(平煤股份四矿河南省平顶山市467000)
摘要:作为煤矿生产过程中必不可少的一个设备,矿井提升机发挥着非常重要的作用,传统的调速电控系统具有性能差、可靠性低等不足,基于此,本文设计了新的系统,主要是基于PLC与变频器来进行设计,旨在进一步改善自动化水平,提高系统的可靠性,改善其性能。
关键词:变频控制;矿井提升机;PLC
1总体设计
具体来说,利用PLC将矿井提升机的继电器控制回路代替,然后利用变频器实现对速度的调控。基本上包括PLC、变频器等各个部分。具体涉及自动、手动与检修等操作方式。利用司机操作台,能够进行不同的操作方式。在自动化模式的时候,无须人工操作,当结束井口和井底的装载以后,就会把相应的信号发出,然后提升机将启动。先是初步加速,接着开始加速,到达同步状态后,速度逐渐下降。根据设定来完成减速,直至停车,从而完成装载和卸载任务。在手动模式时,信号通过井口发出,平台收到后通过手动控制开车,完成装、卸载任务。各种状态都分别对应着相关仪表和铃声,并且具备报警系统,PLC上配备单个的信号,能够对各接点进行显示。这样就可以非常便捷地操作与检修提升机。各外部线路均存在专门的PLC输入、输出模块。操作者通过每一个线路的指示灯能够分析传输的信号。
2硬件设计
2.1变频控制系统
作为其中关键的调速装置,变频器具备一系列的优势,例如,效率相对较高,节能,调速性能好等。此处我们应用VS-61665型变频器。其主要支持V/f控制与矢量控制两种方式。其矢量控制主要通过传感器电流与自动功能来完成,因此调速范围明显改善,转矩同样容易得到高值。
2.2PLC控制系统
PLC-FP2型(日本生产)。其控制单元有CPU与I/O。其中,前者能够实现普通功能,也能够完成PID处理功能。而对于后者来说,其在每一个板上的位置非常灵活,同时还能够在编程工具上分配I/O。
PLC的功能包括以下几方面:第一,实现主令操作,对总体系统进行控制,传输各种类型的指令到调节系统。第二,全程智能化控制罐笼,确保其准确平层。第三,实现罐笼运行速度的准S形曲线。第四,监控提升机的工作状态,及时诊断故障,并做出相应的保护。
2.3闸控电路
机械闸主要包括角移式与盘形阀,通过液压来进行控制。一般情况下,控制机械闸涉及安全阀和工作阀。就前者而言,能够相对迅速地处理故障,静止状态下提升机不能松阀,就后者而言,利用手动或自动方式对开、停车进行管理。
就安全制动来说,主要涉及恒减速、一级、二级制动三种。当容器在矿井中,与停车距离较远的时候,要是出现故障则接着会紧急制动。这个时候需要用到第三种制动。即分两次施加制动力矩。收到相关指令以后,容器必须继续往前滑动一定路程以后才能够停车。这种方式的速率非常小,不会对设备造成损害。另外,当容器处在矿井中,与停车距离相对较小时,要是出现故障则需要用到第二种制动方式。即通过1次施加制动力矩,速度相对较高,能够迅速停车。而对于恒减速制动来说,即在发生故障部位与减速点两者间距相对较远的时候选择的方式。通过这种方法来进行制动,能够按照提前设置的速度来实现,这种方式不会产生严重的危害。
2.4电动机转向判别电路
这个部分主要负责对提升机的旋转方向进行判定,在这里,我们选择EGC-CWZ5C型轴脉编码器。具体而言,它的输出的脉冲为1024/rad。
由于A、B两相的旋转方向不一样,所以波形则发生一定的超前和滞后(1/4)T±(1/8)T波形。具体内容我们通过图1a、d来进行描述。
由轴向观察电机的转向:右、左旋转的时候,相应的方向信号分别为0和1,出现轴脉冲信号,通过轴脉冲编码器输出的脉冲存在相位差(具体来说,其处于45°~135°区间之中)。对于时钟脉冲端与D触发器的D端来说,两者都能够收到脉冲的输出信号。当右旋的时候,后者将提高A相的相位,而B相却变成了低电平,所以方向信号是0;当左旋的时候,B相就变成了高电平,因此方向信号是1。输出波形具体我们通过图1b与1e进行描述。
2.5位置检测电路
这一个部分主要是为了对提升机所处位置进行确定。就轴脉冲编码器而言,其输出行程是1cm/rad的脉冲,共1024个。通过正、反向转动发出的脉冲总数目来求解所处位置。
图1位置检测硬件电路图
由74HC74D触发器输出的方向信号Q,Q珚与
A珚相、B珔相与非后送入高速输入口。当右旋的时候,则会有Q=0,Q珚=1,轴脉冲信号是1,处于恒定状态,但是ZMCA信号与B珔相位处于反向状态,B珔的增加将造成信号的输入发生中断,从而使得RAM单元提高1。当左旋的时候,Q=1,Q珚=0,轴脉冲信号是1,处于恒定状态,ZNCB与A珚相位两者反向移动,A珚的增加将造成高速输入发生中断问题,从而使得RAM单元提高1。图1c、f为我们展示了ZMCA与ZNCB波形。在这里,我们假定右旋指代提升机下放,这样计数值大于零;假定左旋用来指代上升,这样计数值则小于零,这样下来,利用两组数值的代数和则能够求解获得其所处的具体位置。
3PLC控制程序
具体流程我们通过下图2来进行描述。在这里,该程序主要功能是实现方式选择、自检、保护与控制调速系统等诸多方面。
图2PLC控制流程图
4结束语
综上所述,本文在提升机之中引入PLC变频控制系统,既使得控制功能有所增加,又改善了性能,妥善处理了保护、测速等诸多问题,并且还能够和过去的系统实现非常紧密的衔接,使得系统的生产效率与综合性能明显改善,从而为煤矿提升机顺利工作创造了有利条件。
参考文献:
[1]徐玉龙.PLC在矿井提升机变频调速控制系统中的应用[J].水力采煤与管道运输,2012,04:32-36.
[2]裴志强.基于PLC的矿井提升机变频调速系统设计[J].自动化应用,2014,05:49-50+60.