PLC在矿井提升机电控系统中的

PLC在矿井提升机电控系统中的应用研究

摘 要

目前，我国提升机设备中, 交流提升机数量占大多数,我国绝大部分矿井提升机(超过80%)采用传统的交流电控系统并普遍使用TKD 系统,这种控制系统是采用继电器有触点的逻辑控制, 以磁放器为核心组成模拟量可调闸闭环调节。几十年来, 这种控制系统由于受元器件水平的限制而存在着缺陷,突出表现在: 使用大量继电器、接触器及其它分离电子元件,故障率高,可靠性差；采用磁放大器做调节控制, 稳定性差, 线性度差,调速精度很难保证；系统安全保护环节不全面, 工作不可靠, 故障显示不直观,分析查找故障难度大；这种电控系统起动和调速换挡过程中电流冲击大；属于有级调速，调速性能差, 机械冲击大。

随着PLC 功能的不断完善,近年来,已有一些厂家将PLC 应用在交流提升机 的改造上,主要表现在:采用PLC 逻辑替代了原来的继电器逻辑；采用电子线路替代磁放大器,对可调闸和动力制动进行调节控制；主令控制器用简单的接点耦合替代；速度信号采用了电子线路处理。引入这些技术后, 在一定程度上改善提升机的性能。

关键词：PLC技术 工作闸回路 发展前景 应用范围

目 录

中文摘要???????????????????????1 1.引言????????????????????????1 2.传统提升机电控系统的现状和特点???????????4 2.1、传统矿用提升机电力拖动系统??????????? 4 2.2、 传统提升机电控系统存在的不足?????????? 4 2.3、PLC技术应用的优缺点?????????????? 5 3. 提升机电控系统的改造设计应用??????????? 7 3.1、JTDK-ZN-O1S 交流提升机电控系统????????? 7 6 总 结 ????????????????????? 36 参考文献 ????????????????????? 40

1.引言

提升机作为矿山进行生产活动的关键设备之一，其电控调速技术的发展对促进矿井生产效率的提高和安全作业，无疑具有极其重大的影响。历经几十年发展，我国的矿井提升机电控技术取得了不少的进步，但与美国、德国等世界发达国家相比，依然存在着很大的差距。目前，发达国家的矿井提升机电控技术已全面实现了全数字控制，而国内绝大多矿井提升机电控系统还是交流串阻调速继电器—接触器控制，效率低下，安全隐患多，严重制约着我国矿山产业的健康发展，急需大规模的技术改造和更新。

采用全数字交流提升机电控系统对提升机电控进行设备配置，以满足正常提升的需要。该系统采用技术先进、性能可靠的原装进口可编程控制器，运用RS485串行通讯方式实现了系统间的相互通讯，适用于矿山竖井，斜井或其他要求提升的场所中，用于绕线式交流电动机拖动的各种型号的提升机，是改造矿井和新建矿井选型的理想设备，对于提高矿井自动化、安全保障能力，以及矿井现代化管 理水平具有十分重要的现实意义。

2.传统提升机电控系统的现状

2.1传统矿用提升机电力拖动系统

交流绕线型异步电动机拖动是矿井提升机电力拖动发展的第一阶段,大体在20 世纪50 年代至60 年代初,采用的是“异步电机+ 转子串电阻加速+ 高压接触器换向+ 动力制动(或低频拖动减速) + 继电器控制”方式进行调速,用交流接触器进行速度段切换,这种调速方式在低同步状态没有制动力矩,而提升工艺要求拖动系统在低速爬行段能够工作在制动状态(下放重物)或电动状态(提升重物)。发电机- 电动机直流拖动与绕线型异步电动机交流拖动同属第一发展阶段。一般采用“发电机- 电动机机组+ 继电器控制”的方式。由于绕线型异步电动机的调速性能不够理想,所以在20世纪50 年代和60 年代初,人们便开始采用这种拖动方式。直流电动机的机械特性为直线,较之交流电动机而言,调速性能更好,工作更加可靠。系统的主提升电动机为他励式直流电动机,由同步电动机驱动的直流发电机对其直接供电,通过改变直流发电机的励磁大小来改变直流电动机电枢两端的电压,从而改变电动机的转速,达到了提升机的调速目的。

2.2 传统提升机电控系统存在的不足

绕线型异步电动机转子回路串电阻后能限制起动电流和提高起动转矩,并能在一定范围内调速。具有结构简单,坚固耐用,建筑面积小,维护方便,价格低廉,安装调试方便等优点。缺点是启动阶段电能损耗较大,当用于要求频繁启动或不同运行速度的多水平提升机时,问题就更为突出,但用于单水平深井提升时,提升效率与用发电机组供电的直流拖动系统相当。挡位调节，调速不连续，运行中机械振动大，矿车冲击大，制动不安全。启动及换挡时冲击电流大，启动电流一般是额定电流的1.7倍，有时会更大，如果加速快，甚至回引起总开关跳闸。调速时大量的电能消耗在电阻上，浪费严重，造成工作环境恶劣，空间噪音大。维修量大，不方便，由于操作时交流接触器频繁动作，易造成触点及线圈的烧坏，转子更换碳刷频繁.耽误生产,矿井生产是24小时连续工作，生产量大,任务繁重,由于电控系统设计落后,制造工艺落后,即使短时间的停机维修也会给生产带来很大损失。此外,由于靠切除转子回路电阻进行调速,所以系统的调速性能不好,调速范围小且为有级调速。如果选用了动力制动、低频制动、可调机械闸、负荷测量、计量装载等辅助装置后,运行性能将会大有改进。因此,在这一阶段,矿井提升机多采用绕线型异步电动机进行拖动。

目前，我国提升机设备中, 交流提升机数量占大多数,我国绝大部分矿井提升机(超过80%)采用传统的交流电控系统并普遍使用TKD 系统,这种控制系统是采用继电器有触点的逻辑控制, 以磁放器为核心组成模拟量可调闸闭环调节。几十年来, 这种控制系统由于受元器件水平的限制而存在着缺陷,突出表现在: 使用大量继电器、接触器及其它分离电子元件,故障率高,可靠性差；采用磁放大器做调节控制, 稳定性差, 线性度差,调速精度很难保证；系统安全保护环节不全面, 工作不可靠, 故障显示不直观,分析查找故障难度大；这种电控系统起动和调速换挡过程中电流冲击大；属于有级调速，调速性能差, 机械冲击大。 2.3 PLC技术应用的优缺点

随着PLC 功能的不断完善,近年来,已有一些厂家将PLC 应用在交流提升机的改造上,主要表现在:采用PLC 逻辑替代了原来的继电器逻辑；采用电子线路替代磁放大器,对可调闸和动力制动进行调节控制；主令控制器用简单的接点耦合替代；速度信号采用了电子线路处理。引入这些技术后, 在一定程度上改善提