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0前言隨著計算機控制技術的迅速發展,以微機處理為核心的可編程序控制器(PLC)控制已逐步取代繼電器控制,普遍應用于各行各業的自動控制領域,礦山采礦運輸系統也不例外,吉林吉恩鎳業股份公司大嶺礦GKTD型提升機電控系統即為西門子PLC(S7-300)控制系統,整個控制系統自動化程度高,方便維護,運行可靠。
礦井提升機是礦山井下采礦運輸系統中的關鍵設備,它承擔礦物的提升,人員的上下,材料和設備的運送。礦井提升機作為地面與井下物質與人員流通的運輸工具,在操作安全性和提升控制精確性等方面都有很高的要求。提升機的運行直接影響礦井生產,而且也與礦山職工的生命安危息息相關。
原電控系統已運行多年,而且均采用繼電器連鎖,模擬分立電子元件控制,使檢修和維護的難度非常大,一旦出現問題無法立即監測故障點,各種分立電子元件容易老化,監測和更換難度比較大。組合件都是在觸點開關狀態下工作,由于頻繁動作,造成觸點接觸不良及器件的使用壽命減少,且噪聲較大。
為了便于對提升機運行的準確操作,方便物質與人員上下,防止沖罐、墜罐等惡性事故的發生,精確控制提升機任一時刻在井中的位置與運行速度,減少系統的故障率,提高系統的可維護性.我公司根據根據實際運行和維護的要求,在細致研究原電控系統的基礎上,結合國內外提升機的運行及改造情況,對原有的電控系統提出了以下改造方案。
1.方案介紹⑴采用模塊組合式設計思想,結構緊湊,方便、靈活、占地小,易于系統的維護與功能的擴展。
⑵整機采用西門子PLC(S7-300)控制,采用內部繼電器代替外部中間繼電器和
時間繼電器,大大提高了系統的可靠性,減小系統的故障率.實現了系統的程序化運作和故障自診處理。運行穩定,安全可靠。
⑶對于主電路過電壓過電流保護環節,保留原有的電流繼電器,主脫扣空氣開關,和逆功率繼電器。并且把節點送入PLC處理。
⑷在保留原來測速發電機做為測速反饋的基礎上,增加高精度絕對編碼器實現提升機的位置和速度、方向監測,運用軟件編程,實現提升機的限位保護、等過速度保護、低速,亞同步速,爬行等進行靈活的處理。及時發出預報警信號,故障緊急處理等。
⑸按照以電流為主時間為副的控制思想,自動調整切除電阻的時間,保障提升機的平穩啟動,而與提升負載無關,同時實現啟動保護,運行保護。同時
時間繼電器全部由PLC內部繼電器,不需要進行整定,需要的時候可以進行手動修改.
⑹對可調閘環節,稍作改進,保持原有的操作方式,對其控制部分進行重新設計,以接入整個系統實現控制和監測。CPU進行數據的控制處理后通過模擬量的輸出來控制模塊化的可調電源,用其對可調閘線圈進行控制。增加了系統的準確性,可靠性。
⑺對于可控硅動力制動環節,采用先進的數字觸發電路,對其觸發電路進行改造。其控制也采用CPU進行統一的控制和處理。保留原有的控制方式,增加一個電壓反饋板,以進行更加精確和可靠的控制。
⑻二次制動由自動進行調節,但手動可以調節二次制動的力度和時間。停電和過卷時,通過程序來實現故障保護,實現連鎖。
⑼自整角機部分:除保留用于深度指示的一對感應自整角機,用于帶動操作臺上的園盤指示器.手閘自整角機,腳踏動力制動自整角機,減速段速度給定自整角機均換為軸角轉換器。取消的原來磁放大器,采用軸角變換器把角度信號轉成標準信號,實現1/5000的轉換精度,接入CPU進行統一處理。
⑽控制系統的主要電器元件均采用進口元件,大大降低了設備的故障率。
⑾對系統信號進行全面檢測,具有提升機運行狀況的實時顯示和各種保護指示,便于司機快速做出反應,也便于檢修和維護。
⑿可由計算機來設定和監視提升機的運行情況,修改參數和進行故障排除等。
2.控制系統簡介
計算機技術和網絡技術的飛速發展,為工業自動化開辟了廣闊的發展空間,本控制系統采用模塊化設計,結構緊湊,采用柜內集中安裝,各功能模塊之間通過并行背板總線相連,將控制系統分成獨立而又相互聯系的子系統,以適合I/O分散安裝的控制程序。
CPU均采用IEC1131-3或STEP7編程語言,STEP7是專為SIMATIC可編程序控制器配置和編程的標準軟件包,它是SIMATIC公司工業控制軟件的一部分.我們要用的是關于STEP7SIMATICS7-300/S7-400,SIMATICM7-300/M7-400,符合EN61131-3或IEC1131-3標準.
它具有以下功能:
⑴完成各種工業控制,建立和管理項目
⑵對硬件和通訊作組態和參數賦值
⑶管理符號及創建程序,向可編程序控制器下載程序,上傳數據
⑷診斷設備故障
⑸測試自動控制系統
⑹功能強大的軟件處理指令
⑺具有強大的網絡功能
軸角變送器采用自整角機或旋轉變壓器作檢測元件,運用最新檢測技術,將旋轉物體轉過的角度經微處理器進行處理后換算成角位移或直線位移輸出。取消了傳統的SD變換,提高了轉換精度。該模塊同傳感器組合相當于8～16位的絕對編碼器測量精度,其性價比遠高于編碼器測量方式,是工業現場最為理想的角位測量模塊。
高精度絕對編碼器選用E6C2-A,其精度能達到1024或更高,耐沖擊性能達到1000M/S2,具有極高的耐用性,且采用密封軸承,達到IP64防護標準,可以在惡劣的環境下使用。運用軟件編程,實現提升機的位置和速度、方向監測,,實現提升機的限位保護、加速度保護、位置檢測,及時發出預報警信號。
3.系統結構圖
4.系統的主要性能指標
由于自動化程度的提高,極大地增加了設備運行效率,可為企業的高產高效、連續生產創造良好條件。廣泛吸取了當今國際同類先進技術,將模擬機用于控制、檢測、保護、信號等任務的硬件設備的功能由計算機軟件來實現,極大地簡化了系統硬件結構。經改造后整個系統的性能指標能達到以下要求:
⑴系統的可用性
系統的設計充分考慮了在整個工程環境中的不同因素,以保證在現場安裝調試后立即適用并進入穩定可靠運行。
⑵系統的可維護性
系統的硬件、軟件設備便于維護,各部件都具有自檢和聯機診斷校驗的能力。軟件有備份,便于工程師維護,應用程序易于擴充,便于用戶自行編制的程序加入系統中運行。
⑶系統的可靠性
系統在工程現場運行具有很高的可靠性,其平均無故障時間MTBF≥30000小時。除了符合要求的保護和閉鎖功能外,還增加了軟件的保護功能。
⑷系統的容錯能力
軟、硬件設備具有良好的容錯能力,當各軟、硬件功能與數據采集處理系統的通訊出錯,以及當司機或運行人員在操作過程中發生一般性錯誤時,均不影響系統的正常運。行。對意外情況引起的故障,系統具備恢復能力。
⑸系統的安全性
正常情況下,硬件和軟件設備的運行均不會危及現場設備的安全穩定運行和工作人員的安全。保障對設備和工作人員的安全。
⑹系統的抗電磁干擾能力
系統具有足夠的抗電磁干擾能力,加入軟件濾波,符合IEC標準,確保在各種環境中的穩定運行。
5.結束語
該控制系統于2003年年底正式投入運行,系統年可用率大于99.9%。該設備具有運算速度快、控制精度高、誤差小、穩定性好、功耗低、系統功能易于調整、參數設置簡單等優點。
