǒng)一般采用的是:日本三菱重工生產(chǎn)的(FX2N系列PLC,由PLC 本體(包含:電源、CPU、通訊、高速計數(shù)、數(shù)字量輸入/輸出I/O和模擬量輸入/輸出(I/O模快。訂貨時用戶也可提出采用其

13、它品牌的PLC。3.2 PLC軟件結(jié)構(gòu)及設(shè)計PLC控制變頻調(diào)速系統(tǒng)正常時其操作方式分為半自動和手動。本電控系統(tǒng)滿足如下控制要求:主要包括:1、模塊初始化及I/O控制軟件設(shè)計;2、控制工藝軟件設(shè)計;3、安全保護軟件設(shè)計;4、上位通訊軟件設(shè)計;5、位置閉環(huán)控制軟件設(shè)計;6、網(wǎng)絡(luò)化通訊軟件設(shè)計。可編程控制器使用的主要編程手段為:語句表(STL 和梯形圖(LAD 。為了完成復(fù)雜的軟件控制功能,我們采用程序結(jié)構(gòu)化編程方式。結(jié)構(gòu)化編程是指把整個控制程序分成一個個獨立部分,單獨編程、組合處理的編程方式。PLC 執(zhí)行程序時,反復(fù)進行輸入處理、程序執(zhí)行、數(shù)據(jù)運算及存儲、輸出處理的循環(huán)。KTSF 型提升機控制系統(tǒng)

14、采用框圖程序設(shè)計,應(yīng)用程序框圖見圖3。3.3 系統(tǒng)操作程序說明 當(dāng)開車準(zhǔn)備一切就緒后,只要接到開車信號,PLC 就根據(jù) 上次開車的狀態(tài)自動確定本次開車的方向,完成方向選擇。若是使用的半自動開車,司機可根據(jù)信號的方向直接逐漸推出制動手柄、同時推出或拉動智能手柄,提升機即可進入敞閘等速、減速、停車的運行過程。若是使用的手動開車,司機則需根據(jù)信號的方向,手動按一下開車方向按鈕,再按一下開車確定按鈕后,方可逐漸推出制動手柄、同時推出或拉動智能手柄,提升機就進入敞閘加速、等速、減速、爬行、停車的運行 過程。提升機進入等速后,當(dāng)提升容器運行到減速點時,井筒開關(guān)、(機械式深度指示器、從軸編碼器到PLC 的軟

15、位置信號同時發(fā)出減速信號,綠色蜂鳴器立刻警示司機減速,系統(tǒng)立即按要求自動減速度,同時司機也應(yīng)根據(jù)設(shè)定減速段的距離,逐漸向開車時的反方向運動智能手柄和制動手柄。多重減速信號能確保提升機可靠減速,增加了系統(tǒng)的安全性。根據(jù)給定的速度圖,提升機減速、爬行后準(zhǔn)確停車。輔機啟動程序主要用于控制潤滑油泵的啟動、液壓泵的啟動、動力制動裝置以及冷卻風(fēng)機等裝置的啟動等。各輔機啟動完畢后,作為開車準(zhǔn)備的一個條件。程序根據(jù)預(yù)先設(shè)定判斷正常開車的條件是否已經(jīng)具備,其中包括:操作電源是否閉合、輔機是否啟動、智能手柄和制動手柄是否在零位、上次提升過程中有無影響本次開車的故障(如潤滑油溫過高、潤滑油壓力過高或過低、制動油溫過

16、高、閘瓦磨損、鋼繩松繩等。當(dāng)上述條件均正常后程序發(fā)出開車準(zhǔn)備就緒信號,可啟動液壓站接通安全回路,該開車準(zhǔn)備就緒信號作為安全回路接通的一個條件。主要包括通過硬件和軟件設(shè)置的有關(guān)提升機聯(lián)鎖保護的各種重故障點。發(fā)生重故障時,具有對故障種類記憶功能。排除故障后,用故障復(fù)位按鈕復(fù)位,安全保護由以下幾部分組成:1、智能手柄零位聯(lián)鎖當(dāng)智能手柄處于零位時,零位繼電器閉合允許安全回路接通。當(dāng)安全回路斷電后,智能手柄必須回到零位,安全回路才允許重新接通。2、制動手柄零位聯(lián)鎖及限位開關(guān)當(dāng)制動手柄在零位時,閘瓦為全抱閘位置,其限位開關(guān)的觸點閉合,允許安全回路接通。3、測速斷線保護當(dāng)測速軸編碼器損壞或斷線時,PLC判斷

17、后實現(xiàn)安全保護功能。4、高壓掉電保護(用于高壓電機拖動當(dāng)高壓開關(guān)柜真空斷路器合閘后,串入安全回路的觸點閉合。當(dāng)由于短路、過負(fù)荷、欠壓、失壓、司機人為緊急停車等原因而使高壓真空斷路器跳閘掉電時,立刻斷開安全回路。5、制動油壓高保護液壓站制動油壓超過觸摸屏設(shè)定時或電接點壓力表上限觸點閉合,相應(yīng)繼電器得電后斷開安全回路。6、錯向保護當(dāng)提升機運行方向與預(yù)選方向不同時,PLC判斷后實現(xiàn)安全回路斷開。8、PLC輸出安全制動繼電器當(dāng)PLC判斷系統(tǒng)發(fā)生重故障時,相應(yīng)安全回路輸出繼電器得電,安全回路斷開。9、減速過速保護減速過程中,若提升機運行超速,安全回路斷開。10、過卷開關(guān)過卷開關(guān)分別裝在深度指示器園盤或井

18、架上。當(dāng)提升容器超出正常停車位0.5米時,相應(yīng)的過卷開關(guān)動作,安全回路斷開。11、過卷復(fù)位開關(guān)當(dāng)提升容器過卷后,主電源斷電,需開車解除過卷。先將過卷復(fù)位開關(guān)轉(zhuǎn)到“開復(fù)位”的位置,主電源方能重新接通,然后提升機向過卷的反方向開車。待過卷故障解除后,必須將過卷復(fù)位開關(guān)轉(zhuǎn)回到“復(fù)位關(guān)”位置,提升機放可正常運行。12、斷軸保護當(dāng)深度指示器出現(xiàn)斷軸時,PLC檢測后進行安全故障報警和保護。13、閘瓦磨損開關(guān)只要其中有一對閘瓦磨損到一定程度(見主機說明,其開關(guān)動作,相應(yīng)繼電器得電,PLC進行安全故障報警,也可根據(jù)要求斷開安全回路。14、松繩保護當(dāng)提升機發(fā)生松繩現(xiàn)象時,松繩開關(guān)動作,相應(yīng)繼電器動作,斷開安全回

19、路,提升機實施安全制動。15、制動電源保護提升機運行前必須啟動電氣制動電源裝置,如果電氣制動電源裝置不啟動或啟動不正常,安全回路接通,投電氣制動時安全回路會斷開,提升機無法運行。16、調(diào)繩聯(lián)鎖(用于雙滾筒提升機需要調(diào)繩時,將調(diào)閘選擇開關(guān)先轉(zhuǎn)到“脫開”位置,待離合器脫開后,在將調(diào)閘選擇開關(guān)轉(zhuǎn)到“調(diào)繩”位置,此操作活滾筒可靠抱閘,且離合器處于離開位置,固滾筒可進行調(diào)繩開車。1、安全制動時首先切除電動機主回路電源,先進行必要的電氣制動,工作閘繼電器及制動油泵等控制回路斷電,安全制動閥斷電,同時結(jié)合二級制動閥的狀態(tài),實現(xiàn)提升機一級或二級制動。注意注意:任何情況下只有當(dāng)系統(tǒng)接收到開車信號后才允許司機開車

20、。2、當(dāng)提升過程中發(fā)生潤滑油壓過高、過低;潤滑站濾油器堵塞(用行星減速器時才有或油溫高;制動液壓站油壓過高或油溫高等輕故障時,電控系統(tǒng)允許本次提升完畢。當(dāng)故障解除后才允許進行下次提升。3、當(dāng)提升機因故障中途停車而提升容器位于減速段內(nèi)時,排除故障點后允許按上次選擇方向開車,并且只能以低速開車;若提升容器不在減速段內(nèi)且系統(tǒng)恢復(fù)正常時,井口發(fā)開車信號后,允許司機高速開車。主要作用是確定本次開車預(yù)選方向。提升方向的選擇以主(雙筒時提升容器運行方向 為準(zhǔn),主提升容器向下運行為正向,向上運行為反向。就提升控制工藝來講,方向選擇有以下兩種形式: 1、手動選向:提升容器停在中間位置時司機可以人為手動選擇方向。

21、 5、信號工已打過信號,且系統(tǒng)同意接收開車信號6、其他各種聯(lián)鎖正常7、司機將智能手柄向前推至開車位置,制動手柄推出松閘該程序塊框圖見圖5。在正常工作狀態(tài)下,可調(diào)閘控制用于保證司機根據(jù)需要隨時調(diào)整工作制動油壓以調(diào)整制動器的制動力,達(dá)到控制提升機速度的目的。可調(diào)閘的控制主要由兩部分組成:一是可調(diào)閘邏輯自動控制(變頻器產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩后通過PLC給出敞閘信號,確定是否敞閘;二是可調(diào)閘手動油壓值控制,確定開閘大小。可調(diào)閘邏輯控制中主要包括如下邏輯條件:1、安全回路信號,保證只有當(dāng)安全回路吸合后,變頻器通過PLC給出敞閘信號,閘才能松開。2、制動手柄松閘信號,手動運行時只有當(dāng)司機將制動手柄推向松閘位置,閘才能松

22、開。3、敞閘信號,自動運行時只有當(dāng)變頻器產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩后通過PLC給出敞閘信號,才能敞閘。4、開車信號聯(lián)鎖。保證只有當(dāng)信號系統(tǒng)發(fā)出開車信號且系統(tǒng)開車前準(zhǔn)備工作完閉后,工作閘方可松開。5、給定方向聯(lián)鎖。主要目的是為了保證正向或反向到停車點時自動抱閘。當(dāng)上述條件都滿足后,允許松閘邏輯結(jié)Array果為“1”。而松閘的大小還要取決于給定的大小。當(dāng)松閘邏輯結(jié)果為“1”時,PLC讀入可調(diào)閘給定信號,并把這個信號整理后通過模擬量輸出口送出進行功率放大,以帶動可調(diào)閘線圈控制工作油壓大小;當(dāng)松閘邏輯為“0”時,可調(diào)閘給定信號不起作用,直接對模擬量輸出口賦零,使工作油壓在小于設(shè)定殘壓的值。當(dāng)提升容器處于減速段時,可調(diào)閘

23、限速控制自動投入以保證安全減速。此時,松閘的大小除了要取決于閘給定外,還跟限速給定設(shè)置有關(guān)。可調(diào)閘控制程序框見圖6。二級制動是指當(dāng)提升機發(fā)生事故進行緊急制動時,使制動油壓很快降到預(yù)先調(diào)定的某一值,經(jīng)過延時后,制動器的油壓迅速回到零,使提升系統(tǒng)處于全制動狀態(tài),即停車狀態(tài)。當(dāng)提升容器接近井口(或井底某一位置時,若發(fā)生安全事故,提升機只能實行一級制動,使制動器的油壓迅速回到零,提升系統(tǒng)立即處于安全制動狀態(tài)。解除二級制動是根據(jù)提升容器的位置而設(shè)定的。二級制動解除距離可以通過調(diào)整減速開關(guān)位置而定。二級制動的控制與解除主要是控制液壓站上的2個電磁閥。 根據(jù)提升控制工藝要求,我們在PLC 操作系統(tǒng)中應(yīng)用了位

24、置閉環(huán)控制技術(shù),組成了完整的提升機控制網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)對礦井提升機的運行過程控制、安全聯(lián)鎖保護和上位監(jiān)控功能,提高提升機電控系統(tǒng)的系統(tǒng)化、自動化、智能化控制水平。位置閉環(huán)控制主要是指提升機數(shù)字式深度、速度控制。提升機數(shù)字式深度控制的功能與機械式牌坊器深度指示器類似,主要是指示提升容器在井筒中的實際位置,并根據(jù)容器位置發(fā)出相應(yīng)的控制指令。其優(yōu)點是指示精度高、控制水平數(shù)多,調(diào)整方便,可靠性高。數(shù)字式深度控制系統(tǒng)主要由如下各部分組成:1、位置檢測傳感元件光電編碼器;2、高速計數(shù)模塊(或PLC 內(nèi)部高速計數(shù)器;3、位置計數(shù)校正元件位置開關(guān);4、運行狀態(tài)及深度顯示部件高精度彩色人機界面;光電編碼器與提升機卷筒

25、或減速箱相連。卷筒旋轉(zhuǎn)一周,光電編碼器根據(jù)速度比也旋轉(zhuǎn)N 周,產(chǎn)生固定數(shù)量的脈沖列。共有4路脈沖信號:A 、A-、B 、B-。其中一組A ,B 脈沖信號作為提升機深度控制的輸入信號。對光電編碼器輸出脈沖可產(chǎn)生下列功能:1、通過旋轉(zhuǎn)脈沖的累加值可確定提升容器在井筒中的行程。2、脈沖A ,B 之間相差90°電角度,通過判斷其相差的正負(fù),可確定提升機滾筒的旋轉(zhuǎn)方向。3、通過測量旋轉(zhuǎn)計數(shù)脈沖的頻率,可確定實際提升速度。校正開關(guān)用于提供提升容器提升到上減速位置時的校正信號。在提升容器上(雙筒時在兩個容器上分別裝上撞塊,在井筒或深度指示圓盤的減速位置裝上行程開關(guān)。對于單水平提升的情況,正反向減速

26、點相對于兩個提升容器是在同一標(biāo)高上。當(dāng)容器1或容器2(雙筒時向上通過各自井筒行程開關(guān)時,發(fā)出深度指示同步信號,對脈沖計數(shù)值各進行一次校正即用預(yù)置數(shù)取代技術(shù)模塊中的原有的計數(shù)脈沖累加值,減少由于其他因素造成的行程累計誤差,使提升容器在井筒中的行程計數(shù)值更加準(zhǔn)確可靠。圖7二級制動程序框圖大屏模觸摸式彩色人機界面裝在司機操作臺上,模擬顯示提升機運行狀態(tài)及容器所處的位置(離井口的距離。人機界面具有精針深度指示功能,即:提升容器每到正反向減速點就會在人機界面上彈出一個類似精針深度指示的棒形圖,使操作司機更清楚提升容器離停車點的距離,準(zhǔn)確掌握提升容器到位可靠停車。一般超過停車點的0.5米表示過卷距離,停車

27、點以下表示容器在井筒中的位置。深度指示的分辨率為0.1米,最大深度指示為999.9米。通過檢測光電編碼器的脈沖數(shù),PLC 將計數(shù)值同預(yù)置值進行比較,從而設(shè)置各種位置點,如減速點、二級制動解除點、2m/s 的限速點、各水平的停車點等。在提升機的運行過程中,PLC 發(fā)出不同的位置信號,并根據(jù)提升工藝完成相應(yīng)的操作控制。深度控制應(yīng)用程序主要完成如下功能:a 、運行方向判別b 、計算提升速度c 、根據(jù)計數(shù)的結(jié)果發(fā)出位置信號1、方向判別PLC 對位置脈沖的計數(shù)值代表了容器在井筒中的位置,不同時刻測得的脈沖差值即為位置變量S 。判斷單位時間內(nèi)測得的脈沖差值的正、負(fù)號,就可以確定提升機實際運行方向。2、測速

28、程序 在傳統(tǒng)的提升控制系統(tǒng)中,速度信號的獲得都來源于測速發(fā)電機,為模擬量信號。在PLC 控制系統(tǒng)中為了增強系統(tǒng)的保護功能,我們通過PLC 在單位時間內(nèi)的脈沖計數(shù)值就可計算出提升機運行速度。我們知道PLC 對位置脈沖的計數(shù)值代表了容器在井筒中的位置。不同時刻測得的脈沖差值即為位置變量S 。而S 與時刻變量T 之比S/T (行程變量與時間變量之比即為速度。基于這一原理,我們將其演變?yōu)閱挝粫r間內(nèi)走過的行程即為速度。利用PLC 具有的軟件可設(shè)置中斷功能,通過中斷程序來測速。程序框圖見圖8。該速度信號可以和測速信號進行比較實現(xiàn)測速斷線保護,也可以作用速度顯示。4 監(jiān)控系統(tǒng)原理及應(yīng)用監(jiān)控系統(tǒng)原理及應(yīng)用(工

29、控機用戶選配工控機用戶選配4.1 簡介隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展以及PLC 功能的增強和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的需要得到提升機系統(tǒng)運行的實際參數(shù)、工作狀態(tài)、運行故障顯示等具設(shè)置單位時間 啟動計數(shù)器 讀計數(shù)值 計數(shù)值暫存 結(jié) 束 圖8 測速程序框圖體、直觀的表現(xiàn)形式,因此出現(xiàn)了不同種類的人機交互設(shè)備。如觸摸屏、工業(yè)控制計算機、管理計算機等,集中管理系統(tǒng)運營數(shù)據(jù),在工程上稱為工程管理計算機站,簡稱上位機監(jiān)控。4.2 監(jiān)控系統(tǒng)配置與組成提升機上位機監(jiān)控系統(tǒng),選用觸摸屏或工控機與PLC進行網(wǎng)絡(luò)通訊;利用組態(tài)監(jiān)控軟件實現(xiàn)實時多畫面監(jiān)控,以達(dá)到監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)的目的。工控機用(工控機用監(jiān)控組態(tài)軟件簡介(4

30、.3 監(jiān)控組態(tài)軟件簡介1、P4系列的工控機。2、VGA、SVGA圖形卡。3、內(nèi)存大于128MB,主機主頻在1.6GHz以上。4、存儲硬盤不小于40GB。1、作圖功能完善,圖形逼真。2、具有數(shù)據(jù)報警、速率報警和偏差報警等多種報警設(shè)施。3、具有多種數(shù)據(jù)類型。4、具有實時速度曲線圖、歷史趨勢曲線圖和報警畫面。5、組態(tài)方式靈活。6、對提升機工作狀態(tài)作全程監(jiān)控記錄(主機存儲元件大小決定記錄時間。 圖9 開機初始畫面4.4 主要監(jiān)控畫面介紹監(jiān)控系統(tǒng)形成后,可以根據(jù)需要,可在任一畫面隨時切換到你需要需要觀察的畫面。主要監(jiān)控畫面有:開機初始畫面、提升機實時運行狀態(tài)的運行畫面、數(shù)據(jù)顯示畫面、參數(shù)設(shè)定畫面、故障報

31、警畫面、PLC的I/O點畫面、故障顯示畫面、報警記錄畫面、故障記憶畫面等等。打開操作臺上的電鎖,控制回路接通,PLC以及觸摸屏上電,在PLC以及觸摸屏自檢完成后,觸摸屏和PLC之間通訊正常的情況下,觸摸屏顯示如圖9的開機初始畫面。畫面上有畫面切換按鈕,如按下“運行畫面”按鈕,畫面就隨之切換到如圖10的運行畫面。 圖10 主運行畫面運行畫面中可以監(jiān)控提升機運行狀態(tài)。如運行狀態(tài)、報警狀態(tài)、提升深度位置、提升速度、實時速度圖、調(diào)速檔位、調(diào)速給定棒圖、調(diào)閘給定棒圖及主要運行參數(shù)的顯示等等,在提升機運行時還有提升容器運行方向顯示以及模擬動畫顯示。形象的趨勢圖案模擬出提升容器的移動和位置和提升機的運行狀況

32、,并隨時檢測提升容器的速度值、深度值等,顯示時實深度值和速度值。運行畫面還有兩個隱形的類似精針深度指示的棒形圖,它是提升容器運行至減速點以內(nèi)才彈出顯示。在提升機正常運行中,司機在操作控制中只需觀察該運行畫面就基本上能全面了解整個提升系統(tǒng)的工作狀態(tài)。運行畫面見圖10。在畫面中按下“數(shù)據(jù)顯示”按鈕,畫面就是一個數(shù)顯表盤,顯示提升機系統(tǒng)各主要運行數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)顯示畫面見圖11 圖11 數(shù)據(jù)顯示畫面在畫面中按下“參數(shù)設(shè)定”按鈕,畫面會先彈出一個數(shù)字鍵盤窗口,這是進入?yún)?shù)設(shè)定畫面密碼的鍵盤。初次使用輸入“1234”(可根據(jù)用戶要求修改后,按下“Eenter”密碼確認(rèn)按鍵,畫面即刻進入“參數(shù)設(shè)定”畫面。如果密

33、碼輸入不正確,按下“Eenter”密碼確認(rèn)按鈕后,畫面中輸入的錯誤密碼消失,且不能進入“參數(shù)設(shè)定”畫面。因此參數(shù)設(shè)定畫面中的數(shù)據(jù)是與提升機正常運行有密切聯(lián)系的。所以不能隨便修改。當(dāng)要進行參數(shù)修改時進入?yún)?shù)設(shè)定畫面。如圖12參數(shù)設(shè)定畫面,按一下要修改項目的數(shù)據(jù)框,畫面中會彈出數(shù)字輸入鍵盤。輸入需要設(shè)定的數(shù)值,按下“Eenter”確認(rèn)按鈕即可。各個項目都按實際值或允許輸入值范圍內(nèi)即可,具體說明如下: 圖12.1 密碼輸入1、速度上限按提升機最大運行速度的1.15倍設(shè)定,超過此設(shè)定應(yīng)報警并進入安全制動。2、上減速位置此點為軟件檢測提升機進入減速區(qū)域,控制系統(tǒng)自動發(fā)出聲光信號,提示絞車司機應(yīng)注意施閘減

34、速。設(shè)定按實際需要或具體情況而定。3、下減速位置此點為軟件檢測提升機進入減速區(qū)域,控制系統(tǒng)自動發(fā)出聲光信號,提示絞車司機應(yīng)施閘減速。設(shè)定按實際需要或具體情況而定。4、上停車位置此點為軟件檢測提升機上減速提醒后的自動停車點。設(shè)定時按實際需要或具體情況而定。5、下停車位置此點為軟件檢測提升機下減速提醒后的自動停車點。設(shè)定時按實際需要或具體情況而定。6、上過卷位置此點為軟件檢測的軟安全保護點,并由PLC軟安全回路輸出串入硬件安全回路。設(shè)定時按實際需要或具體情況而定。一般設(shè)定小于上停車點0.5米左右的距離為上過卷點。 圖12 參數(shù)設(shè)置畫面7、下過卷位置此點為軟件檢測的軟安全保護點,并由PLC軟安全回路

35、輸出串入硬件安全回路。設(shè)定時按實際需要或具體情況而定。一般與深度值設(shè)為相同的米數(shù)或比深度值大一點的值。一般設(shè)定超過下停車點0.5米左右的距離為下過卷點。8、減速速度此值為提升容器進入減速區(qū)域后,提升容器允許運行的最大速度。一般按提升機最大運行速度的65%左右設(shè)定。(煤安對不同規(guī)格的提升機的運行速度有不同的要求,可查相關(guān)資料手冊。9、車斗初始位置值此設(shè)定值用于提升容器運行測量位置與實際位置有誤差時的人工校正,每次校正時提升容器必須在上停車的位置時才能進行,校正時只需用“初始位置確定”開關(guān)確定一下即可。另外系統(tǒng)還可利用上下減速點行程開關(guān)每運行一個周期自動校正1次。使提升機運行的深度檢測更準(zhǔn)確。10

36、、系統(tǒng)電流上限此參數(shù)為提升機主電機的過流、短路、過載和長時間堵轉(zhuǎn)的保護值。11、動力制動電流上限此參數(shù)為預(yù)防動力制動直流電流過高的保護值。12、動力制動恒流1需要時系統(tǒng)可按此設(shè)定值自動輸出恒定的動力制動電流。13、動力制動恒流2需要時系統(tǒng)可按此設(shè)定值自動輸出恒定的動力制動電流。 圖12.2 數(shù)據(jù)鍵入 圖13 故障報警顯示畫面根據(jù)煤安要求,針對提升機電控系統(tǒng)對安全保護的嚴(yán)格要求,安全報警回路包括硬件安全報警回路和軟件安全報警回路。該提升機電控系統(tǒng)中的主要安全報警保護種類以圖13的畫面動態(tài)反映出來。故障報警顯示畫面中的報警反映了提升機運行故障情況及狀態(tài)。若提升機某環(huán)節(jié)或部位出現(xiàn)故障,畫面中該安全點

37、的指示燈顏色會發(fā)生相應(yīng)的改變(綠色指示表示正常狀態(tài),紅色且閃爍時則表示該環(huán)節(jié)或部位出現(xiàn)安全故障,同時在操作臺上有聲光故障報警提醒司機。出現(xiàn)安全故障報警后,維修人員即可通過畫面監(jiān)察報警故障點,并結(jié)合電氣原理圖或電氣接線圖查找故障原因,排除故障后按下故障復(fù)位按鈕進行復(fù)位。畫面中A字頭為輸入數(shù)字量點,B字頭為輸出數(shù)字量點,畫面中的指示燈能隨該狀態(tài)回路的工作狀態(tài),發(fā)生相應(yīng)的改變。有輸入量或輸出量時該量點為紅色,無輸入量或輸出量時該量點為綠色。見圖14 圖14 IO點量畫面以實時曲線的形式動態(tài)的反映提升系統(tǒng)的運行速度隨提升深度變化的關(guān)系,直觀的反映出提升機運行過程的動態(tài)性能等特性。通過形象的指示文字說明

38、記錄當(dāng)前信號系統(tǒng)的工作狀況,如當(dāng)前信號種類信號要求方向等。最少可記憶前兩次發(fā)生故障的原因,有助于分析系統(tǒng)發(fā)生故障原因,提高電控設(shè)備維護效率。4.5 監(jiān)控軟件的使用監(jiān)控軟件的使用(工控機用工控機用監(jiān)控軟件提供了較強的監(jiān)控組態(tài)功能,用戶可以方便通過鍵盤操作實現(xiàn)各個畫面之間的切換;利用畫面中提示的功能鍵,就可以從一幅監(jiān)控畫面切換至另一幅需要觀察的監(jiān)控畫面。5 變頻變頻調(diào)速調(diào)速調(diào)速系統(tǒng)原理及應(yīng)用系統(tǒng)原理及應(yīng)用5.1 簡介目前礦用提升機普遍使用交流繞線式電機轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)中提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差,尤其在負(fù)載變動時很難實現(xiàn)恒減速控制,經(jīng)常會造成過放或過卷事故;提升機頻繁的

39、啟動和制動工作過程會使轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的能耗;轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制電路復(fù)雜,接觸器、電阻器、繞線電機電刷等容易損壞,影響生產(chǎn)效益。變頻器的調(diào)速控制可以實現(xiàn)提升機的恒加速和恒減速控制,能很好的防止提升機過卷和過放事故發(fā)生;變頻器調(diào)速還可以實現(xiàn)電動機的軟啟動,去除了轉(zhuǎn)子串電阻造成的能耗,具有十分明顯的節(jié)能效果;變頻器調(diào)速控制電路簡單,克服了接觸器,電阻器,繞線電機電刷等容易損壞的缺點,降低了故障和事故的發(fā)生;變頻器靈活的調(diào)速控制便于實現(xiàn)提升機的多段速控制,能防止叉道和彎道脫軌事故。因此,變頻器在提升機調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用有十分廣闊的前景。5.2 變頻調(diào)速系統(tǒng)變頻調(diào)速系統(tǒng)配置配置本系統(tǒng)主要采用日

40、本安川CIMR-G7A4185(BPQ 高性能數(shù)字式變頻調(diào)速器進行高精度電機調(diào)速和CDBR4220B 制動單元,構(gòu)成主要電氣設(shè)備的驅(qū)動回路5.3 變頻調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)提升機變頻調(diào)速系統(tǒng)主要由變頻器、行程控制、操作控制、能耗制動和抱閘制動等組成,如圖15。變頻器主要對提升機的升降實現(xiàn)變頻調(diào)速等;行程控制負(fù)責(zé)對提升機的變速、停車和制動等進行精確的行程控制;操作控制針對提升機的提升啟動,下降啟動,故障復(fù)位及緊急制動等操作實行控制;能耗制動和抱閘制動主要實現(xiàn)提升機停車控制。提升機系統(tǒng)中,變頻器主要實現(xiàn)恒加速變頻調(diào)速啟動,恒減速變頻調(diào)速停車及行程變頻調(diào)速運行等變頻調(diào)速。變頻器通過改變電動機輸入電源的頻率來調(diào)

41、節(jié)電機轉(zhuǎn)速,因此調(diào)速范圍非常寬,基本上可以達(dá)到0400Hz,調(diào)節(jié)精度一般為0.01Hz,可以很好的滿足提升機的恒加速和恒減速無級調(diào)速的要求。采用變頻器后,電機可以真正意義上實現(xiàn)軟啟動和平滑調(diào)速。變頻器調(diào)速有別于轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速,降低了轉(zhuǎn)差率,提高了電路的功率因數(shù),可以恒轉(zhuǎn)矩輸出,輸出功率隨轉(zhuǎn)速變化,具有很好的節(jié)能效果;同時,變頻調(diào)速系統(tǒng)在加速和減速過程可以靈活的調(diào)節(jié),這種調(diào)速方式對防止提升機的過卷、過放、脫軌等都是十分有利的。因此變頻調(diào)速系統(tǒng)在企業(yè)生產(chǎn)中具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。行程控制分為兩個過程:一個為正向提升行程,另一個為反向下降行程。行程控制將提升機的升降過程劃分成不同的行程區(qū)間(升降位置,根據(jù)每

42、一行程區(qū)間的行程控制器將行程位置轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號通過變頻器的控制端子,可以用不同的變頻調(diào)速控制提升機的升降速度;而且行程控制同時還兼顧控制提升機的停車和制動過程,可以很好的防止提升機過卷、過放、脫軌和翻車等事故發(fā)生,在具有彎道和叉道的特殊斜井應(yīng)用控制系統(tǒng)中具有非常明顯的優(yōu)勢地位。提升機的安全使用必須以良好的制動和制動控制系統(tǒng)做為前提。制動一般采取能耗制動和抱閘制動相結(jié)合。1、能耗制動主要利用提升機的慣性在減速和下降行程所產(chǎn)生的再生能量進行制動,變頻器使用能耗單元實現(xiàn)能耗制動,這是一種軟制動形式,能很好的防止機械沖擊和快速下滑。2、為了防止滑車等事故,使用抱閘對提升機實施抱死制動,抱閘制動一般在停

43、車時使用,當(dāng)運行到停車位時,行程控制器對變頻器發(fā)出停車信號,同時,對抱閘制動器發(fā)出抱閘控制信號,實施抱閘制動;當(dāng)發(fā)生脫軌等事故時,也可以操作控制實行緊急抱閘制動。操作控制主要執(zhí)行提升啟動、下降啟動和緊急抱閘制動等控制。1、提升啟動操作控制變頻器正轉(zhuǎn)運行,提升過程由行程控制器的提升行程控制完成。2、下降啟動操作控制變頻器反轉(zhuǎn),下降過程由行程控制器的下降行程控制完成。3、緊急制動操作控制異常時的變頻器停止和抱閘制動。5 操作及控制原理說明5.1 開車前的準(zhǔn)備工作過卷復(fù)位旋鈕開關(guān)置于“關(guān)”位置。5.2 啟動-加速-等速運轉(zhuǎn)-減速-停車井口信號工發(fā)出開車信號,若不存在故障則允許開車;若還存在潤滑站濾油器堵或油溫高、液壓站濾油器堵或油溫高等輕故障,則安全回路不會接通,系統(tǒng)正常指示燈不亮。待維修人員排除故障后,司機按故障復(fù)位按鈕復(fù)位PLC 所記憶的故障,再次啟動潤滑泵好液壓泵,待信