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基于TKD原理的交流提升机PLC控制PLC系统

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日期:2007-11-8 22:25:18     来源:   作者: 点击:
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一、概述

矿井提升机承担矿物的提升、人员的上下、材料的运送等任务,是矿山大型关键设备,而其电控系统更是关键中的关键,它的技术性能和可靠性直接影响煤矿的安全生产和经济效益。目前我国矿井所用交流提升机大多数采用传统的TKD电气控制线路。这种控制方式采用了大量的继电器和接触器,维修量特别大,并且噪音也很大,给维护人员的身心健康造成了很大的伤害。为此我们依据提升机的TKD原理,采用一种新的控制模式,即:多PLC冗余控制+无触点加速柜(采用可控硅)+低频电源+上位机监控,并且在流通筒和导向轮上配置轴编码器,实现数字式闭环,解决了以上问题。

二、PLC控制系统构成

矿井提升机是整个矿井的枢纽,它应能按照预定的力图和速度图,在四象限实现平稳启动、等速运行、减速运行、爬行和停车,而且在运行过程中要有极高的可靠性和安全性。根据提升机上述工况要求,采用PLC控制系统构造的交流提升机拖动系统如图 1所示。图1中,PLC控制系统主要由多PLC冗余控制柜、可控硅加速柜、低频电源柜和上位机监控等4部分构成。




1、PlC冗余控制系统

以网络形式为连接纽带的PLC冗余控制系统,用于完成提升机行程控制、逻辑操作、故障保护及液压制动控制等。

(1) 1#PLC与安装在提升机上的轴编码器配合,完成提升行程和提升速度的控制功能;操作PLC将外部信号(操作台面板上的选择开关信号,按钮信号,由保护 PLC传来的信号及由上位机传来的信号)接收过来,按照预定的逻辑控制进行处理,并发出开车所需要的各种信号,使绞车按照预定的力图和速度图安全运行。 PLC还对轴编码器发出的脉冲进行记数,并进行脉冲量化处理,间接检测计算出提升容器的行程S和速度Vf,并根据计算出的S、Vf和Vg对提升机进行监视保护。

(2)2#PLC与继电器构成双线制提升机安全保护回路,如图2所示。




来自提升机各部分的保护信号分为立即拖闸、井口施闸、电气制动和报警4类。其中井口施闸、电气制动和报警类事故信号直接引入到PLC中,PLC将其处理后送监视器显示故障类型并控制声光报警系统报警并拖闸,而立即拖闸类事故信号除引入到PLC中处理、显示、报警外,还直接引入到安全直动回路,动作施闸系统施闸。系统的安全回路有两套,一套由PLC构成,另一套为继电器直动回路。

2、可控硅加速柜

可控硅加速柜和以前的转子接触器在布线结构上一样,承担加速时的电阻切换,主要由晶闸管及其触发回路构成。与原有的基础器相比较,它具有无触点、功耗小、维修量小等优点,因而具有广阔的应用前景。

3、交-交变频电源柜

低频电源采用全数字交-交变频器和现代控制技术,解决了矿井交流提升系统在减速段的调速与爬行问题.减速阶段在各种负载条件下均可严格按照给定的速度图运行,使交流拖动系统在负力减速方式下达到直流拖动系统的调速性能、提高了了提升效率,而且节能效果十分显著。

(1)装置采用全数字交-交变频器和逻辑无环流控制技术,省去有环流系统的3个换流电抗器,具有体积小、噪音低、空载损耗小等特点;

(2)减速段速度调节采用低频发电制动方式,将系统的动能反馈给电网。与动力制动减速相比,不仅调速性能好、减速与爬行自然过渡,而且节能效果显著;

(3)采用现代智能控制技术实现速度闭环调节,负力减速阶段在各种负载条件下均可严格按照给定的速度图运行,使交流拖动系统在减速段已达到直流拖动系统的调速性能;

(4)由于装置优良的调节性能和发电制动与电动状态的自然过渡,不需要进行任何主线路的转换。可实现正力减速与爬行、负力减速与爬行及验强等多种工作方式,在提升系统的最大静张力差允许范围内均能实现负力减速。能满足主、副井提升的所有控制要求;

(5)装置采用多CPU计算机控制系统,在I/O接口、功能单元、信息存储和系统总线等多方面采用了容错设计;系统具有完善的自诊断功能,通过彩色液晶显示器可以显示各种故障信息(70余种)、速度图和系统运行参数等,提高了系统的可靠性和可维护性。

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